SATA

序列 ATA（Serial ATA，全稱：Serial Advanced Technology Attachment，又稱 SATA）是一種電腦匯流排，負責主機板和大容量儲存裝置（如硬碟及光碟機）之間的資料傳輸，主要用於個人電腦。序列 ATA 與串列 SCSI（SAS: Serial Attached SCSI）的兩者排線相容，SATA 硬碟可接上 SAS 通訊埠。

2000 年 11 月由國際序列式 ATA 組織所制定，取代舊式 PATA（Parallel ATA 或舊稱 IDE）介面的舊式硬碟，因採用序列方式傳輸資料而得名。在資料傳輸上這一方面，SATA 的速度比以往更加快捷，並支援熱插拔，使電腦運作時可以插上或拔除硬體。另一方面，SATA 匯流排使用嵌入式時脈訊號，具備比以往更強的糾錯能力，能對傳輸指令（不僅是資料）進行檢查，如果發現錯誤會自動矯正，提高資料傳輸的可靠性。不過，SATA 和以往最明顯的分別，是使用較細的排線，有利機箱內部的空氣流通，某程度上增加整個平臺的穩定性。

現時，SATA 分別有 SATA 1.5Gbit/s、SATA 3Gb/s 和 SATA 6Gb/s 三種規格。2013 年推出更快速的 SATA Express 規格。

特色

1.1 頻寬速度換算

在一些新的技術標準中，為了防止資料在高速傳輸中出錯而加入校驗碼，比如 PCI-E 2.0、USB 3.0 和 SATA 3.0 中採用的是 8/10 編碼，每 10 位編碼中只有 8 位是真實資料，這時單位換算就不再是 1:8 而是 1:10，USB 3.0 的 5Gbps 速度實際上是理論 500MB/s 而非理論 625MB/s，SATA 6Gbps 的理論速度則是 600MB/s 而非 750MB/s。

所謂 3Gb/s 的演算法，3000MHz 的頻率 x 每次傳送一個資料 x 80%(8b/10b 的編碼) / 8 bits per byte = 300MBytes/s，同理 1.5Gb/s 也是這樣可算成 150MB/s，也就是一般我們在買硬碟時，有時候會看到 SATA 150MB/s/ 300MB/s，有時候又會看到 SATA 1.5Gb/s/ 3Gb/s 的緣故。

以 USB 3.0 而言，它擁有 5Gbps 的頻寬，每次傳送一個資料 x 80%(8b/10b 的編碼) / 8 bits per byte = 500MBytes/s，所以 USB 3.0 的頻寬比 SATA 3.0 的 600MB/s 還來的小。

1.2 排線和電源線

傳統的 Parallel ATA 使用單模訊號放大系統「single-end-signal-amplified-system」。在這種系統中，雜訊會隨著正常訊號一起傳輸、放大，不易被抑制；在高速時尤其嚴重，為了有效的減少雜訊的幹擾，我們只好使用高達 5V 的電壓來傳送正常訊號，使大電壓的正常訊號蓋過小電壓的雜訊訊號。雖然大的電壓可以有效的抑制雜訊，但是大的電壓同時也表示驅動電路的生產成本將因此上升，大電壓更不利於高速傳輸系統的設計和製造，高達 5V 的傳輸電壓限制追求高速和低成本的可能性。

和 Parallel ATA 相比，新的 Serial ATA 使用差分訊號系統（differential-signal-amplified-system）。這種系統能有效的將雜訊從正常訊號中濾除，良好的雜訊濾除能力使得 SATA 只要使用低電壓操作即可，和 Parallel ATA 高達 5V 的傳輸電壓相比，SATA 只要 0.5V（500mv）的峰對峰值電壓即可操作於更高的速度之上。比較正確的說法是：峰對峰值『差模電壓』。

和 Parallel ATA 的 5V 驅動電壓相比，0.5V 的 SATA 系統節省電力，其驅動 IC 的生產成本也較為便宜。

有些排線附有小金屬片可以卡住插座，比較不會發生不小心將排線拔出的問題。

1.3 進階主機控制器介面

SATA 支援進階主機控制器介面功能，可讓 SATA 儲存裝置啟用進階 SATA 功能，例如 NCQ 及熱插拔。

版本

2.1 SATA 1.0

SATA 1.0 於 2003 年 1 月 7 日推出，為第一代 SATA 介面，坊間的非官方名稱為 SATA-1，傳輸速度為 1.5Gbit/s。

2.2 SATA 2.0

SATA 2.0 於 2004 年正式推出，坊間的非官方名稱為 SATA-2（SATA-II），符合 ATA-7 規範，傳輸速度可達 3.0Gbit/s。顯示 SATA 的速度提升是以幾何級數增長，這點和 PATA 的算術級數增長是不同的。

SATA 3Gb/s 比 SATA 1.5Gb/s 進步的地方在於：

3.0Gb/s 的高傳輸速度
支援真正的 SATA 指令排序（NCQ）
SATA 3Gb/s 資料線長度最多 2m。SATA 1.5Gb/s 只是 1m，PATA 更短到 50cm
全新的圍擋式介面更穩固。

2.3 SATA 3.0

SATA 3.0 於 2009 年 5 月 26 日完成最終規格發布，比上一代提升一倍速率至 6Gb/s，此外增加多項新技術，包含新增 NCQ 指令以改良傳輸技術，並減低傳輸時所需耗電量。

依據 Serial ATA Revison 3.0 規格白皮書，AHCI 底下改善（NCQ）序列指令 NCQ 的指令數目、NCQ 的指令優先權及演演算法 SATA 3.0 亦會增加，包括為即時性的資源提供優先處理，主要用於影像及音像傳輸方面。此外 SATA 3.0 同時會為正被系統處理中的資源作優先安排，大大提升系統的執行效率。

為了降低耗電，SATA 3.0 採用全新 INCITS ATA8-ACS 標準，不但可相容舊有的 SATA 裝置、改良傳輸訊號技術，亦大幅減低 SATA2.0 傳輸時所需功耗。

針對筆記型電腦（NB）市場對體積的需求，SATA 3.0 提供較一般 SATA2.0 介面細小的 LIF 介面（Low Insertion Force Connector），專門針對 1.8 吋的儲存裝置，包括僅厚 7mm 光碟機。

2011 年 7 月 18 日 SATA-IO 公佈 SATA3.1 規格，3.1 版帶來諸多特性，例如節電測量，TRIM 效能提升和一些雜項調整。

3.1 版帶來一個新的 mini SATA 介面，主要用於為移動計算裝置增強互操作性，Zero-Power Optical Disk Drive（ODD）的發明減少閒置光碟機的耗電量，用新的電源管理策略降低整個系統的電力需求。TRIM 改進允許 SATA 固態硬碟在不影響效能的前提下自行修剪，改善 SSD 的效能，同時還帶來讓主機識別裝置的硬體裝置功能，提升 SATA 的相容性。

另一個值得注意的是 SATA 通用儲存模組（USM）和熱插拔 SATA 驅動器模組，它讓 SATA 硬碟的熱插拔機制更為成熟，目前希捷 GoFlex 部分型號的硬碟已經開始支援。

2.4 SATA 3.1

於 2011 年 7 月發布。引入改變這些功能：

mSATA，SATA 在移動計算裝置的固態硬碟，外型與 Mini PCI Express 相同（但兩者並不相容）。
零功耗光碟機，閒置時的 SATA 光碟機可以不消耗電力。
排隊 TRIM 指令，提高固態硬碟的效能。
所需的連結電源管理，減少整體的電力需求。
硬體控制功能，使裝置功能的主機標識。
通用儲存模組（USM），用於無纜外掛（槽）供電儲存消費電子裝置的新標準。

2.5 SATA 3.2

為解決固態硬碟的資料傳送瓶頸，國際序列式 ATA 組織正著手製定下一代串列 ATA 的標準 ——SATA 3.2。SATA Express 最大傳送速率為 16Gb/s，使用兩條 PCIe 3.0 匯流排連線 SSD。連線埠和制式向下相容前三代 SATA 的標準。

2.6 SATA 3.3

於 2016 年 2 月 22 號提出，主要為最佳化 SMR 技術，將硬碟儲存密度提升到 25%，還可將 SATA 遠端斷電（Power Disable）。

2.7 SATA 3.4

2.8 SATA 3.5

eSATA

External Serial ATA 的略稱，是為面向外接驅動器而制定的 Serial ATA 1.0a 的擴充套件規格。雖然規模比較小，但已經有相對應的產品在市面流通。它最大的缺點是沒有電力供應，競爭對手 USB, FireWire, Thunderbolt 都能傳輸資料及電力。這使得 eSATA 硬碟需要連線一個獨立變壓器才可運作。

為了防止誤接，eSATA 的介面形狀與 SATA 的介面形狀是不一樣的
連線線的最大長度為 2m
支援熱插拔
傳輸速度可以達到現在主流的 USB 2.0 的傳輸速度的 2 倍以上，但依然比 USB 3.0 為慢
提高接頭的插拔耐用度

為瞭解決供電問題，SATA-IO 於 2008 年推出了 eSATAp (Power over eSATA)，它結合了 eSATA 的七個針腳及 USB 2.0 的四個針腳，利用 USB 針腳提供 5V 及 12V（可選）電壓。此插座主要在硬碟外接盒中使用，既可以插入 eSATA，也可以插入 USB。

mSATA

mSATA (mini-SATA) 是迷你版本 SATA 介面，外型和電子介面與 mini PCI-E 完全相同，但電子訊號不同，兩者互不相容。mSATA 介面多用於固態硬碟，適用於需要尺寸較小的儲存器的場合（例如 Ultrabook）。

mSATA 固態硬碟形似 mini PCI-E 擴充套件卡，尺寸很小，有助於節省機器內部空間。官方標準為 MO-300 mSATA，也有自定長度的 mSATA 固態硬碟。