SATA

序列ATA（英語：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）之間的數據傳輸，主要用於個人電腦。序列ATA與序列SCSI（SAS: Serial Attached SCSI）的兩者排線相容，SATA硬碟可接上SAS通訊埠。

主機板上的SATA 1.5Gb/s接孔

SATA

英文全名	Serial Advanced Technology Attachment
中文全名	序列ATA
發明日期	2003年1月7日
發明者	國際序列式ATA組織
最多連接	1
頻寬	半雙工 1.5Gb/s, 3Gb/s, 6Gb/s, 16 Gb/s
類別	序列
熱插拔	支援，需要其他系統組件配合
外置介面	支援，eSATA

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。在數據傳輸上這一方面，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位元是真實資料，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每次傳送一個數據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，每次傳送一個數據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。

版本	頻寬	理論速度	編碼
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

排線和電源線

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

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。

進階主機控制器介面

主條目：AHCI

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^[1]，傳輸速度為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。

SATA 3.0

SATA 6Gb/s官方標誌

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。

SATA 3.1

於2011年7月發布。引入改變這些功能：^[2][3]

• 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）。^[4]
• 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。
• 所需的鏈結電源管理，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），用於無纜外掛程式（槽）供電儲存消費電子裝置的新標準。^[5][6]

SATA 3.2

主條目：SATA Express

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序列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。連接埠和格式向下相容前三代SATA的標準。^{[7][8][9][10][11]}

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的略稱，是為面向外接驅動器而制定的Serial ATA 1.0a的擴充規格。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。

• 為了防止誤接，eSATA的介面形狀與SATA的介面形狀是不一樣的
• 連接線的最大長度為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

• 
  官方標誌
• 
  左：SATA
  右：eSATA
• 
  eSATA插座
• 
  eSATAp插座結合了eSATA和USB

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

上: mSATA固態硬碟
下: 2.5" SATA硬碟

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記憶體的場合（例如超極致筆電）。

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

SATA與其他規格的比較

參見：電腦裝置頻寬列表

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	2 m with eSATA HBA (1 m with a passive adapter)	否	1 個 (15 with a port multiplier)
eSATAp	3 Gbit/s	300 MB/s		5 V/12 V[12]	1 個 (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 個
SATA Express	16 Gbit/s	1.97 GB/s[a]	1 m	否	每條線 1 個
SATA revision 3.2	16 Gbit/s	1.97 GB/s[b]	1 m	否	1 個 (15 with a port multiplier)
SATA revision 3.0	6 Gbit/s	600 MB/s[13]	1 m	否	1 個 (15 with a port multiplier)
SATA revision 2.0	3 Gbit/s	300 MB/s	1 m	否	1 個 (15 with a port multiplier)
SATA revision 1.0	1.5 Gbit/s	150 MB/s[14]	1 m	否	每條線 1 個
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 個
SAS-3	12 Gbit/s	1.2 GB/s	10 m	否	1 － 8 個 (> 65k with expanders)
SAS-2	6 Gbit/s	600 MB/s	10 m	否	1 個 (> 65k with expanders)
SAS 300	3 Gbit/s	300 MB/s	10 m	否	1 個 (> 65k with expanders)
SAS 150	1.5 Gbit/s	150 MB/s	10 m	否	1 個 (> 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 光纖通道	10.52 Gbit/s	1.195 GB/s	2 m – 50 km	否	126 (16,777,216 with switches)
4GFC 光纖通道	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（英語：Point-to-point (telecommunications)）, many with switched fabric（英語：switched fabric）
Thunderbolt	10 Gbit/s	1.22 GB/s	3 m (copper) 100 m (fiber)	10 W (copper only)	7 個
Thunderbolt 2	20 Gbit/s	2.44 GB/s	3 m (copper) 100 m (fiber)	10 W (copper only)	7 個
Thunderbolt 3	40 Gbit/s	4.88 GB/s	3 m (copper) 100 m (fiber)	100 W (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、裝置和作業系統的支援。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。^[23]

相關條目

• ATA
• 序列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