SATA

SATA

作成年	2000
作成者	シリアルATAワーキンググループ
優先する	パラレル ATA (PATA)
スピード	半二重 1.5、3.0、6.0  Gbit/s
スタイル	シリアル
ホットプラグインターフェース	オプション[1]
外部インターフェース	オプション（eSATA）
Webサイト	sata-io.org

SATA（シリアルATアタッチメント）^{[a] [2]は、}ホストバスアダプタをハードディスクドライブ、光学ドライブ、ソリッドステートドライブなどの大容量記憶装置に接続するコンピュータバスインタフェースです。シリアルATAは、以前のパラレルATA（PATA）規格の後継となり、記憶装置の主流インタフェースとなりました。

シリアルATAの業界互換性仕様はシリアルATA国際機構（SATA-IO）から発祥し、 INCITS技術委員会T13、ATアタッチメント（INCITS T13）によって公開されています。 ^[3]

SATAは2000年に発表されました^{[4] [5]。}ケーブルサイズとコストの削減（40または80本ではなく7本の導体）、ネイティブホットスワップ、より高い信号速度による高速データ転送、（オプションの） I/Oキューイングプロトコルによるより効率的な転送など、以前のPATAインターフェースよりもいくつかの利点を提供します。仕様のリビジョン1.0は2003年1月にリリースされました。^[2]

シリアル ATA の業界互換性仕様は、シリアル ATA 国際機構(SATA-IO) に由来しています。SATA-IO グループは、相互運用性仕様、テスト ケース、プラグフェストを共同で作成、レビュー、批准、公開しています。他の多くの業界互換性標準と同様に、SATA コンテンツの所有権は他の業界団体、主に INCITS T13 ^[3]と INCITS T10 小委員会( SCSI ) に移管されています。INCITS T10 小委員会は、シリアル アタッチド SCSI (SAS)を担当する T10 のサブグループです。この記事の残りの部分では、SATA-IO の用語と仕様を使用するように努めています。

2000 年に SATA が導入される前は、PATA は単に ATA と呼ばれていました。「AT Attachment」(ATA) という名前は、1984 年にIBM Personal Computer AT (より一般的には IBM AT として知られています) がリリースされた後に由来しています。 ^[6] IBM AT のコントローラー インターフェイスは、ハード ディスクを組み込むための事実上の業界インターフェイスになりました。「AT」は IBM の「Advanced Technology」の略語であるため、多くの企業や組織は SATA が「Serial Advanced Technology Attachment」の略語であることを示しています。ただし、ATA 仕様では、IBM との商標問題を回避するために、単に「AT Attachment」という名前が使用されています。^[7]

SATA ホスト アダプタとデバイスは、2 対の導体を介した高速シリアルケーブルを介して通信します。これに対し、パラレル ATA (従来の ATA 仕様の再指定) は、16 ビット幅のデータ バスを使用し、多くの追加サポートおよび制御信号を使用します。これらはすべて、はるかに低い周波数で動作します。従来の ATA ソフトウェアおよびアプリケーションとの下位互換性を確保するため、SATA は従来の ATA デバイスと同じ基本的な ATA およびATAPIコマンド セットを使用します。

世界初のSATAハードディスクドライブは、2003年1月に発売されたSeagate Barracuda SATA Vです。^[8]

SATAは、消費者向けデスクトップおよびラップトップコンピュータでパラレルATAに取って代わった。デスクトップPC市場におけるSATAの市場シェアは、2008年には99%だった。^{[9] PATAは、あらゆる用途でSATAにほとんど置き換えられた。PATAは、従来のPATA規格に基づいて設計された}CompactFlash （CF）ストレージを使用する産業用および組み込みアプリケーションでの使用が減少している。CompactFlashに代わる2008年の規格であるCFastは、SATAに基づいている。^{[10] [11]}

シリアル ATA 仕様では、SATA デバイスがホット プラグに対応している必要があります。つまり、仕様を満たすデバイスは、電源がオンになっているバックプレーン コネクタ (信号と電源の組み合わせ) にデバイスを挿入したり、バックプレーン コネクタからデバイスを取り外すことができます。挿入後、デバイスは初期化され、その後通常どおり動作します。オペレーティング システムによっては、ホストも初期化され、ホット スワップが発生する場合があります。電源が切れると書き込まれていないデータが失われる場合がありますが、安全な挿入と取り外しのために電源の入ったホストとデバイスがアイドル状態である必要はありません。

PATAとは異なり、SATAとeSATAは両方とも設計上ホットプラグをサポートしています。ただし、この機能には、ホスト、デバイス（ドライブ）、およびオペレーティングシステムの各レベルでの適切なサポートが必要です。一般に、SATAデバイスはデバイス側のホットプラグ要件を満たしており、ほとんどのSATAホストアダプタはこの機能をサポートしています。^[1]

eSATAの場合、ホットプラグはAHCIモードでのみサポートされます。IDEモードではホットプラグはサポートされません。^[12]

AHCI ( Advanced Host Controller Interface ) は、Intel が公開および使用しているオープン ホスト コントローラ インターフェイスであり、事実上の標準となっています。これにより、ホットプラグやネイティブ コマンド キューイング(NCQ)などの SATA の高度な機能を使用できます。マザーボードとチップセットで AHCI が有効になっていない場合、SATA コントローラは通常、「IDE ^[b]エミュレーション」モードで動作し、ATA (IDE とも呼ばれる) 標準でサポートされていないデバイス機能にアクセスできません。

SATA と表示されている Windows デバイス ドライバーは、AHCI モード、RAIDモード、または AHCI が普及する前に SATA の高度な機能へのアクセスを許可した独自のドライバーとコマンド セットによって提供されたモードであると明示的に指定されていない限り、IDE エミュレーション モードで実行されることが多い。Microsoft Windows、Mac OS X、FreeBSD、Linuxバージョン 2.6.19 以降、^[13]およびSolarisとOpenSolarisの最新バージョンには AHCI のサポートが含まれていますが、 Windows XPなどの以前のオペレーティング システムには含まれていません。これらの場合でも、 Intelなどの特定のチップセット用に独自のドライバーが作成されている可能性があります。^[14]

SATAリビジョンは通常、ダッシュとローマ数字で示されます（例：SATA-III）^[15] 。これは、速度との混同を避けるためです。速度は常にアラビア数字で表示されます（例：SATA 6 Gbit / s）。指定された速度は、ラインコードオーバーヘッドを含むGbit / s単位の生のインターフェイス速度と、オーバーヘッドのないMB / s単位の使用可能なデータ速度です。

リビジョン 1.0a ^[2]は 2003 年 1 月 7 日にリリースされました。現在 SATA 1.5 Gbit/s として知られている第 1 世代の SATA インターフェイスは、1.5 Gbit/s の速度で通信し、ネイティブ コマンド キューイング(NCQ)をサポートしていません。8b/10b エンコードのオーバーヘッドを考慮すると、実際の非コード化転送速度は 1.2 Gbit/s (150 MB/s) です。SA​​TA 1.5 Gbit/s の理論上のバースト スループットはPATA /133とほぼ同じですが、新しい SATA デバイスでは NCQ などの拡張機能が提供されており、マルチタスク環境でのパフォーマンスが向上しています。

SATA 1.5 Gbit/s の完成後の初期段階では、アダプタおよびドライブの製造元は「ブリッジ チップ」を使用して既存の PATA 設計を SATA インターフェイスで使用できるように変換していました。ブリッジ ドライブには SATA コネクタがあり、いずれかまたは両方の種類の電源コネクタが含まれている場合があり、一般的にネイティブ SATA と同等の動作をします。^[16]

2010年4月現在^{[アップデート]}、最速の10,000rpm SATAハードディスクドライブは、最大（平均ではない）157MB/秒の速度でデータを転送することができ、^[17]これは、古いPATA/133仕様の能力を超えており、SATA 1.5Gbit/秒の能力も上回っています。

SATAリビジョン2.0は2004年4月にリリースされ、ネイティブコマンドキューイング（NCQ）を導入しました。SATA 1.5 Gbit/sと下位互換性があります。 ^[18]

第 2 世代の SATA インターフェイスは、ネイティブ転送速度 3.0 Gbit/s で動作します。これは、8b/10b エンコード方式を考慮すると、最大非エンコード転送速度 2.4 Gbit/s (300 MB/s) に相当します。SATA リビジョン 2.0 (SATA 3 Gbit/s とも呼ばれる) の理論上のバースト スループットは、SATA リビジョン 1.0 のスループットの 2 倍です。

SATA 仕様を満たすすべての SATA データ ケーブルは 3.0 Gbit/s の定格で、持続的およびバースト データ転送パフォーマンスを損なうことなく、最新の機械式ドライブを処理できます。ただし、高性能フラッシュ ベースのドライブは SATA 3 Gbit/s の転送速度を超える場合があります。これは、SATA 6 Gbit/s 相互運用性標準で対処されています。

2005年8月に発表されたSATAリビジョン2.5では、仕様が1つの文書に統合されました。^{[19] [20]}

2007年2月に発表されたSATAリビジョン2.6では、以下の機能が導入されました。^[21]

• スリムラインコネクタ。
• マイクロコネクタ（当初は1.8インチHDD用）。
• ミニ内部マルチレーン ケーブルとコネクタ。
• ミニ外部マルチレーン ケーブルとコネクタ。
• NCQ 優先。
• NCQ アンロード。
• BIST Activate FIS の機能強化。
• 署名 FIS の堅牢な受信のための機能強化。

シリアルATA国際機構（SATA-IO）は、2008年7月にSATA 6 Gbit/s物理層のドラフト仕様を発表し、^[22] 2008年8月18日に物理層仕様を承認しました。^[23]完全な3.0規格は2009年5月27日にリリースされました。^[24]

第3世代SATAインターフェースは、ネイティブ転送速度6.0Gbit/sで動作します。8b /10bエンコードを考慮すると、最大非エンコード転送速度は4.8Gbit/s（600MB/s）です。SA​​TA 6.0Gbit/sの理論上のバーストスループットは、SATAリビジョン2.0の2倍です。以前のSATA実装と下位互換性があります。^[22]

SATA 3.0 仕様には次の変更が含まれています。

• スケーラブルなパフォーマンスを実現する 6 Gbit/s。
• SATA リビジョン 3.0 Gold 仕様の「SAS ドメインは、シリアル ATA トンネル プロトコル (STP) を使用して SAS ドメインに直接接続された変更されていない SATA デバイスへの接続と制御をサポートする場合があります」に従い、SAS 6 Gbit/s を含む SAS との互換性が継続されます。
• ストリーミング デジタル コンテンツ アプリケーションの等時性品質データ転送を可能にする等時性ネイティブ コマンド キューイング(NCQ) ストリーミング コマンド。
• 未処理の NCQ コマンドのホスト処理と管理を有効にすることでパフォーマンスを最適化する NCQ 管理機能。
• 電源管理機能が向上しました。
• よりコンパクトな 1.8 インチ ストレージ デバイス用の小型低挿入力(LIF) コネクタ。
• スリムライン SATA コネクタ用の 7 mm 光ディスク ドライブ プロファイル (既存の 12.7 mm および 9.5 mm プロファイルに加えて)。
• INCITS ATA8-ACS 標準に準拠。

一般的に、これらの機能強化は、ビデオストリーミングや高優先度割り込みのサービス品質の向上を目的としています。さらに、この規格は、1メートルまでの距離を引き続きサポートしています。新しい速度では、サポートチップの消費電力が高くなる可能性がありますが、プロセス技術と電力管理技術の向上により、この消費電力は軽減される可能性があります。最近の仕様では、既存のSATAケーブルとコネクタを使用できますが、2008年には、一部のOEMがホストコネクタを高速化するためにアップグレードすることが予想されていると報告されました。^[25]

2011年7月にリリースされたSATAリビジョン3.1では、以下の機能が導入または変更されました。^{[26] [27]}

• mSATAは、モバイルコンピューティングデバイスのソリッドステートドライブ用で、電気的にはSATAであるPCI Expressミニカードのようなコネクタです。 ^{[28]このコネクタは、一部の}HPビジネスPCなどのデスクトップコンピュータでも使用されていました。^[29]
• ゼロ電力光ディスク ドライブ。アイドル時に電力を消費しない SATA 光ドライブです。
• キューに入れられたTRIMコマンドは、ソリッド ステート ドライブのパフォーマンスを向上します。
• 必要なリンク電源管理により、複数の SATA デバイスの全体的なシステム電力需要が削減されます。
• ハードウェア制御機能により、ホストによるデバイス機能の識別が可能になります。
• ユニバーサルストレージモジュール（USM）は、民生用電子機器向けのケーブルレスプラグイン（スロット）電源ストレージの新しい標準です。^{[30] [31]}

2013年8月にリリースされたSATAリビジョン3.2では、以下の機能が導入されました。^[32]

• SATA Express仕様は、SATAバスとPCI Expressバスの両方を組み合わせたインターフェースを定義しており、両方のタイプのストレージデバイスの共存を可能にします。PCI Expressを採用することで、1969MB/秒というはるかに高い理論上のスループットが可能になります。^{[33] [34]}
• SATA M.2規格は、SATA Expressインターフェースの小型フォームファクタ実装であり、内部USB 3.0ポートが追加されています。詳細な概要については、以下のM.2（NGFF）セクションを参照してください。^[35]
• microSSDは、小型の組み込みSATAストレージ用のボールグリッドアレイ電気インターフェースを導入しています。 ^[36]
• USMスリムはユニバーサルストレージモジュール（USM）の厚さを14.5ミリメートル（0.57インチ）から9ミリメートル（0.35インチ）に減らします。^[37]
• DevSleepは、InstantGo（以前はConnected Standbyと呼ばれていました）などの低電力モードにあるときに、常時オンのデバイスの消費電力を削減します。 ^[38]
• ハイブリッド情報は、ソリッドステートハイブリッドドライブにさらに高いパフォーマンスを提供します。^{[39] [40]}

2016年2月にリリースされたSATAリビジョン3.3では、以下の機能が導入されました。^{[41] [42]}

• シングル磁気記録(SMR) ホスト制御サポート (デバイス制御 SMR HDD は、SATA 互換性に関しては標準 CMR HDD と同じです)。SMR は、メディア上のトラックをオーバーラップすることで、ハード ディスク ドライブの容量を 25% 以上増加させます。
• オプションのゾーンATAコマンドセット（ZAC）機能。^[43]
• 電源無効化機能 (PWDIS ピンを参照) により、SATA ドライブのリモート電源サイクルと、再構築プロセスを高速化する再構築アシスト機能が可能になり、データ センターでのメンテナンスが容易になります。
• トランスミッター強調仕様は、電気的に要求の厳しい環境においてホストとデバイス間の相互運用性と信頼性を向上させます。
• アクティビティ インジケーターと段階的なスピンアップを同じピンで制御できるため、柔軟性が向上し、ユーザーに選択肢が広がります。

新しい電源無効化機能（SAS 電源無効化機能に類似）は、SATA 電源コネクタのピン 3 を使用します。ピン 3 で 3.3 V 電源を供給する一部の従来の電源では、電源無効化機能を備えたドライブがハードリセット状態に陥り、回転が停止します。この問題は通常、これらのドライブに電力を供給するために単純な「Molexから SATA」電源アダプタを使用することで解消できます。^[44]

2018年6月にリリースされたSATAリビジョン3.4では、パフォーマンスへの影響を最小限に抑えながら、デバイスの状態を監視し、ハウスキーピングタスクを実行できる次の機能が導入されました。^[45]

• 永続的/順序付き書き込み通知: 選択された重要なキャッシュ データをメディアに書き込むことで、通常の操作への影響を最小限に抑えます。
• デバイス温度監視: アウトオブバンド (OOB) 通信用の SFF-8609 標準を利用することで、通常の動作に影響を与えることなく、SATA デバイスの温度やその他の状態をアクティブに監視できます。
• デバイス スリープ信号タイミング: メーカーの実装間の互換性を強化するための追加の定義を提供します。

2020年7月にリリースされたSATAリビジョン3.5では、パフォーマンス上の利点を向上させ、SATAデバイスおよび製品と他の業界のI/O標準との統合を促進する機能が導入されています。^[46]

• Gen 3 PHY のデバイス送信強調: SATA を他の I/O 測定ソリューションの他の特性と整合させ、SATA-IO メンバーのテストと統合を支援します。
• 定義された順序付き NCQ コマンド: ホストがキューに入れられたコマンド間の処理関係を指定し、キュー内でコマンドが処理される順序を設定できます。
• コマンド期間制限機能: ホストがサービス品質カテゴリを定義できるようにすることでレイテンシが短縮され、ホストはコマンド プロパティをより細かく制御できるようになります。この機能により、SATA は Open Compute Project (OCP) によって確立され、INCITS T13 技術委員会標準で指定されている「Fast Fail」要件に準拠します。

SATA リビジョン3.5a は2021 年 3 月にリリースされました。

SATAドライブとパラレルATAドライブの最も顕著な違いはコネクタとケーブルです。PATAとは異なり、3.5インチSATAハードディスク（デスクトップおよびサーバーコンピュータ用）と2.5インチディスク（ポータブルまたは小型コンピュータ用）には同じコネクタが使用されています。^[47]

データと電源の両方に標準のSATAコネクタがあり、導体ピッチは1.27 mm（0.050インチ）です。SA​​TAコネクタを接続するには、低い挿入力が必要です。1.8インチSATAドライブ、一部のDVDおよびBlu-rayドライブ、ミニSSDなどの小型デバイスでは、より小型のmini-SATAまたはmSATAコネクタが使用されます。^[48]

外部デバイス用に特別な eSATA コネクタが指定されており、オプションで内部コネクタをしっかりと固定するためのクリップが実装されています。SATA ドライブはSASコントローラに接続され、ネイティブ SAS ディスクと同じ物理ケーブルで通信できますが、SATA コントローラは SAS ディスクを処理できません。

メスの SATA ポート (マザーボードなど) は、誤ってプラグが抜けるのを防ぐためのロックまたはクリップが付いた SATA データ ケーブルで使用します。一部の SATA ケーブルには、回路基板への接続を容易にするために、右角または左角のコネクタが付いています。

SATA 規格では、7 本の導体 (2 組の 3 つの接地線と 4 つのアクティブ データ ライン) と両端に 8 mm 幅のウェーハ コネクタを備えたデータ ケーブルが定義されています。SATA ケーブルは最長 1 メートル (3.3 フィート) の長さで、1 つのマザーボード ソケットを 1 つのハード ドライブに接続します。これに対して、PATAリボン ケーブルは、1 つのマザーボード ソケットを 1 台または 2 台のハード ドライブに接続し、40 本または 80 本のワイヤを伝送し、PATA 仕様では長さが 45 センチメートル (18 インチ) に制限されていますが、最長 90 センチメートル (35 インチ) のケーブルも容易に入手できます。したがって、SATA コネクタとケーブルは閉鎖空間に簡単に収まり、空冷の障害が少なくなります。一部のケーブルにはロック機能も含まれており、小さな (通常は金属製の) スプリングがプラグをソケットに保持します。

SATA コネクタは、直線、上向き、下向き、左向き、または右向きの角度があります。角度付きコネクタを使用すると、より低いプロファイルの接続が可能になります。下向きの角度付きコネクタは、ケーブルをドライブから回路基板側に直接導きます。上向きの角度付きコネクタは、ケーブルをドライブの上側に向けて導きます。

電気接続による高速データ伝送に関連する問題の 1 つは、データ回路と他の回路間の電気的結合によって生じるノイズです。その結果、データ回路は他の回路に影響を与えるだけでなく、他の回路から影響を受けることもあります。設計者は、このような意図しない結合による望ましくない影響を減らすために、さまざまな手法を使用します。SATA リンクで使用される手法の 1 つが差動信号方式です。これは、シングルエンド信号方式を使用する PATA の拡張機能です。各差動ペアに、複数のグランド接続を備えた完全にシールドされたデュアル同軸導体を使用することで^[49]、チャネル間の分離が向上し、困難な電気環境でデータが失われる可能性が減ります。

• 
  7ピンSATAデータケーブル（コネクタの上向きバージョン）
• 
  2.5 インチおよび 3.5 インチ ハード ドライブの SATA コネクタ。データ ピンは左側、電源ピンは右側にあります。2 つの異なるピンの長さにより、特定の嵌合順序が確保されます。長い方のピンは接地ピンで、最初に接触します。(ケーブル側にも同様のバリエーションがあり、3 段階の嵌合順序を実現します。)
• 
  2つのホイルシールド差動ペアを示すSATAケーブル

SATA は、パラレル ATA (PATA) デバイス (およびST-506ハード ディスク ドライブや IBM PC 以前のフロッピーディスク ドライブにまで遡る、それ以前の小型ストレージ デバイス)で使用される4 ピンMolex コネクタとは異なる電源コネクタを指定します。これは SATA データ コネクタのようなウェーハ型コネクタですが、両者の混同を避けるためにはるかに幅が広くなっています (7 ピンではなく 15 ピン)。初期​​の SATA ドライブには、新しい 15 ピン コネクタとともに 4 ピン Molex 電源コネクタが含まれていましたが、現在ではほとんどの SATA ドライブには後者のみが搭載されています。

新しいSATA電源コネクタには、いくつかの理由から、より多くのピンが含まれています。^[50]

• 3.3 V は、従来の 5 V および 12 V 電源とともに供給されます。ただし、実際にこれを使用するドライブはごくわずかです。
• SATAリビジョン3.3のピン3はPWDISとして再定義され、SAS-3に沿ってPOWER DISABLEモードの開始と終了に使用されます。^[51]ピン3がHIGH（最大2.1〜3.6V）に駆動されると、ドライブ回路への電源が切断されます。この機能が有効になっているドライブは、SATAリビジョン3.1以前に設計されたシステムでは電源が入りません。これは、ピン3がHIGHに駆動されるとドライブの電源が入らないためです。^[44]回避策としては、3.3VのないMolexアダプターを使用するか、PWDISピンに絶縁テープを貼ることが挙げられます。
• 抵抗を減らして電流容量を増やすために、各電圧は 3 つのピンによって並列に供給されますが、各グループの 1 つのピンはプリチャージ用です (以下を参照)。各ピンは 1.5 A を流すことができる必要があります。
• 5 つの並列ピンにより、低抵抗の接地接続が実現します。
• 2 つの接地ピンと各供給電圧用の 1 つのピンが、ホットプラグプリチャージをサポートします。ホットスワップ ケーブルの接地ピン 4 と 12 は最も長いため、コネクタを接続すると最初に接触します。ドライブ電源コネクタ ピン 3、7、および 13 は他のピンよりも長いため、次に接触します。ドライブはこれらのピンを使用して、電流制限抵抗を介して内部バイパス コンデンサを充電します。最後に、残りの電源ピンが接触し、抵抗をバイパスして各電圧の低抵抗ソースを提供します。この 2 段階の接続プロセスにより、他の負荷へのグリッチや、SATA 電源コネクタ コンタクトのアーク放電や腐食を回避できます。
• ピン 11 は、（SATA ホスト コントローラとそのデータ接続とは独立したシャーシまたはバックプレーン ハードウェアによって）スタッガード スピンアップ、アクティビティ表示、緊急ヘッド パーキング、またはさまざまな組み合わせのベンダー定義機能に使用される場合があります。これはオープン コレクタ信号であり、コネクタまたはドライブによってプルダウンされる場合があります。
  • ホスト信号: コネクタでプルダウンされている場合 (ほとんどのケーブル スタイルの SATA 電源コネクタと同様)、ドライブは電源が供給されるとすぐに回転します。フローティング状態のままの場合、ドライブは通信されるまで待機します。これにより、多くのドライブが同時に回転して過剰な電力を消費することが防止されます。
  • ドライブ信号: ピンはドライブによってローにプルダウンされ、ドライブのアクティビティを示します。これは、LEDを介してユーザーにフィードバックを提供するために使用できます。ピン操作の関連定義は、SATA標準の公開された改訂版で複数回変更されているため、観察される動作はデバイスのバージョン、ホストのバージョン、ファームウェア、およびソフトウェアの構成に依存する可能性があります。^{[52] [53] [54]}また、LEDを点滅させるために日常的に使用されるアクティビティ信号パルスを使用して、ドライブの温度やその他のステータス値を送信するための仕様もあります。^[55]

4ピンMolexコネクタをSATA電源コネクタに変換するパッシブアダプタは、Molexコネクタで利用可能な5Vと12Vのラインを提供しますが、3.3Vは提供しません。また、3.3V電源を追加で提供する電子部品を含む4ピンMolex-SATA電源アダプタもあります。^[56]ただし、ほとんどのドライブでは3.3V電源ラインは必要ありません。^[57]

SATA データ コネクタと同様に、SATA 電源コネクタは、直線、上向き、または下向きの角度になっている場合があります。

• 
  6ピンスリムラインSATA電源コネクタ
• 
  SATAベースのスリムライン光学ドライブの背面

電源コネクタは6ピンに縮小されているため、+12 Vや+3.3 Vではなく、+5 V（赤線）のみが供給されます。^{[21] [58]}

デバイスの存在を示すスリムライン電源コネクタのピン 1 は、ホットスワップを可能にするために他のピンよりも短くなっています。

注:使用されるデータコネクタは、非スリム ライン バージョンと同じです。

標準 SATA からスリムライン SATA に変換するための低コストのアダプターが存在します。

SATA 2.6は、ノートパソコンの光学ドライブなどの小型フォーム ファクタ ドライブを対象とした スリムライン電源コネクタを定義した最初のリビジョンです。

• 
  コネクタに番号付きのデータピンと電源ピンを備えた1.8インチのマイクロSATAハードドライブ
• 
  Samsung 128 GB マイクロ SATAソリッドステート ドライブ

マイクロSATAコネクタ（uSATAまたはμSATA ^[59]と呼ばれることもある）はSATA 2.6から始まり、1.8インチハードディスクドライブを対象としています。マイクロデータコネクタもあり、外観は標準データコネクタに似ていますが、わずかに薄くなっています。

一部のSATAドライブ、特に機械式ドライブには、標準化されていないが、各ドライブメーカーが定義した同様の目的を果たす追加の4ピン以上のインターフェイスが付属しています。IDEドライブでは、マスタードライブとスレーブドライブの設定にこれらの追加ピンを使用していたため、SATAドライブでは、これらのピンは通常、USB-SATAブリッジで使用するためのさまざまな電源モードを選択したり、ジャンパーを使用して、スペクトラム拡散クロック、SATA速度制限、診断および回復用のファクトリーモードなどの追加機能を有効にしたりするために使用されます。^{[60] [61]}

2004 年に標準化された eSATA ( e は外部の略) は、外部接続用の SATA のバリエーションです。より堅牢なコネクタ、より長いシールド ケーブル、より厳格な (ただし下位互換性のある) 電気規格を使用します。プロトコルと論理信号 (リンク/トランスポート層以上) は内部 SATA と同じです。違いは次のとおりです。

• 最小送信振幅が拡大しました: 範囲は 400～600 mV ではなく 500～600 mV です。
• 最小受信振幅が減少しました: 範囲は 325～600 mV ではなく 240～600 mV です。
• 最大ケーブル長が 1 メートル (3.3 フィート) から 2 メートル (6.6 フィート) に増加しました。
• eSATA ケーブルとコネクタは、次の例外を除いて SATA 1.0a ケーブルとコネクタに似ています。
  • eSATA コネクタは、シールドされていない内部ケーブルが外部で使用されないように機械的に異なります。eSATA コネクタでは、L 字型のキーが廃止され、ガイドの位置とサイズが変更されています。
  • eSATA の挿入深さが 5 mm から 6.6 mm に深くなりました。接点の位置も変更されました。
  • eSATA ケーブルには、EMI をFCC および CE 要件に合わせて低減するための追加シールドが付いています。内部ケーブルはシールド ケース内にあるため、EMI 要件を満たすための追加シールドは必要ありません。
  • eSATA コネクタは、シールド接触と機械的保持に金属スプリングを使用します。
  • eSATA コネクタの設計寿命は 5,000 回の嵌合ですが、通常の SATA コネクタの仕様では 50 回のみとなっています。

消費者市場をターゲットにした eSATA は、USB および FireWire インターフェイスも提供している外部ストレージ市場に参入します。SATA インターフェイスには特定の利点があります。FireWire または USB インターフェイスを備えたほとんどの外付けハードディスク ドライブ ケースは、PATA または SATA ドライブと「ブリッジ」を使用して、ドライブのインターフェイスとエンクロージャの外部ポート間の変換を行います。このブリッジには、ある程度の非効率性があります。一部のディスクは、実際の使用時に 157 MB/秒で転送できます。^[17]これは、 USB 2.0 またはFireWire 400 (IEEE 1394a)の最大転送速度の約 4 倍、FireWire 800 の最大転送速度のほぼ 2 倍です。S3200 FireWire 1394b 仕様は約 400 MB/秒 (3.2 Gbit/秒) に達し、USB 3.0 の公称速度は 5 Gbit/秒です。SMARTなどの低レベルのドライブ機能は、一部のUSB ^{[62]やFireWire、USB+FireWireブリッジでは動作しない場合があります。コントローラの製造元（およびそのドライバ）がeSATAドライブを}SCSIデバイスではなくATAデバイスとして提供している限り、eSATAではこれらの問題は発生しません。これは、Windows Vista用のSilicon Image、JMicron、およびNvidia nForceドライバで一般的でした。これらの場合、SATAドライブでは低レベルの機能にアクセスできません。

SATA 6G の eSATA バージョンは 6.0 Gbit/s で動作します ( SATA-IO組織では、SATA II 3.0 Gbit/s との混同を避けるために「SATA III」という用語は使用していません。SATA II 3.0 Gbit/s は、1.5 Gbit/s SATA I と 1.5 Gbit/s SATA II が両方とも「SATA 1.5G」[bit/s] または「SATA 150」[MB/s] と呼ばれていたため、口語的には「SATA 3G」[bit/s] または「SATA 300」[MB/s] と呼ばれていました)。したがって、eSATA 接続は、それらの間でほとんど違いなく動作します。^[63]インターフェイスがドライブが処理できる速度でデータを転送できるようになると、インターフェイスの速度を上げてもデータ転送は改善されません。

ただし、eSATA インターフェースにはいくつかの欠点があります。

• eSATA インターフェースが普及する前に製造されたデバイスには、外部 SATA コネクタがありません。
• 小型フォームファクタデバイス（外付け2.5インチディスクなど）の場合、PCホストのUSBまたはFireWireリンクは通常、デバイスを動作させるのに十分な電力を供給できます。ただし、eSATAコネクタは電力を供給できないため、外付けデバイス用の電源が必要です。関連するeSATAp （ただし機械的に互換性がなく、 eSATA/USBと呼ばれることもあります）コネクタは、外部SATA接続に電力を追加するため、追加の電源は必要ありません。^[64]

2017 年 8 月現在、^{[アップデート]}専用の外部 SATA (eSATA) コネクタを備えた新しいコンピュータはほとんどなく、USB3 が主流で、Thunderbolt代替モードを備えた USB3 Type C が以前の USB コネクタに取って代わり始めています。USB3 と eSATA の両方をサポートする単一のポートがまだ存在する場合もあります。

eSATAインターフェースを内蔵していないデスクトップコンピュータには、eSATAホストバスアダプタ（HBA）を取り付けることができます。マザーボードがSATAをサポートしている場合は、外部で利用可能なeSATAコネクタを追加できます。現在では珍しいCardbus ^[65]またはExpressCard ^[66]を搭載したノートブックコンピュータには、eSATA HBAを追加できます。パッシブアダプタでは、準拠したeSATA信号レベルがないため、最大ケーブル長は1メートル（3.3フィート）に短縮されます。

eSATAp は、powered eSATA の略です。Power over eSATA、Power eSATA、eSATA/USB Combo、または eSATA USB Hybrid Port (EUHP) とも呼ばれます。eSATAp ポートは、USB 2.0 (またはそれ以前) ポートの 4 つのピン、eSATA ポートの 7 つのピン、およびオプションで 2 つの 12 V 電源ピンを組み合わせたものです。^[67] SATA トラフィックとデバイス電源の両方が 1 本のケーブルに統合されていますが、これは USB の場合ですが、eSATA の場合はそうではありません。5 V 電源は 2 つの USB ピンから供給され、12 V 電源はオプションで提供される場合があります。通常、デスクトップ コンピューター (ノートブック コンピューターではありません) は 12 V 電源を供給するため、この電圧を必要とするデバイス (通常 3.5 インチ ディスク ドライブおよび CD/DVD ドライブ) に加えて、2.5 インチ ドライブなどの 5 V デバイスにも電力を供給できます。

USB デバイスと eSATA デバイスは、それぞれ USB ケーブルまたは eSATA ケーブルで接続すると、eSATAp ポートで使用できます。eSATA デバイスは eSATAp ケーブル経由では電源供給できませんが、特殊なケーブルを使用すると、SATA または eSATA と電源コネクタの両方を eSATAp ポートから利用できるようになります。

内部 SATA、USB、および電源コネクタと外部からアクセス可能な eSATAp ポートの接続を備えたブラケットを取り付けることで、内部 SATA および USB を備えたコンピュータに eSATAp コネクタを組み込むことができます。eSATAp コネクタはいくつかのデバイスに組み込まれていますが、メーカーは公式の標準を参照していません。

• 最終的なeSATA 6 Gbit/s仕様が発表される前は、多くのアドオンカードや一部のマザーボードが、内部専用ソリューション用の6 Gbit/s SATA 3.0コントローラを搭載していたため、eSATA 6 Gbit/sサポートを宣伝していました。これらの実装は非標準であり、eSATA 6 Gbit/sの要件は2011年7月18日のSATA 3.1仕様で承認されました。^[68]一部の製品はeSATA 6 Gbit/sに完全に準拠していない可能性があります。

マイクロコネクタとは異なるミニSATA（略してmSATA）^[59]は、 2009年9月21日にシリアルATA国際機構によって発表されました。^[69]アプリケーションには、ネットブック、ラップトップ、および小さなフットプリントで ソリッドステートドライブを必要とするその他のデバイスが含まれます。

mSATAコネクタの物理的寸法はPCI Expressミニカードインターフェースの寸法と同一であるが^{[70] 、インターフェースは電気的に互換性がなく、データ信号（TX±/RX± SATA、PETn0 PETp0 PERn0 PERp0 PCI Express）は}PCI ExpressホストコントローラではなくSATAホストコントローラに接続する必要がある。

M.2仕様はmSATAとmini-PCIeの両方に取って代わりました。^[71]

高さ5mm（0.20インチ）のスリムな2.5インチSATAデバイスは、スペースを節約するために20ピンSFF-8784 エッジコネクタを使用しています。データ信号と電源ラインをスリムなコネクタに統合することで、スペースを消費する追加のコネクタなしでデバイスのプリント回路基板（PCB）に直接接続できるようになり、SFF-8784はウルトラブックなどのポータブルデバイスの内部レイアウトをさらにコンパクト化します。^[72]

ピン1～10はコネクタの下側にあり、ピン11～20は上側にあります。^[72]

SATA Expressは、当初SATA 3.2仕様で標準化され、^{[73] SATAまたは}PCI Expressストレージデバイスをサポートするインターフェイスです。ホストコネクタは標準の3.5インチSATAデータコネクタと下位互換性があり、最大2台のレガシーSATAデバイスを接続できます。 ^[74]同時に、ホストコネクタは、ストレージデバイスへの純粋なPCI Express接続として最大2つのPCI Express 3.0レーンを提供し、最大2GB/秒の帯域幅を可能にします。^{[32] [75]}

SATAインターフェースのネイティブ速度を2倍にする通常のアプローチの代わりに、6Gbit/sを超えるデータ転送速度を実現するためにPCI Expressが選択されました。ネイティブSATA速度を2倍にするには時間がかかりすぎること、SATA規格に多くの変更が必要になりすぎること、既存のPCI Expressバスと比較して消費電力が大幅に増加することが結論付けられました。^[76]

SATA Expressは、従来のAdvanced Host Controller Interface （AHCI）のサポートに加えて、接続されたPCI Expressストレージデバイスの論理デバイスインターフェイスとしてNVM Express （NVMe）を使用することも可能になります。 ^[77]

以下に説明する M.2 フォーム ファクターがより大きな人気を獲得したため、SATA Express は失敗した標準と見なされ、専用ポートはすぐにマザーボードから姿を消しました。

M.2は、以前は次世代フォームファクタ（NGFF）と呼ばれていましたが、コンピュータの拡張カードと関連コネクタの仕様です。これは、PCI Expressミニカードの物理レイアウトを使用するmSATA標準に代わるものです。より小型で柔軟な物理仕様と、より高度な機能を備えたM.2は、一般的にソリッドステートストレージアプリケーションに適しています。特に、ウルトラブックやタブレットなどの小型デバイスで使用する場合に適しています。^[78]

M.2規格は、より大きなプリント基板（PCB）を製造できるように、mSATA規格の改訂と改良として設計されています。mSATAは既存のPCI Expressミニカードのフォームファクタとコネクタを活用しましたが、M.2はフットプリントを最小限に抑えながらカードスペースを最大限に活用するように設計されています。^{[78] [79] [80]}

サポートされているホストコントローラインターフェイスと内部に提供されるポートは、SATA Expressインターフェイスで定義されているもののスーパーセットです。基本的に、M.2規格は、SATA Expressインターフェイスの小型フォームファクタ実装であり、内部USB  3.0ポートが追加されています。^[78]

U.2は、以前はSFF-8639として知られていました。M.2と同様にPCI Expressの電気信号を伝送しますが、U.2はPCIe 3.0 ×4リンクを使用して、各方向に32 Gbit/sのより高い帯域幅を提供します。最大限の下位互換性を提供するために、U.2コネクタはSATAとマルチパスSASもサポートしています。^[81]

SATAはポイントツーポイントアーキテクチャを採用しています。コントローラとストレージデバイス間の物理的な接続は、他のコントローラやストレージデバイスと共有されません。SATAはマルチプライヤを定義しており、これにより1つのSATAコントローラポートで最大15台のストレージデバイスを駆動できます。マルチプライヤはハブの機能を果たし、コントローラと各ストレージデバイスはハブに接続されます。^{[82]これは概念的には}SASエクスパンダに似ています。

最近の^{[アップデート]}PC システムには、マザーボードに SATA コントローラが組み込まれており、通常は 2 ～ 8 個のポートを備えています。追加のポートは、アドイン SATA ホスト アダプタ (USB、PCI、PCIe など、さまざまなバス インターフェイスで使用可能) を通じてインストールできます。

ハードウェア インターフェイス レベルでは、SATA デバイスと PATA ( Parallel AT Attachment ) デバイスは完全に互換性がないため、アダプタなしで相互接続することはできません。

アプリケーションレベルでは、SATAデバイスはPATAデバイスのように見えるように指定でき、PATAデバイスのように動作することができます。^[83]

多くのマザーボードには「レガシー モード」オプションがあり、このオプションを選択すると、SATA ドライブが OS に対して標準コントローラ上の PATA ドライブのように表示されます。このレガシー モードでは、セットアップ中に特定のドライバをロードする必要がないため OS のインストールが容易になりますが、SATA の一部 (ベンダー固有の) 機能のサポートが犠牲になります。レガシー モードでは、標準 PATA コントローラ インターフェイスがサポートするドライブは 4 つだけなので、ボードの PATA ポートまたは SATA ポートの一部が常に無効になるとは限りません。(多くの場合、無効にするポートは構成可能です。)

ATA コマンド セットの共通遺産により、低コストの PATA から SATA へのブリッジ チップが普及しました。ブリッジ チップは、PATA ドライブ (ネイティブ SATA ドライブが完成する前) だけでなく、スタンドアロン コンバータでも広く使用されていました。デバイス側のコンバータを PATA ドライブに接続すると、PATA ドライブは SATA ドライブとして機能します。ホスト側のコンバータを使用すると、マザーボードの PATA ポートを SATA ドライブに接続できます。

市場では、上記の制限付きで、USB、Firewire、または eSATA を介して PC に接続する PATA ドライブと SATA ドライブの両方の電源付きエンクロージャが製造されています。SATA コネクタを備えたPCIカードもあり、これを使用すると、SATA ドライブを SATA コネクタのないレガシー システムに接続できます。

SATA 規格の設計者は、全体的な目標として、SATA 規格の将来の改訂版との後方互換性と前方互換性を目指しました。次世代 SATA ドライブを標準のレガシー SATA 1.5 Gbit/s ホスト コントローラを搭載したマザーボードにインストールした場合に発生する可能性のある相互運用性の問題を回避するために、多くのメーカーは、新しいドライブを以前の規格のモードに簡単に切り替えられるようにしました。このような規定の例は次のとおりです。

• Seagate/Maxtor は、強制 1.5 Gbit/s と 1.5/3 Gbit/s のネゴシエートされた動作の間でドライブを切り替えることができるように、「force 150」と呼ばれるユーザーがアクセス可能なジャンパー スイッチを追加しました。
• Western Digitalは、1.5Gbit/sのデータ転送速度を強制するためにOPT1を有効にするというジャンパー設定を使用しています（OPT1は、ピン5と6にジャンパーを配置することで有効になります）。 ^[84]
• Samsung ドライブは、製造元の Web サイトからダウンロードできるソフトウェアを使用して、強制的に 1.5 Gbit/s モードに設定できます。一部の Samsung ドライブをこの方法で構成するには、ドライブのプログラミング中に SATA-2 (SATA 3.0 Gbit/s) コントローラーを一時的に使用する必要があります。

「force 150」スイッチ (または同等のもの) は、SATA 3 Gbit/s ハード ドライブを PCI カードの SATA コントローラに接続する場合にも便利です。これらのコントローラの多くは ( Silicon Imageチップなど) 3 Gbit/s で動作しますが、PCI バスは 1.5 Gbit/s の速度に達しません。このため、この状態を特にテストせず、ディスク転送速度を制限するオペレーティング システムでは、データが破損する可能性があります。^{[引用が必要]}

SATA 3 Gbit/s と SATA 6 Gbit/s は相互に互換性があります。SATA 3 Gbit/s のみのほとんどのデバイスは SATA 6 Gbit/s のデバイスに接続でき、その逆も可能です。ただし、SATA 3 Gbit/s デバイスは、より遅い 3 Gbit/s の速度でのみ SATA 6 Gbit/s デバイスに接続できます。

SATA 1.5 Gbit/s と SATA 6 Gbit/s は相互に互換性があります。SATA 1.5 Gbit/s のみのほとんどのデバイスは、SATA 6 Gbit/s のデバイスに接続でき、その逆も可能です。ただし、SATA 1.5 Gbit/s デバイスは、より遅い 1.5 Gbit/s の速度でのみ SATA 6 Gbit/s デバイスに接続できます。

パラレルSCSI はSATA よりも複雑なバスを使用するため、通常は製造コストが高くなります。また、SCSI バスでは 1 つの共有チャネルに複数のドライブを接続できますが、SATA ではポート マルチプライヤを使用しない限り、チャネルごとに 1 つのドライブしか接続できません。シリアル アタッチド SCSI は SATA と同じ物理相互接続を使用し、ほとんどの SAS HBA は 3 および 6 Gbit/s SATA デバイスもサポートします (HBA にはシリアル ATA トンネリング プロトコルのサポートが必要です)。

SATA 3 Gbit/sは理論上、デバイスあたり最大300 MB/sの帯域幅を提供します。これは、バス上のすべてのデバイスの合計で最大320 MB/sであるSCSI Ultra 320の定格速度よりわずかに低いだけです。^[85] SCSIドライブは、切断と再接続および集約パフォーマンスにより、単純な（つまり、コマンドベースの）ポートマルチプライヤを介して接続された複数のSATAドライブよりも高い持続スループットを提供します。^[86]一般に、SATAデバイスはSASエンクロージャとアダプタに互換性のあるリンクを提供しますが、SCSIデバイスはSATAバスに直接接続できません。

SCSI、SAS ^[要出典]、およびファイバー チャネル (FC) ドライブは SATA よりも高価なため、パフォーマンスの向上が追加コストを正当化するサーバーやディスク アレイで使用されます。安価な ATA および SATA ドライブは家庭用コンピュータ市場で開発されたため、信頼性が低いという見方があります。これら 2 つの世界が重なり合うにつれて、信頼性の問題は多少議論の的になりました。一般に、ディスク ドライブの故障率は、インターフェイスではなく、ヘッド、プラッター、およびそれを支える製造プロセスの品質に関係していることに注意してください。

ビジネス市場におけるシリアルATAの使用は、2006年の22%から2008年には28%に増加しました。^[9]

SCA-2 コネクタを備えた SCSI-3 デバイスは、ホット スワップ用に設計されています。多くのサーバーおよび RAID システムは、透過的なホット スワップのハードウェア サポートを提供します。SCA-2 コネクタ以前の SCSI 標準の設計者はホット スワップをターゲットにしていませんでした。しかし、実際には、ほとんどの RAID 実装はハード ディスクのホット スワップをサポートしています。

• FATA (ハードディスクドライブ)
• libATA
• インターフェースビットレートのリスト

• シリアル ATA 国際機構 (SATA-IO)
• EETimes シリアル ATA とデータ ストレージ技術の進化、Mohamed A. Salem
• 「SATA-1」仕様 (圧縮 PDF)、シリアル ATA: 高速シリアル AT アタッチメント、リビジョン 1.0a、2003 年 1 月 7 日。