Sachverhalt:
A. Mit Verfügung vom 15. Februar 2006 sprach die IV-Stelle des Kantons Zürich dem 1948 geborenen M._ gestützt auf einen Invaliditätsgrad von 59 % ab 1. September 2001 eine halbe Invalidenrente zu. Hiegegen liess der Versicherte Einsprache erheben. Am 1. Juni 2006 und 12. März 2007 teilte die Verwaltung dem Versicherten mit, sie beabsichtige, die Verfügung zu seinen Ungunsten abzuändern, und gab ihm Gelegenheit zum Rückzug des Rechtsbehelfs. Mit Einspracheentscheid vom 20. August 2007 verneinte sie einen Anspruch mangels rentenbegründenden Invaliditätsgrades.
B. Die hiegegen eingereichte Beschwerde wies das Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich nach Beizug eines aktuellen Auszugs aus dem Individuellen Konto ab (Entscheid vom 30. September 2009).
C. Mit Beschwerde lässt M._ beantragen, unter Aufhebung des vorinstanzlichen Entscheids sei festzustellen, dass er mindestens Anspruch auf eine Dreiviertelsrente habe; eventuell sei die Sache an das kantonale Gericht zurückzuweisen, um das Valideneinkommen neu zu bestimmen.
Die IV-Stelle schliesst auf Abweisung der Beschwerde. Das Bundesamt für Sozialversicherungen verzichtet auf eine Stellungnahme.

Erwägungen:
1. 1.1 Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten (<ref-law>) kann wegen Rechtsverletzung gemäss Art. 95 und 96 BGG erhoben werden. Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (<ref-law>). Es kann die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz nur berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (<ref-law> in Verbindung mit <ref-law>). Das Bundesgericht prüft grundsätzlich nur die geltend gemachten Rügen, sofern die rechtlichen Mängel nicht geradezu offensichtlich sind (<ref-ruling> E. 1.4.1 S. 254).
1.2 Auf der nicht medizinischen beruflich-erwerblichen Stufe der Invaliditätsbemessung charakterisieren sich als Rechtsfragen die gesetzlichen und rechtsprechungsgemässen Regeln über die Durchführung des Einkommensvergleichs (<ref-ruling> E. 3.4 S. 348, 128 V 29 E. 1 S. 30, 104 V 135 E. 2a und b S. 136 f.), einschliesslich derjenigen über die Anwendung der schweizerischen Lohnstrukturerhebung/LSE (BGE 129 V E. 4.2.1 S. 475 f., 124 V 321 E. 3b/aa S. 322 f.) und der Dokumentation von Arbeitsplätzen/DAP (<ref-ruling> ff.). In dieser Sicht stellt sich die Feststellung der beiden hypothetischen Vergleichseinkommen als Tatfrage dar, soweit sie auf konkreter Beweiswürdigung beruht, hingegen als Rechtsfrage, soweit sich der Entscheid nach der allgemeinen Lebenserfahrung richtet. Letzteres betrifft etwa die Frage, ob Tabellenlöhne anwendbar sind, welches die massgebliche Tabelle ist und ob ein (behinderungsbedingt oder anderweitig begründeter) Leidensabzug vorzunehmen sei (BGE132 V 393 E. 3.3 S. 399).
2. Nach <ref-law> besteht Anspruch auf eine Viertelsrente der Invalidenversicherung bei einem Invaliditätsgrad von mindestens 40 %, auf eine halbe Rente bei einem Invaliditätsgrad von mindestens 50 %, während eine Dreiviertelsrente bei einem Invaliditätsgrad von mindestens 60 % und eine ganze Rente bei einem Invaliditätsgrad von mindestens 70 % zur Ausrichtung gelangen. Gemäss <ref-law> wird für die Bestimmung des Invaliditätsgrades das Erwerbseinkommen, das die versicherte Person nach Eintritt der Invalidität und nach Durchführung der medizinischen Behandlung und allfälliger Eingliederungsmassnahmen durch eine ihr zumutbare Tätigkeit bei ausgeglichener Arbeitsmarktlage erzielen könnte, in Beziehung gesetzt zum Erwerbseinkommen, das sie erzielen könnte, wenn sie nicht invalid geworden wäre.
3. Im vorliegenden Fall sind der Grad der Arbeitsfähigkeit und das vorinstanzlich gestützt auf die Schweizerische Lohnstrukturerhebung (LSE) 2000 des Bundesamtes für Statistik (BfS) für das Jahr 2001 festgestellte Invalideneinkommen (Fr. 34'907.-) unbestritten. Streitig und zu prüfen ist einzig die Höhe des hypothetischen Lohnes ohne Invalidität.
3.1 Das kantonale Gericht stellte, unter zutreffender Darlegung der bei der Bestimmung des hypothetischen Valideneinkommens zu berücksichtigenden Grundsätze, fest, dass der von der Firma Y._ AG ausgerichtete Lohn im Wesentlichen vom Geschäftserfolg abhängig gewesen sei. Im Zeitpunkt bei Eintritt des Gesundheitsschadens (Unfall vom 6. September 2000) habe sich das Unternehmen, das ab Anfang 2000 das Speiserestaurant X._ betrieb, in der Aufbauphase befunden. Unter diesen Umständen könne nicht auf den zuletzt erzielten tatsächlichen Verdienst des Jahres 2000 abgestellt werden. Vielmehr seien die statistischen Durchschnittslöhne der LSE 2000 heranzuziehen. Gemäss Tabelle TA1, Anforderungsniveau 3, Männer ergebe sich für den Bereich Gastgewerbe ein Lohn von Fr. 3'889.-, der hochgerechnet auf ein Jahr und angepasst an die betriebsübliche wöchentliche Arbeitszeit (41,7 Stunden) sowie die Nominallohnentwicklung (2,5 %) für das Jahr 2001 ein Einkommen von Fr. 49'868.- ergebe.
3.2 Der Beschwerdeführer rügt, ihm sei als einer der drei Teilhaber der Firma Y._ AG auch nach Eintritt des Gesundheitsschadens stets derselbe Lohn ausbezahlt worden, der den zwei anderen Mitgesellschaftern ausgerichtet wurde. Die Vorinstanz übersehe mit Bezugnahme auf den eingeholten Auszug aus dem Individuellen Konto, dass darin die seit dem Unfall vom 6. September 2000 von der Unfallversicherung erbrachten, nicht AHV-pflichtigen Taggeldleistungen nicht registriert seien. Für das Jahr 2000 hätten die drei Gesellschafter einen Anfangslohn von Fr. 66'000.- vereinbart, der tatsächlich ausbezahlt worden sei und der für das Jahr 2001 auf insgesamt Fr. 93'000.- habe erhöht werden können. Auf diesen Betrag sei zur Bestimmung des Valideneinkommens abzustellen.
4. 4.1 Welche hypothetischen Erwerbseinkommen im Rahmen des Einkommensvergleichs nach <ref-law> miteinander in Beziehung zu setzen sind, ist eine Rechtsfrage, die das Bundesgericht frei zu prüfen hat, dies analog zur Frage, ob Tabellenlöhne anwendbar sind und welches die massgebende Tabelle ist (E. 1.2 hievor; vgl. Urteil 9C_189/2008 vom 19. August 2008 E. 4.1, publ. in: SVR 2009 IV Nr. 6 S. 11). Das Gesagte gilt namentlich für die Wahl der massgeblichen Stufe (Anforderungsniveau 1 + 2, 3 oder 4) beim gestützt auf die LSE ermittelten statistischen Valideneinkommen (Urteil I 732/06 vom 2. Mai 2007 E. 4.2.2, publ. in: SVR 2008 IV Nr. 4 S. 9).
4. 4.1 Welche hypothetischen Erwerbseinkommen im Rahmen des Einkommensvergleichs nach <ref-law> miteinander in Beziehung zu setzen sind, ist eine Rechtsfrage, die das Bundesgericht frei zu prüfen hat, dies analog zur Frage, ob Tabellenlöhne anwendbar sind und welches die massgebende Tabelle ist (E. 1.2 hievor; vgl. Urteil 9C_189/2008 vom 19. August 2008 E. 4.1, publ. in: SVR 2009 IV Nr. 6 S. 11). Das Gesagte gilt namentlich für die Wahl der massgeblichen Stufe (Anforderungsniveau 1 + 2, 3 oder 4) beim gestützt auf die LSE ermittelten statistischen Valideneinkommen (Urteil I 732/06 vom 2. Mai 2007 E. 4.2.2, publ. in: SVR 2008 IV Nr. 4 S. 9).
4.2 4.2.1 Die vorinstanzliche Ermittlung des massgebenden Einkommens gestützt auf die LSE 2000 ist grundsätzlich nicht zu beanstanden. Der Beschwerdeführer übersieht, dass der hypothetische Validenlohn prospektiv zu bestimmen ist, weshalb nicht auf den von der Firma Y._ AG nach Eintritt des Gesundheitsschadens (Unfall vom 6. September 2000) im Jahre 2001 ausgerichteten Verdienst und die von der Unfallversicherung erbrachten Taggeldleistungen abgestellt werden kann. Es wird zu diesem Punkt auf die Begründung im angefochtenen Entscheid verwiesen, welcher nichts beizufügen ist. Hingegen ist trotz mangelnder Rüge zu prüfen (vgl. E. 1.1 hievor), ob dem Beschwerdeführer bei der Bestimmung des Validenlohnes statt des Anforderungsniveaus 3 (Berufs- und Fachkenntnisse vorausgesetzt), wovon die Vorinstanz ausgeht, dasjenige der Stufen 1 + 2 (Verrichtung selbständiger und qualifizierter resp. höchst anspruchsvoller und schwierigster Arbeiten) im Bereich der Gastronomie (Rz 55 der Tabelle TA1 der LSE 2000) zuzubilligen ist. Diese sich angesichts des beruflichen Werdeganges des Versicherten geradezu aufdrängende Rechtsfrage wurde vom kantonalen Gericht nicht beantwortet. Es verletzte damit den Grundsatz, wonach auf Erfahrungs- und Durchschnittswerte nur unter Mitberücksichtigung der für die Entlöhnung im Einzelfall gegebenenfalls relevanten persönlichen und beruflichen Faktoren abgestellt werden darf (ULRICH MEYER-BLASER, Rechtsprechung des Bundesgerichts zum IVG, Zürich 1997, S. 205 f. und PETER OMLIN, Die Invalidität in der obligatorischen Unfallversicherung, Diss. Freiburg 1995, S. 180; Urteil I 97/00 vom 29. August 2002 E. 1.2).
4.2.2 Der Beschwerdeführer, gelernter Bäcker/Konditor, betrieb von 1975 bis 1989 als Selbständigerwerbender eine Bäckerei in A._ (Berichte der Regionalstelle für berufliche Eingliederung der Invalidenversicherung, Kantone Zürich Glarus vom 15. Juli 1993 und der Unfallversicherung vom 14. Januar 2001). Ab 1. Mai 1989 war er in der Funktion als Bäckereichef bei der Firma S._ angestellt (Fragebogen für den Arbeitgeber vom 16. November 1992 und Auszug aus dem Individuellen Konto). Wegen einer Mehlstauballergie mit konsekutiver Neurodermitis gewährte ihm die Invalidenversicherung berufliche Massnahmen (Verfügung vom 6. September 1993), die er erfolgreich abschloss (Kursbestätigung des Kantonalen Wirteverbandes Z._ vom 5. Juli 1993). Ab 1993 führte er ein Restaurant (vgl. Abklärungsbericht für Selbständigerwerbende der IV-Stelle vom 8. Dezember 2006) und war zeitweilig erneut für die Firma S._ (von 1996 bis 1999) sowie der Firma O._ (1999) arbeitstätig (vgl. Auszug aus dem Individuellen Konto). Zusammen mit zwei Partnern übernahm er die Firma Y._ AG, mit welcher sie ab Januar 2000 das Speiserestaurant X._ in B._ betrieben. Zum Zuständigkeitsbereich des Versicherten gehörte gemäss erwähntem Abklärungsbericht für Selbständigerwerbende vom 8. Dezember 2006 Aufgaben in der Geschäftsleitung (wie Personaleinteilung, Planungen, Betreuung der Gäste usw.), die Aufsicht und Mitarbeit am Buffet sowie der Umschlag der im Keller gelagerten Waren.
4.2.3 Die dargelegte berufliche Karriere belegt, dass der Beschwerdeführer zumindest der Kategorie derjenigen Arbeitnehmer zuzuordnen ist, welche selbständige und qualifizierte Arbeiten im Sinne des Anforderungsniveaus 2 der LSE 2000 im Bereich des Gastgewerbes verrichten können. Das der Invaliditätsbemessung zu Grunde zu legende Valideneinkommen beträgt daher, unter Berücksichtigung der vorinstanzlich für das Bundesgericht verbindlich festgestellten Berechnungsfaktoren, Fr. 68'794.- (Fr. 5'365.- x 12 x [41,7/40] x 1,025). Die Gegenüberstellung der hypothetischen Vergleichseinkommen ergibt einen Invaliditätsgrad von (abgerundet) 49 %, weshalb dem Beschwerdeführer eine Viertelsrente der Invalidenversicherung zusteht.
5. Dem Prozessausgang entsprechend sind die Gerichtskosten der IV-Stelle aufzuerlegen (<ref-law>). Sie hat überdies dem Beschwerdeführer eine angemessene Parteientschädigung auszurichten (Art. 68 Abs. 1 und 2 BGG).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. In teilweiser Gutheissung der Beschwerde werden der Entscheid des Sozialversicherungsgerichts des Kantons Zürich vom 30. September 2009 und der Einspracheentscheid der IV-Stelle Zürich vom 20. August 2008 aufgehoben und es wird festgestellt, dass der Beschwerdeführer ab 1. September 2001 Anspruch auf eine Viertelsrente der Invalidenversicherung hat.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 500.- werden der IV-Stelle des Kantons Zürich auferlegt.
3. Die IV-Stelle des Kantons Zürich hat den Beschwerdeführer für das bundgerichtliche Verfahren mit Fr. 1'500.- zu entschädigen.
4. Die Sache wird zur Neuverlegung der Gerichtskosten und der Parteientschädigung des vorangegangenen Verfahrens an das Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich zurückgewiesen.
5. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 30. April 2010
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Ursprung Grunder