SATA

串行ATA（，全称：，又称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）之間的數據傳輸，主要用於個人電腦。串行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月由国际序列式ATA组织所制定，取代舊式PATA（Parallel ATA或舊稱IDE）接口的舊式硬盘，因采用串行方式传输数据而得名。在數據傳輸上這一方面，SATA的速度比以往更加快捷，並支持热插拔，使電腦運作時可以插上或拔除硬件。另一方面，SATA总线使用嵌入式時脈訊號，具备比以往更强的纠错能力，能对传输指令（不仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，提高数据传输的可靠性。不過，SATA和以往最明顯的分別，是使用較细的排線，有利機箱內部的空氣流通，某程度上增加整個平台的穩定性。

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 
 頻寬速度換算 

在一些新的技术标准中，为了防止数据在高速传输中出错而加入校验码，比如PCI-E 2.0、USB 3.0和SATA 3.0中采用的是8/10编码，每10位编码中只有8位是真实数据，这时单位换算就不再是1:8而是1:10，USB 3.0的5Gbps速度实际上是理论500MB/s而非理论625MB/s，SATA 6Gbps的理论速度则是600MB/s而非750MB/s。

所謂3Gb/s的算法，3000MHz的頻率×每次發送一個數據×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，每次發送一個數據×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還要小。

版本頻寬理論速度編碼SATA Express16Gb/s1969MB/s128b/130bSATA 3.06Gb/s600MB/s8b/10bSATA 2.03Gb/s300MB/s8b/10bSATA 1.01.5Gb/s150MB/s8b/10b

 排線和電源線 
 Pin #  功能 1 Ground 2 A+（發送） 3 A−（發送） 4 Ground 5 B−（接收） 6 B+（接收） 7 Ground150px|A 7-pin Serial ATA data cable.SATA排線
傳統的Parallel ATA使用單模信號放大系統「single-end-signal-amplified-system」。在這種系統中，雜訊會隨著正常信號一起傳輸、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干擾，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信號。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使用差分信號系統（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。

 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

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，传输速度为1.5Gbit/s。

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
支持真正的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
全新的圍擋式接口更穩固。

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）串行指令NCQ的指令數目、NCQ的指令優先權及演算法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接口細小的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性能提升和一些雜項調整。

3.1版帶來一個新的mini SATA接口，主要用於為移動計算設備增強互操作性，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固態硬碟在不影響性能的前提下自行修剪，改善SSD的性能，同時還帶來讓主機識別設備的硬件設備功能，提升SATA的兼容性。

另一個值得注意的是SATA通用存儲模塊（USM）和熱插拔SATA驅動器模塊，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持。

 SATA 3.1 
於2011年7月發布。引入改變這些功能：

mSATA，SATA在移動計算設備的固態硬碟，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，提高固態硬碟的性能。
所需的鏈接電源管理，減少整體的電力需求。
硬件控制功能，使設備功能的主機標識。
通用存儲模塊（USM），用於無纜插件（槽）供電存儲消費電子設備的新標準。

SATA 3.2 

為解決固態硬碟的資料傳送瓶頸，國際序列式ATA組織正著手制定下一代串列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總線連接SSD。連接埠和制式向下相容前三代SATA的標準。SATA3也落后了? SATA新接口标准将到来  - zol.com.cn打破传输瓶颈SATA Express接口标准即将登场  - mydrivers.comSATA的下一代「SATA Express」  - coolaler.comSpeedy 8Gbit, 16Gbit SATA Express systems coming this year  - computerworld.com  - Serial ATA國際組織

 SATA 3.3 
於2016年2月22號提出，主要為優化SMR技術，將硬碟儲存密度提升到25%，還可將SATA遠程斷電（Power Disable）。

 SATA 3.4 

 SATA 3.5 

 eSATA 
External Serial ATA的略称，是为面向外接驱动器而制定的Serial ATA 1.0a的扩展规格。虽然规模比较小，但已经有相对应的产品在市面流通。它最大的缺點是沒有電力供應，競爭對手USB, FireWire, Thunderbolt都能傳輸數據及電力。這使得eSATA硬碟需要連接一個獨立變壓器才可運作。
为了防止误接，eSATA的接口形状与SATA的接口形状是不一样的
连接线的最大长度为2m
支持热插拔
传输速度可以达到现在主流的USB 2.0的传输速度的2倍以上，但依然比USB 3.0為慢
提高接頭的插拔耐用度

為了解決供電問題，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接口，外型和電子介面與mini PCI-E完全相同，但電子信號不同，兩者互不相容。mSATA接口多用于固态硬盘，适用于需要尺寸较小的存储器的场合（例如Ultrabook）。

mSATA固态硬盘形似mini PCI-E扩展卡，尺寸很小，有助于节省机器内部空间。官方標準為MO-300 mSATA，也有自定长度的mSATA固态硬盘。
 SATA与其他规格的比较 

Name原始頻寬 傳輸速度排線最長長度電源連結的裝置數量 eSATA 6 Gbit/s 600 MB/s 1 個 (15 with a port multiplier) eSATAp 3 Gbit/s 300 MB/s1 個 (15 with a port multiplier) M.2 最快8GB/s（PCI Express 4.0 x4） 最快8GB/s?每插座 1 個 SATA Express 16 Gbit/s 1.97 GB/s1 m每條線 1 個 SATA revision 3.2 16 Gbit/s 1.97 GB/s1 m1 個 (15 with a port multiplier) SATA revision 3.0 6 Gbit/s 600 MB/s1 m1 個 (15 with a port multiplier) SATA revision 2.0 3 Gbit/s 300 MB/s1 m1 個 (15 with a port multiplier) SATA revision 1.0 1.5 Gbit/s 150 MB/s1 m每條線 1 個 PATA (IDE) 133 1.064 Gbit/s 133.3 MB/s0.46 m (18 in)2 個 SAS-3 12 Gbit/s 1.2 GB/s10 m1 － 8 個 (> 65k with expanders) SAS-2 6 Gbit/s 600 MB/s10 m1 個 (> 65k with expanders) SAS 300 3 Gbit/s 300 MB/s10 m1 個 (> 65k with expanders) SAS 150 1.5 Gbit/s 150 MB/s10 m1 個 (> 65k with expanders) IEEE 1394 (FireWire) 3200 3.144 Gbit/s 393 MB/s100 m (more with special cables)63 (with a hub) IEEE 1394 (FireWire) 800 786 Mbit/s 98.25 MB/s100 m63 (with a hub) IEEE 1394 (FireWire) 400 393 Mbit/s 49.13 MB/s4.5 m16 cables can be daisy chained up to 72 m63 (with a hub) USB 3.1 10 Gbit/s 1.21 GB/s3 m127 (with a hub) USB 3.0 5 Gbit/s 400 MB/s or more (protocol overhead, flow control, framing excluded)3 m127 (with a hub) USB 2.0 480 Mbit/s 35 MB/s5 mUSB hubs can be daisy chained up to 25 m127 (with a hub) USB 1.1 12 Mbit/s 1.5 MB/s3 m127 (with a hub) SCSI Ultra-320 2.56 Gbit/s 320 MB/s12 m 15 (plus the Host Bus Adapter/Host) 10GFC 光纤通道 10.52 Gbit/s 1.195 GB/s2 m – 50 km126 (16,777,216 with switches) 4GFC 光纤通道 4.25 Gbit/s 398 MB/s12 m126 (16,777,216 with switches) InfiniBandQuad Rate 10 Gbit/s 0.98 GB/s5 m (copper)
<10 km (fiber)One with , many with  Thunderbolt 10 Gbit/s 1.22 GB/s3 m (copper)100 m (fiber) (copper only)7 個 Thunderbolt 2 20 Gbit/s 2.44 GB/s3 m (copper)100 m (fiber) (copper only)7 個 Thunderbolt 3 40 Gbit/s 4.88 GB/s3 m (copper)100 m (fiber) (copper only)7 個

與 PATA 不同，SATA 和 eSATA 都支援熱插拔，但此功能需要主機、裝置和操作系统的支援。基本上所有 SATA 裝置（硬碟）都支援熱插拔（基於裝置的需要），絕大部分的 SATA 主機適配器都支援此指令。

 相關條目 
 ATA
 串列SCSI
 進階主機控制器介面
 原生指令排序
 電腦裝置頻寬列表
 M.2
 NVMe
 SATA Express

 註解 

 參考資料 

 外部链接 

 SATA-IO Official Website* 

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