병렬 ATA
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1. 개요
병렬 ATA(PATA)는 IBM PC/AT와 함께 도입된 16비트 ISA 버스에 직접 연결되도록 설계된 인터페이스로, 하드 디스크 드라이브와 같은 저장 장치를 컴퓨터에 연결하는 데 사용되었다. 1990년대 초부터 2000년대 중반까지 대한민국 개인용 컴퓨터에서 널리 사용되었으며, 웨스턴 디지털이 IDE(Integrated Drive Electronics)를 개발하면서 표준화되었다. PATA는 다양한 전송 모드를 지원하며, 울트라 DMA 모드는 데이터 전송 오류를 감지하기 위해 CRC를 사용한다. 2003년 직렬 ATA(SATA)가 등장하면서 PATA는 점차 SATA로 대체되었다.
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| 병렬 ATA | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 종류 | 내부 저장 장치 연결 |
| 설계 | 웨스턴 디지털 및 컴팩, 이후 여러 회사에서 개선 |
| 설계일 | 1986년 |
| 대체 | 직렬 ATA |
| 대체 시기 | 2003년 |
| 외부 연결 | 아니오 |
| 핫플러그 | 아니오 |
| 데이터 전송 방식 | 병렬 |
| 데이터 폭 | 16비트 |
| 데이터 대역폭 | 반이중: 채널당 원래 8.3MB/s, 이후 채널당 33, 66, 100, 133MB/s |
| 장치 수 | 2개 |
| 케이블 | 40 또는 80선 리본 케이블 |
| 핀 수 | 40 |
| |
| 핀 정보 | |
| 핀 1 | 리셋 |
| 핀 2 | 접지 |
| 핀 3 | 데이터 7 |
| 핀 4 | 데이터 8 |
| 핀 5 | 데이터 6 |
| 핀 6 | 데이터 9 |
| 핀 7 | 데이터 5 |
| 핀 8 | 데이터 10 |
| 핀 9 | 데이터 4 |
| 핀 10 | 데이터 11 |
| 핀 11 | 데이터 3 |
| 핀 12 | 데이터 12 |
| 핀 13 | 데이터 2 |
| 핀 14 | 데이터 13 |
| 핀 15 | 데이터 1 |
| 핀 16 | 데이터 14 |
| 핀 17 | 데이터 0 |
| 핀 18 | 데이터 15 |
| 핀 19 | 접지 |
| 핀 20 | 키 또는 VCC_in |
| 핀 21 | DDRQ |
| 핀 22 | 접지 |
| 핀 23 | I/O 쓰기 |
| 핀 24 | 접지 |
| 핀 25 | I/O 읽기 |
| 핀 26 | 접지 |
| 핀 27 | IOCHRDY |
| 핀 28 | 케이블 선택 |
| 핀 29 | DDACK |
| 핀 30 | 접지 |
| 핀 31 | IRQ |
| 핀 32 | 연결 없음 |
| 핀 33 | 주소 1 |
| 핀 34 | GPIO_DMA66_감지 |
| 핀 35 | 주소 0 |
| 핀 36 | 주소 2 |
| 핀 37 | 칩 선택 1P |
| 핀 38 | 칩 선택 3P |
| 핀 39 | 활동 |
| 핀 40 | 접지 |
| 표준 및 명칭 | |
| 다른 이름 | ATA IDE EIDE ATAPI |
2. 역사
PATA 표준은 원래 "PC/AT Attachment"로 고안되었는데, 주 기능이 IBM PC/AT와 함께 도입된 16비트 ISA 버스에 직접 연결하는 것이었기 때문이다.[55] "IBM PC/AT"에서 "AT"는 "Advanced Technology"를 가리키지만 ATA 사양은 단순히 이름을 "AT Attachment"로 사용함으로써 IBM과의 잠재적인 상표 문제를 회피하였다.
병렬 ATA 표준은 원래 "AT 버스 부착"으로 구상되었으며, 공식적으로 "AT 부착"으로 불렸고 "ATA"로 약칭되었다.[4][5] 이는 주요 기능이 IBM PC/AT와 함께 도입된 16비트 ISA 버스에 직접 연결되었기 때문이다.[6] IBM PC/AT의 "AT"는 "Advanced Technology(첨단 기술)"를 의미했으므로, ATA는 "Advanced Technology Attachment(첨단 기술 부착)"로도 불렸다.[10][4][11][12] 2003년에 새로운 Serial ATA (SATA)가 도입되면서, 원래의 ATA는 병렬 ATA, 또는 줄여서 PATA로 이름이 변경되었다.[13]
물리적 ATA 인터페이스는 모든 PC에서 표준 구성 요소가 되었으며, 처음에는 호스트 버스 어댑터, 때로는 사운드 카드, 궁극적으로는 마더보드의 사우스브리지 칩에 내장된 두 개의 물리적 인터페이스로 제공되었다. "주" 및 "보조" ATA 인터페이스라고 불리며, ISA 버스 시스템에서 베이스 주소 0x1F0과 0x170으로 할당되었다. 이들은 SATA 인터페이스로 대체되었다.
PC/AT의 하드 디스크 인터페이스는, 초창기에는 ST-506이 사용되었지만, 점차 ST-506을 인텔리전트화(드라이브와 컨트롤러를 통합)한 1986년에 컴팩과 코너 페리페럴이 개발한 '''IDE''' (Integrated Drive Electronics, 통합 드라이브 전자 장치)가 주류를 이루게 되었다.
그 후, 각 사의 독자적인 확장이 이루어져 호환성에 문제가 생기자, 1989년에 각 HDD 제조사가 공통 사양인 '''ATA''' (AT Attachment interface, AT 부착 인터페이스)를 제정하고, 1994년에 ANSI에서 ATA-1으로 규격화되었다.
IDE HDD에는 504MB(512×1024×16×63 = 528,482,304바이트)를 초과하는 용량이 인식되지 않는다는 "'''504MB의 벽'''" 문제가 있었는데, 1993년 경까지 발매된 PC에서 이 문제가 있었다.[51] 이는 HDD 측의 파라미터와 PC/AT의 BIOS (INT 13H API)의 파라미터 불일치 때문에 발생했다. 단, 504MB의 벽은 IDE HDD와 PC BIOS의 조합에 의해 발생하는 문제이며, HDD 측에서는 더 큰 용량(이론상 최대 128GB)의 어드레싱이 가능했다.
'''EIDE'''(확장 IDE)는 웨스턴 디지털이 제창한 다양한 확장 규격의 총칭으로, 일반적으로 IDE HDD의 504MB 벽을 넘기 위한 규격으로 인식된다. 504MB 벽은 BIOS의 CHS(Cylinder, Head, Sector)를 IDE의 CHS에 직결시키는 것이 원인이므로, 논리 블록 어드레싱(LBA)와 CHS 트랜슬레이션 도입으로 적절히 변환하여 회피할 수 있었다.
ATAPI(ATA Packet Interface, ATA 패킷 인터페이스)는 HDD 등 비 ATAPI ATA 장치와의 통신 데이터에 상당하는 부분에 SCSI와 동일한 패킷 형식의 명령을 발행함으로써, ATA 명령보다 더 많은 명령 종류가 필요한 CD-ROM 등 HDD 이외의 장치 접속을 가능하게 한 규격이다. 일반적으로 CD-ROM 등을 지원하는 IDE로 인식된다. 당초 SFF-8020이라는 규격이었지만, ATA/ATAPI-4에서 ATA 규격에 통합되었다.
48비트 LBA는 28비트 LBA를 확장하여 128페비바이트 (140,737,488,355,328KiB)까지의 용량을 처리할 수 있도록 한 규격으로, ATA/ATAPI-6에서 채택되었다. BigDrive는 Maxtor사(당시)가 발표한 ATA 확장 규격에 붙인 이름이며, ATA 규격에서는 48bitLBA라고 불린다. 이 규격에 대응하는 HDD를 미대응(28비트 LBA) 기기 및 OS에 연결하면 128GiB의 드라이브로 동작한다 ('''127GiB의 벽''' - 대략 2002년 이전에 출시된 PC).
ATA/ATAPI 규격 개요는 다음과 같다.
- ATA-1 (1994년)
- ATA-2 (1996년)
- ATA-3 (1997년)
- ATA/ATAPI-4 (1998년)
- ATA/ATAPI-5 (2000년)
- ATA/ATAPI-6 (2002년)
- ATA/ATAPI-7 (2005년)
- ATA/ATAPI-8 명령 세트 (2008년)
- ATA-8
직렬 ATA가 등장한 이후, 기존의 병렬 통신을 수행하는 ATA 규격을 구분하는 레트로님이며, '''정식 규격 명칭은 아니다'''.
병렬 ATA에서는 케이블 1개당 최대 2대의 기기가 연결 가능하다 (마스터-슬레이브 연결).
대한민국에서 PATA는 1990년대 초반부터 2000년대 중반까지 개인용 컴퓨터의 주요 저장장치 인터페이스로 널리 사용되었다. 특히, 삼성전자와 LG전자 등 국내 기업들이 PATA 하드 디스크 드라이브를 생산하면서 더욱 대중화되었다. 2000년대 초반, EIDE(Enhanced IDE) 방식이 도입되면서, 더 빠른 데이터 전송 속도와 504MB 이상의 대용량 하드 디스크를 지원할 수 있게 되었다. 2003년 SATA(Serial ATA) 인터페이스가 등장하면서 PATA는 점차 SATA로 대체되기 시작했다.
2. 1. IDE와 ATA-1
웨스턴 디지털은 1986년 컴팩 등 여러 디스크 드라이브 제조업체와 협력하여 "통합 드라이브 전자 장치"(IDE)를 개발했다.[14] 이는 드라이브 컨트롤러를 드라이브에 통합하여 호스트 컴퓨터에 비교적 간단한 명령 인터페이스를 제공하는 방식이었다.[14] 최초의 이러한 드라이브는 1986년 컴팩 PC 내부에 등장했으며,[15][16] 1987년 6월 코너 페리페럴스에 의해 CP342로 처음 별도로 제공되었다.[17]IDE 인터페이스는 1994년 ANSI 표준 X3.221-1994, ''디스크 드라이브용 AT 어태치먼트 인터페이스''로 표준화되었고, 이후 "ATA-1"으로 알려지게 되었다.[18][19]
초기 ATA의 한 구현으로 8비트 ISA 버전을 사용한 IBM PC XT 및 유사 머신을 위한 "XT-IDE"가 있었다.[20]
2. 2. EIDE와 ATA-2
1994년, 웨스턴 디지털은 향상된 IDE(EIDE)라는 이름으로 드라이브를 출시했는데, 여기에는 곧 나올 ATA-2 규격의 대부분 기능과 몇 가지 추가 개선 사항이 포함되었다.[21][22] 다른 제조업체들도 "Fast ATA" 및 "Fast ATA-2"와 같은 자체적인 ATA-1 변형을 출시했다.1996년에는 ANSI 표준 ''확장된 AT 부착 인터페이스 ATA-2''(X3.279-1996)가 승인되었다. 여기에는 제조업체별 변형의 대부분 기능이 포함되었다.[21][22]
ATA-2는 하드 드라이브 이외의 장치도 인터페이스에 연결할 수 있다는 점을 처음으로 명시했다.
3.1.7 장치: 장치는 저장 주변 장치입니다. 전통적으로 ATA 인터페이스의 장치는 하드 디스크 드라이브였지만, 이 표준을 준수하는 한 모든 형태의 저장 장치를 ATA 인터페이스에 배치할 수 있습니다.|3.1.7 Device: A device is a storage peripheral. Traditionally devices on the ATA interface have been hard disk drives, however, any form of storage device may be placed on an ATA interface as long as it is compliant with this standard.영어''[22]
EIDE는 일반적으로 IDE HDD의 504MB 벽을 넘기 위한 규격으로 인식되지만, 실제로는 웨스턴 디지털이 제창한 다양한 확장 규격의 총칭이다.
- 504MB 벽을 넘기 위한 확장
- 논리 블록 어드레싱(LBA) 도입
- CHS 트랜슬레이션(일명 LARGE 모드) 도입
- ATAPI에 의한 CD-ROM 및 이동식 디스크 지원
- 전송 모드 추가에 의한 고속화
- 1차/2차 포트 표준화에 의한 최대 4대의 장치 지원
2. 3. ATAPI
소형 폼 팩터 위원회(SFF)는 ATA가 하드 디스크 드라이브뿐만 아니라 다양한 장치에서 사용될 수 있도록 ATAPI(ATA 패킷 인터페이스)를 도입하였다. ATAPI는 ATA 인터페이스가 SCSI 명령과 응답을 주고받을 수 있도록 하는 프로토콜이다.ATAPI 장치에는 CD-ROM 및 DVD-ROM 드라이브, 테이프 드라이브, Zip 드라이브 및 SuperDisk 드라이브 등 플로피 디스크와 유사한 대용량 플로피 디스크 드라이브가 포함된다.
ATAPI는 INCITS 317-1998, ''패킷 인터페이스 확장을 포함한 AT 어태치먼트(ATA/ATAPI-4)''의 일부로 채택되었다.[23][24][25]
2. 4. UDMA와 ATA-4
ATA/ATAPI-4 표준은 여러 "울트라 DMA" 전송 모드를 도입했다. 초기에는 울트라 DMA 0, 1, 2를 지원하여 각각 16.7, 25.0, 33.3 MB/s의 전송 속도를 냈다. 이 때문에 이 규격을 울트라 ATA/33 또는 UDMA/33이라고도 부른다.[51] 이후 버전에서는 더 빠른 울트라 DMA 모드가 추가되었다. 최신 버전의 병렬 ATA는 최대 133MB/s를 지원한다.2. 5. Ultra ATA
웨스턴 디지털(Western Digital Corporation)이 ATA/ATAPI 표준의 다양한 속도 향상을 위해 사용해 온 명칭이다. 2000년에 웨스턴 디지털은 "울트라 ATA/100"을 설명하는 문서를 발표했는데, 이는 당시의 ATA/ATAPI-5 표준의 성능을 개선하여 병렬 ATA 인터페이스의 최대 속도를 66MB/s에서 100MB/s로 향상시켰다.[26] 웨스턴 디지털의 변경 사항을 비롯한 대부분의 사항은 ATA/ATAPI-6 표준(2002)에 포함되었다.| 표준 | 다른 이름 | 전송 방식 (MB/초) | ANSI 참조 |
|---|---|---|---|
| ATA/ATAPI-4 | ATA-4, 울트라 ATA/33 | 울트라 DMA 0, 1, 2 (16.7, 25.0, 33.3) aka UDMA/33 | [https://web.archive.org/web/20130513233657/http://www.t10.org/t13/project/d1153r18-ATA-ATAPI-4.pdf NCITS 317-1998] |
| ATA/ATAPI-5 | ATA-5, 울트라 ATA/66 | 울트라 DMA 3, 4 (44.4, 66.7) aka UDMA/66 | [https://web.archive.org/web/20110728081430/http://www.t10.org/t13/project/d1321r3-ATA-ATAPI-5.pdf NCITS 340-2000] |
| ATA/ATAPI-6 | ATA-6, 울트라 ATA/100 | UDMA 5 (100) aka UDMA/100 | [https://web.archive.org/web/20110728081452/http://www.t10.org/t13/project/d1410r3a-ATA-ATAPI-6.pdf NCITS 361-2002] |
| ATA/ATAPI-7 | ATA-7, 울트라 ATA/133 | UDMA 6 (133) aka UDMA/133 SATA/150 | [https://web.archive.org/web/20080406222032/http://www.t13.org/t13/project/d1532v1r4a-ATA-ATAPI-7.pdf NCITS 397-2005 (1)] |
2. 6. 48bit LBA (BigDrive)
28비트 LBA를 48비트로 확장하여 128페비바이트(140,737,488,355,328KiB)까지의 용량을 처리할 수 있도록 한 규격이다. ATA/ATAPI-6에서 채택되었다. BigDrive는 Maxtor사(당시)가 발표한 ATA의 확장 규격에 붙인 이름이며, ATA 규격에서는 48bitLBA라고 불린다.[29]HDD를 리셋한 직후에는 기존 모드 (28비트 LBA)로 동작하며, 호스트로부터 명령을 통해 48bitLBA 모드로 전환한다. 전환 후에는 주소 레지스터의 의미가 바뀌어 두 번 기록함으로써 하나의 주소로 해석된다.
이 규격에 대응하는 HDD를 미대응 (28비트 LBA) 기기 및 OS에 연결하면 전환이 발생하지 않으므로 128GiB의 드라이브로 동작한다 ('''127GiB의 벽'''). 이는 대략 2002년 이전에 출시된 PC에서 나타나는 현상이다.
규격상, 기존 28bitLBA의 패러럴 ATA 컨트롤러에서도 48BitLBA를 사용할 수 있도록 고려되어 있으므로, 동작하는 운영 체제 및 장치 드라이버가 지원하면 전체 영역을 이용할 수 있다. 단, 부트 장치로 이용하는 경우에는 BIOS 측에서 지원해야 하며, 미지원 시에는 부트스트랩 로더를 가공하거나, 기동에 필요한 시스템/데이터가 BIOS가 관리할 수 있는 영역에 들어가 있어야 한다.
2. 7. 대한민국에서의 PATA 역사
대한민국에서 PATA는 1990년대 초반부터 2000년대 중반까지 개인용 컴퓨터의 주요 저장장치 인터페이스로 널리 사용되었다. 특히, 삼성전자와 LG전자 등 국내 기업들이 PATA 하드 디스크 드라이브를 생산하면서 더욱 대중화되었다. 2000년대 초반, EIDE(Enhanced IDE) 방식이 도입되면서, 더 빠른 데이터 전송 속도와 504MB 이상의 대용량 하드 디스크를 지원할 수 있게 되었다.2003년 SATA(Serial ATA) 인터페이스가 등장하면서 PATA는 점차 SATA로 대체되기 시작했다. SATA는 더 빠른 속도, 더 얇은 케이블, 핫스왑 기능 등 여러 장점을 제공하여 PATA보다 우수한 기술로 평가받았다. 현재는 대부분의 최신 컴퓨터에서 PATA 인터페이스를 찾아보기 어렵지만, 일부 구형 시스템이나 산업용 장비에서는 여전히 사용되고 있다.
3. PATA 인터페이스
SATA가 도입되기 전까지, PATA 인터페이스는 40핀 단자를 가진 리본 케이블로 드라이브를 연결하는 방식이었다. 각 케이블에는 두세 개의 단자가 있었는데, 하나는 컴퓨터 시스템과 데이터를 주고받는 어댑터에 연결되었고, 나머지 한두 개는 드라이브에 연결되었다. PATA 케이블은 한 번에 16비트의 데이터를 전송한다.
과거 PATA 리본 케이블은 40선을 사용했지만, UDMA/66 (UDMA4) 이상부터는 80선 케이블을 사용한다. 80선 케이블 중 40선은 기존과 동일하며, 추가된 40선은 그라운드선으로 신호선 간의 간섭(커패시티브 결합)을 줄여 누화(crosstalk) 노이즈를 감소시키는 역할을 한다. UDMA4 (66MB/s) 이상으로 정상 작동하려면 80선 리본 케이블이 필요하며, 최근의 HDD는 보통 UDMA6를 지원하므로 80선 케이블을 사용한다.
80선 리본 케이블은 연결 단자 모양은 40선과 같지만, 파란색, 회색, 검은색으로 색상이 구분된다. 파란색 커넥터는 호스트(컴퓨터), 회색 커넥터는 슬레이브 장치, 검은색 커넥터는 마스터 장치와 연결한다. 회색 커넥터는 28번 핀이 연결되지 않아 호스트가 슬레이브 장치임을 인식할 수 있다. SATA에서는 이러한 리본 케이블을 사용하지 않는다.
PC/AT의 하드 디스크 인터페이스는 초기에는 ST-506 등이 사용되었지만, 1986년 컴팩과 코너 페리페럴이 개발한 '''IDE''' (Integrated Drive Electronics, 통합 드라이브 전자 장치)가 주류가 되었다. 이후 각 사의 독자적인 확장으로 호환성 문제가 발생하자, 1989년 각 HDD 제조사가 공통 사양인 '''ATA''' (AT Attachment interface)를 제정하고, 1994년 ANSI에서 ATA-1으로 규격화되었다.
IDE HDD에는 504MB(512×1024×16×63 = 528,482,304바이트)를 초과하는 용량이 인식되지 않는 "'''504MB의 벽'''" 문제가 있었다. 이는 BIOS (INT 13H API) 파라미터와의 불일치 때문이었다.[51]
| HDD 측 | BIOS 측 | 작은 쪽 | |
|---|---|---|---|
| 실린더 번호 (C) | 0 - 65535 | 0 - 1023 | 0 - 1023 |
| 헤드 번호 (H) | 0 - 15 | 0 - 254 | 0 - 15 |
| 섹터 번호 (S) | 1 - 255 | 1 - 63 | 1 - 63 |
| 최대 용량 | 128GB | 7.8GB | 504MB |
병렬 ATA는 케이블 1개당 최대 2대의 기기를 연결할 수 있으며( 마스터-슬레이브 연결), 호스트로부터 독립적으로 제어할 수 있다.
3. 1. 40핀 커넥터
기존 케이블은 40핀 암형 절연 변위 커넥터(IDC)를 40 컨덕터 리본 케이블에 연결하여 사용한다. 각 커넥터에는 39개의 물리적 핀이 두 줄로 배열되어 있으며 (2.54mm 피치), 20번 핀에 갭 또는 키가 있다.[32]3. 2. 44핀 커넥터
병렬 ATA의 44핀 커넥터는 2.5인치 드라이브의 노트북 내부에 사용되는 변형 PATA 커넥터이다. 핀 간격이 2.0mm 피치로 더 좁고, 커넥터 자체가 40핀 커넥터보다 물리적으로 작다. 추가 핀은 전원을 공급한다.3. 3. 80선 케이블
UDMA/66 (UDMA4) 이상에서는 80선 케이블을 사용한다. 80선 중 40선은 기존의 40선과 같고, 새로운 40선은 그라운드선으로 이전의 40선과 번갈아 위치한다. 이 그라운드선은 신호선 간의 커패시티브 결합(capacitive coupling)을 줄여 누화(crosstalk) 노이즈를 감소시킨다.[33] 80선 케이블은 연결 단자의 모양은 40선 리본 케이블과 같지만, 연결 단자에 파란색, 회색, 검은색으로 색이 입혀져 있다.[33]80심 케이블의 커넥터는 색상으로 구별되며, 다음과 같은 차이가 있다.
| 커넥터 색상 | 설명 |
|---|---|
| 흑색 (마스터) | 모든 핀이 존재한다. |
| 청색 (호스트) | 40심 케이블과의 식별을 위해 34번 핀이 케이블이 아닌 GND에 연결된다. |
| 회색 (슬레이브) | 케이블 선택을 위해 28번 핀이 존재하지 않는다. 장치 측 케이블 단에서 보았을 때 두 번째에 배치된다. |
80심 케이블에는 케이블 연결 위치로 마스터/슬레이브를 설정하는 케이블 선택 기능이 구현되어 있다.
3. 4. 케이블 선택 (Cable Select)
''케이블 선택(Cable select)''이라고 불리는 드라이브 모드는 ATA-1에서 선택 사항으로 설명되었으며, ATA-5 이상에서 널리 사용되게 되었다. "케이블 선택"으로 설정된 드라이브는 케이블 상의 위치에 따라 자동으로 ''장치 0'' 또는 ''장치 1''로 구성된다. 케이블 선택은 28번 핀에 의해 제어된다.[34] 호스트 어댑터는 이 핀을 접지한다. 장치가 해당 핀이 접지된 것을 감지하면 ''장치 0''(마스터) 장치가 되고, 28번 핀이 열려 있는 것을 감지하면 ''장치 1''(슬레이브) 장치가 된다.이 설정은 일반적으로 "케이블 선택"이라고 하는 드라이브의 점퍼 설정에 의해 선택되며, 일반적으로 ''CS''로 표시되어 ''장치 0/1'' 설정과는 별개이다.[34]
두 개의 드라이브가 수동으로 ''장치 0'' 및 ''장치 1''로 구성된 경우, 이 구성은 케이블 상의 위치와 일치할 필요가 없다. 28번 핀은 드라이브가 케이블 상의 위치를 알 수 있도록 하는 데에만 사용되며, 드라이브와 통신할 때 호스트에서 사용되지 않는다. 즉, 드라이브의 점퍼를 사용한 수동 마스터/슬레이브 설정이 우선하며, 이를 통해 리본 케이블의 어느 커넥터에나 자유롭게 배치할 수 있다.[34]
40선 케이블에서는 단순히 두 장치 커넥터 사이의 28번 핀 와이어를 절단하여 케이블 선택을 구현하는 것이 매우 일반적이었다. 슬레이브 ''장치 1'' 장치를 케이블 끝에, 마스터 ''장치 0''을 중간 커넥터에 배치하는 방식이다. 이 배치는 결국 이후 버전에서 표준화되었다. 그러나 이 방식에는 한 가지 단점이 있었다. 두 개의 드라이브 케이블에 마스터 장치가 하나만 있고, 중간 커넥터를 사용하는 경우 사용하지 않는 케이블 스터브가 생기는데, 이는 물리적 편의성과 전기적 이유로 바람직하지 않다. 스터브는 특히 더 높은 전송 속도에서 신호 반사를 일으킨다.[34]
ATAPI5/UDMA4에서 사용하도록 정의된 80선 케이블부터, 마스터 ''장치 0'' 장치는 호스트에서 가장 먼 케이블의 검은색 커넥터에 위치하고, 슬레이브 ''장치 1''은 회색 중간 커넥터에 위치하며, 파란색 커넥터는 호스트(예: 마더보드 IDE 커넥터 또는 IDE 카드)에 연결된다. 따라서 두 개의 드라이브 케이블에 장치 0' 하나만 있고 검은색 커넥터를 사용하는 경우, 반사를 일으킬 케이블 스터브가 없다(사용하지 않는 커넥터는 이제 리본의 중간에 위치). 또한, 케이블 선택은 이제 회색 중간 장치 커넥터에서 구현되며, 일반적으로 커넥터 본체에서 28번 핀 접촉을 생략하는 방식으로 이루어진다.[34]
80심 케이블에는 케이블 연결 위치로 마스터/슬레이브를 설정하는 케이블 선택 기능이 구현되어 있다 (40심 케이블에서는 옵션이었다).
; 40심 케이블의 케이블 선택
케이블 선택을 지원하는 40심 케이블은 구현 방식이 두 가지가 있는데, 80심 케이블과 마찬가지로 슬레이브 장치용 커넥터에서 28Pin 컨택트를 제거하는 방법과 플랫 케이블 중간에서 라인 28을 절단(잘라냄)하는 방법이 있었다. 28Pin 컨택트를 제거하는 방법은 80심 케이블 등장 이후 해당 커넥터를 유용하여 사용한 것이며, 40심 케이블이 주류였던 시절의 구현은 케이블의 라인 28을 절단 가공하는 방법이 대부분이었다. 이 때문에 잔존하는 40심 케이블이 케이블 선택을 지원하는지 여부를 판단하는 방법으로 케이블 외관에서 절단(결손) 부분을 찾는 방법이 소개되는 경우가 있지만, 확실한 판별 방법은 아니다. 또한, 후자의 케이블 선택 지원 40심 케이블의 경우, 80심 케이블과 달리 장치 측 케이블 단자가 슬레이브가 되므로 기기 연결 시 주의가 필요하다.
4. 전송 방식
PATA는 그 긴 역사를 반영하여 수많은 전송 모드가 존재한다. SATA가 도입되기 전까지 PATA는 40핀 단자를 가진 리본 케이블을 사용하여 드라이브를 연결했다. 각 케이블에는 두세 개의 단자가 있었는데, 하나는 컴퓨터 시스템에, 나머지는 드라이브에 연결되었다. PATA 케이블은 한 번에 16비트의 데이터를 전송한다.
과거에는 40선 PATA 리본 케이블을 사용했지만, UDMA/66 (UDMA4) 이상에서는 80선 케이블을 사용한다. 80선 케이블은 접지선을 추가하여 신호 간섭을 줄여 고속 전송을 가능하게 한다. 80선 케이블은 연결 단자에 파란색(호스트), 회색(슬레이브), 검은색(마스터)으로 색상이 구분되어 있다.
다음 표는 ATA 표준 버전별 지원하는 전송 모드와 속도를 나타낸다. 각 모드의 전송 속도는 케이블에서의 최대 이론적 전송 속도를 의미하며, 실제로는 프로토콜 오버헤드 등으로 인해 이보다 낮아질 수 있다.
| 표준 버전 | 전송 모드 | 최대 전송 속도 (MB/s) |
|---|---|---|
| ATA | PIO Mode 0 | 3.3 |
| PIO Mode 1 | 5.2 | |
| PIO Mode 2 | 8.3 | |
| ATA-2 | PIO Mode 3 | 11.1 |
| PIO Mode 4 | 16.7 | |
| ATA-4 | UDMA 0 | 16.7 |
| UDMA 1 | 25.0 | |
| UDMA 2 | 33.3 | |
| ATA-5 | UDMA 3 | 44.4 |
| UDMA 4 | 66.6 | |
| ATA-6 | UDMA 5 | 100.0 |
| ATA-7 | UDMA 6 | 133.3 |
기존 PCI 버스와 같이 호스트 버스의 혼잡도 최대 버스트 전송 속도를 제한할 수 있다. 또한, 2005년에는 80MB/s 이상의 지속 전송 속도를 가진 ATA 하드 디스크 드라이브는 없었으며, 하드 드라이브 성능은 탐색 시간이나 회전 지연에 의해 더 큰 영향을 받았다.
최근 기계식 하드 디스크 드라이브는 최대 524MB/s의 속도로 데이터를 전송할 수 있지만,[42] 이는 PATA/133 규격을 훨씬 뛰어넘는 속도이다. 고성능 솔리드 스테이트 드라이브는 최대 7000–7500MB/s의 속도로 데이터를 전송할 수 있다.[43]
Ultra DMA 모드에서만 CRC를 사용하여 데이터 전송 오류를 감지한다.[44]
4. 1. PIO 전송 모드
프로그래밍 입출력(Programmed Input/Output, PIO) 전송 모드는 CPU가 직접 IDE 컨트롤러 I/O 포트를 통해 데이터를 송수신하는 방식이다.5종류의 모드가 존재하며, 모드별 최대 전송 속도는 다음과 같다. 모든 ATA 기기는 기기 전송 속도 및 전송 모드 협상을 위해 PIO Mode 0을 지원한다.
| 모드 | 최대 전송 속도 (MB/s) | 제정된 규격 |
|---|---|---|
| Mode 0 | 3.3 | ATA |
| Mode 1 | 5.2 | |
| Mode 2 | 8.3 | |
| Mode 3 | 11.1 | ATA-2 |
| Mode 4 | 16.7 |
오늘날에도 낮은 속도로 동작하는 기기들은 이 모드만 지원하기도 한다.
4. 2. DMA 전송 모드
(MB/s)규격
