SATA

SATA

英文全名	Serial Advanced Technology Attachment
中文全名	串行ATA
发明日期	2003年1月7日
发明者	国际串列式ATA组织
最多连接	1
带宽	半双工 1.5Gb/s, 3Gb/s, 6Gb/s, 16 Gb/s
类别	串行
热插拔	支持，需要其他系统组件配合
外置接口	支持，eSATA

串行ATA（英语：Serial ATA，全称：Serial Advanced Technology Attachment，又称SATA）是一种电脑总线，负责主板和大容量存储设备（如硬盘及光盘驱动器）之间的数据传输，主要用于个人电脑。串行ATA与串列SCSI（SAS: Serial Attached SCSI）的两者排线兼容，SATA硬盘可接上SAS接口。

2000年11月由国际串列式ATA组织所制定，取代旧式PATA（Parallel ATA或旧称IDE）接口的旧式硬盘，因采用串行方式传输数据而得名。在数据传输上这一方面，SATA的速度比以往更加快捷，并支持热插拔，使电脑运作时可以插上或拔除硬件。另一方面，SATA总线使用嵌入式主频信号，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。不过，SATA和以往最明显的分别，是使用较细的排线，有利机箱内部的空气流通，某程度上增加整个平台的稳定性。

现时，SATA分别有SATA 1.5Gbit/s、SATA 3Gb/s和SATA 6Gb/s三种规格。2013年推出更快速的SATA Express规格。

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。

所谓3Gb/s的算法，3000MHz的频率x每次发送一个数据x 80%(8b/10b的编码) / 8 bits per byte = 300MBytes/s，同理1.5Gb/s也是这样可算成150MB/s，也就是一般我们在买硬盘时，有时候会看到SATA 150MB/s / 300MB/s，有时候又会看到SATA 1.5Gb/s / 3Gb/s的缘故。

以USB 3.0而言，它拥有5Gbps的带宽，每次发送一个数据x 80%(8b/10b的编码) / 8 bits per byte = 500MBytes/s，所以USB 3.0的带宽比SATA 3.0的600MB/s还来的小。

版本	带宽	理论速度	编码
SATA Express	16Gb/s	1969MB/s	128b/130b
SATA 3.0	6Gb/s	600MB/s	8b/10b
SATA 2.0	3Gb/s	300MB/s	8b/10b
SATA 1.0	1.5Gb/s	150MB/s	8b/10b

Pin #	功能
1	Ground
2	A+（发送）
3	A−（发送）
4	Ground
5	B−（接收）
6	B+（接收）
7	Ground
SATA排线

传统的Parallel ATA使用单模信号放大系统“single-end-signal-amplified-system”。在这种系统中，噪声会随着正常信号一起传输、放大，不易被抑制；在高速时尤其严重，为了有效的减少噪声的干扰，我们只好使用高达5V的电压来发送正常信号，使大电压的正常信号盖过小电压的噪声信号。虽然大的电压可以有效的抑制噪声，但是大的电压同时也表示驱动电路的生产成本将因此上升，大电压更不利于高速传输系统的设计和制造，高达5V的传输电压限制追求高速和低成本的可能性。

和Parallel ATA相比，新的Serial ATA使用差分信号系统（differential-signal-amplified-system）。这种系统能有效的将噪声从正常信号中滤除，良好的噪声滤除能力使得SATA只要使用低电压操作即可，和Parallel ATA高达5V的传输电压相比，SATA只要0.5V（500mv）的峰对峰值电压即可操作于更高的速度之上。比较正确的说法是：峰对峰值‘差模电压’。

和Parallel ATA的5V驱动电压相比，0.5V的SATA系统节省电力，其驱动IC的生产成本也较为便宜。

有些排线附有小金属片可以卡住插座，比较不会发生不小心将排线拔出的问题。

SATA支持高级主机控制器接口功能，可让SATA存储设备激活高级SATA功能，例如NCQ及热插拔。

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SATA 1.0于2003年1月7日推出，为第一代SATA接口，坊间的非官方名称为SATA-1^[1]，传输速度为1.5Gbit/s。

SATA 2.0于2004年正式推出，坊间的非官方名称为SATA-2（SATA-II），符合ATA-7规范，传输速度可达3.0Gbit/s。显示SATA的速度提升是以几何级数增长，这点和PATA的算术级数增长是不同的。

SATA 3Gb/s比SATA 1.5Gb/s进步的地方在于：

• 3.0Gb/s的高传输速度
• 支持真正的SATA指令排序（NCQ）
• SATA 3Gb/s数据线长度最多2m。SATA 1.5Gb/s只是1m，PATA更短到50cm
• 全新的围挡式接口更稳固。

SATA 3.0于2009年5月26日完成最终规格发布，比上一代提升一倍速率至6Gb/s，此外增加多项新技术，包含新增NCQ指令以改良传输技术，并减低传输时所需耗电量。

依据Serial ATA Revison 3.0规格白皮书，AHCI底下改善（NCQ）串行指令NCQ的指令数目、NCQ的指令优先权及算法SATA 3.0亦会增加，包括为即时性的资源提供优先处理，主要用于影像及音像传输方面。此外SATA 3.0同时会为正被系统处理中的资源作优先安排，大大提升系统的执行效率。

为了降低耗电，SATA 3.0采用全新INCITS ATA8-ACS标准，不但可兼容旧有的SATA设备、改良传输信号技术，亦大幅减低SATA2.0传输时所需功耗。

针对笔记本电脑（NB）市场对体积的需求，SATA 3.0提供较一般SATA2.0接口细小的LIF接口（Low Insertion Force Connector），专门针对1.8吋的存储设备，包括仅厚7mm光盘驱动器。

2011年7月18日SATA-IO公布SATA3.1规格，3.1版带来诸多特性，例如节电测量，TRIM性能提升和一些杂项调整。

3.1版带来一个新的mini SATA接口，主要用于为移动计算设备增强互操作性，Zero-Power Optical Disk Drive（ODD）的发明减少闲置光盘驱动器的耗电量，用新的电源管理策略降低整个系统的电力需求。TRIM改进允许SATA固态盘在不影响性能的前提下自行修剪，改善SSD的性能，同时还带来让主机识别设备的硬件设备功能，提升SATA的兼容性。

另一个值得注意的是SATA通用存储模块（USM）和热插拔SATA驱动器模块，它让SATA硬盘的热插拔机制更为成熟，目前希捷GoFlex部分型号的硬盘已经开始支持。

于2011年7月发布。引入改变这些功能：^[2][3]

• mSATA，SATA在移动计算设备的固态盘，外型与 Mini PCI Express 相同（但两者并不兼容）。^[4]
• 零功耗光盘驱动器，闲置时的SATA光盘驱动器可以不消耗电力。
• 排队TRIM指令，提高固态盘的性能。
• 所需的链接电源管理，减少整体的电力需求。
• 硬件控制功能，使设备功能的主机标识。
• 通用存储模块（USM），用于无缆插件（槽）供电存储消费电子设备的新标准。^[5][6]

此章节需要扩充。 (2016年1月24日)

为解决固态盘的数据发送瓶颈，国际串列式ATA组织正着手制定下一代串列ATA的标准——SATA 3.2。SATA Express最大发送速率为16Gb/s，使用两条PCIe 3.0总线连接SSD。连接端口和制式向下兼容前三代SATA的标准。^{[7][8][9][10][11]}

于2016年2月22号提出，主要为优化SMR技术，将硬盘存储密度提升到25%，还可将SATA远程断电（Power Disable）。

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。它最大的缺点是没有电力供应，竞争对手USB, FireWire, Thunderbolt都能传输数据及电力。这使得eSATA硬盘需要连接一个独立变压器才可运作。

• 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为慢
• 提高接头的插拔耐用度

• 
  官方标志
• 
  左：SATA
  右：eSATA
• 
  eSATA插座
• 
  eSATAp插座结合了eSATA和USB

为了解决供电问题，SATA-IO于2008年推出了eSATAp (Power over eSATA)，它结合了eSATA的七个针脚及USB 2.0的四个针脚，利用USB针脚提供5V及12V（可选）电压。此插座主要在硬盘外接盒中使用，既可以插入eSATA，也可以插入USB。

mSATA (mini-SATA)是迷你版本SATA接口，外型和电子接口与mini PCI-E完全相同，但电子信号不同，两者互不兼容。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（例如超极本）。

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。官方标准为MO-300 mSATA，也有自定长度的mSATA固态硬盘。

Name	原始带宽	传输速度	排线最长长度	电源	链接的设备数量
eSATA	6 Gbit/s	600 MB/s	2 m with eSATA HBA (1 m with a passive adapter)	否	1 个 (15 with a port multiplier)
eSATAp	3 Gbit/s	300 MB/s	2 m with eSATA HBA (1 m with a passive adapter)	5 V/12 V[12]	1 个 (15 with a port multiplier)
M.2	最快8GB/s（PCI Express 4.0 x4）	最快8GB/s	?	是	每插座 1 个
SATA Express[锚点失效]	16 Gbit/s	1.97 GB/s[a]	1 m	否	每条线 1 个
SATA revision 3.2[锚点失效]	16 Gbit/s	1.97 GB/s[b]	1 m	否	1 个 (15 with a port multiplier)
SATA revision 3.0	6 Gbit/s	600 MB/s[13]	1 m	否	1 个 (15 with a port multiplier)
SATA revision 2.0	3 Gbit/s	300 MB/s	1 m	否	1 个 (15 with a port multiplier)
SATA revision 1.0	1.5 Gbit/s	150 MB/s[14]	1 m	否	每条线 1 个
PATA (IDE) 133	1.064 Gbit/s	133.3 MB/s[c]	0.46 m (18 in)	5 V (44-pin for 2.5" drives only)	2 个
SAS-3	12 Gbit/s	1.2 GB/s	10 m	否	1 － 8 个 (> 65k with expanders)
SAS-2	6 Gbit/s	600 MB/s	10 m	否	1 个 (> 65k with expanders)
SAS 300	3 Gbit/s	300 MB/s	10 m	否	1 个 (> 65k with expanders)
SAS 150	1.5 Gbit/s	150 MB/s	10 m	否	1 个 (> 65k with expanders)
IEEE 1394 (FireWire) 3200	3.144 Gbit/s	393 MB/s	100 m (more with special cables)	15 W, 12–25 V	63 (with a hub)
IEEE 1394 (FireWire) 800	786 Mbit/s	98.25 MB/s	100 m[15]	15 W, 12–25 V	63 (with a hub)
IEEE 1394 (FireWire) 400	393 Mbit/s	49.13 MB/s	4.5 m[15][16]	15 W, 12–25 V	63 (with a hub)
USB 3.1	10 Gbit/s	1.21 GB/s[d]	3 m	100 W, 5, 12 or 20 V[17]	127 (with a hub)
USB 3.0[e]	5 Gbit/s	400 MB/s or more (protocol overhead, flow control, framing excluded)[18]	3 m[19]	4.5 W, 5 V	127 (with a hub)[19]
USB 2.0	480 Mbit/s	35 MB/s	5 m[20]	2.5 W, 5 V	127 (with a hub)[19]
USB 1.1	12 Mbit/s	1.5 MB/s	3 m	是	127 (with a hub)[19]
SCSI Ultra-320	2.56 Gbit/s	320 MB/s	12 m	否	15 (plus the Host Bus Adapter/Host)
10GFC Fibre Channel	10.52 Gbit/s	1.195 GB/s	2 m – 50 km	否	126 (16,777,216 with switches)
4GFC Fibre Channel	4.25 Gbit/s	398 MB/s	12 m	否	126 (16,777,216 with switches)
InfiniBand Quad Rate	10 Gbit/s	0.98 GB/s	5 m (copper)[21][22] <10 km (fiber)	否	One with point-to-point, many with switched fabric
Thunderbolt	10 Gbit/s	1.22 GB/s	3 m (copper) 100 m (fiber)	10 W (copper only)	7 个
Thunderbolt 2	20 Gbit/s	2.44 GB/s	3 m (copper) 100 m (fiber)	10 W (copper only)	7 个
Thunderbolt 3	40 Gbit/s	4.88 GB/s	3 m (copper) 100 m (fiber)	100 W (copper only)	7 个

与 PATA 不同，SATA 和 eSATA 都支持热插拔，但此功能需要主机、设备和操作系统的支持。基本上所有 SATA 设备（硬盘）都支持热插拔（基于设备的需要），绝大部分的 SATA 主机适配器都支持此指令。^[23]

• SATA-IO Official Website* （页面存档备份，存于互联网档案馆）

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