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SATA（Serial AT Attachment）[ a ] [ 2 ]は、ホストバスアダプタをハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、ソリッドステートドライブなどの大容量ストレージデバイスに接続するコンピュータバスインターフェースです。Serial ATAは、以前のParallel ATA（PATA）規格に取って代わり、ストレージデバイスの主要なインターフェースとなりました。
Serial ATA の業界互換性仕様は、Serial ATA International Organization (SATA-IO) によって策定され、その後、INCITS Technical Committee T13, AT Attachment (INCITS T13) によってリリースされます。[ 3 ]
SATAは2000年に発表されました[ 4 ] [ 5 ]。ケーブルのサイズとコストの削減（40本または80本ではなく7本の導体）、ネイティブホットスワップ、より高い信号レートによる高速データ転送、および（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インターフェースに比べていくつかの利点がありました。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 ]。
Serial ATA の業界互換性仕様は、Serial ATA International Organization (SATA-IO) によって策定されました。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、承認、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に移管されています。主な団体は、INCITS T13 [ 3 ]と、 Serial Attached SCSI (SAS)を担当する T10 のサブグループであるINCITS T10 サブ委員会( SCSI ) 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努めます。
2000年にSATAが導入される前は、PATAは単にATAとして知られていました。「AT Attachment」（ATA）という名称は、1984年にIBMパーソナルコンピュータAT（より一般的にはIBM ATとして知られている）がリリースされた後に生まれました。[ 6 ] IBM ATのコントローラインターフェースは、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ースとなりました。「AT」はIBMの「Advanced Technology」の略語でした。そのため、多くの企業や組織はSATAを「Serial Advanced Technology Attachment」の略語として示しています。しかし、ATAの仕様では、IBMとの商標問題を避けるために、単に「AT Attachment」という名称を使用しています。[ 7 ]
SATAホストアダプタとデバイスは、2対の導体を用いた高速シリアルケーブルを介して通信します。一方、パラレルATA（従来のATA仕様の名称変更版）は、16ビット幅のデータバスを使用し、多数の追加サポート信号と制御信号を備え、動作周波数ははるかに低くなっています。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でした。[ 8 ]
SATAは、消費者向けデスクトップおよびノートパソコンでパラレルATAに取って代わりました。 2008年のデスクトップPC市場におけるSATAの市場シェアは99%でした。[ 9 ] PATAは、ほとんどすべての用途でSATAに置き換えられました。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ます。CompactFlashに代わる2008年の規格であるCFastはSATAに基づいています。 [ 10 ] [ 11 ]
Serial ATA規格では、SATAデバイスはホットプラグに対応している必要があります。つまり、この規格を満たすデバイスは、電源が入ったバックプレーンコネクタ（信号と電源が一体化されているコネクタ）にデバイスを挿入したり取り外したりすることができます。挿入後、デバイスは初期化され、正常に動作します。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。安全な挿入と取り外しのために、電源が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が、電源が切断されると、書き込まれていないデータが失われる可能性があります。
PATAとは異なり、SATAとeSATAはどちら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レベルでの適切なサポートが必要です。一般的に、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 ]
Advanced Host Controller Interface (AHCI) は、 Intelが公開および使用しているオープンな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 とラベル付けされた Windows デバイス ドライバは、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可能にした独自のドライバとコマンド セットによって提供されるモードであることを明示的に示さない限り、多くの場合 IDE エミュレーション モードで動作します。最新バージョンのMicrosoft Windows、Mac OS X、FreeBSD、バージョン 2.6.19 以降のLinux [ 13 ] 、 SolarisおよびOpenSolarisは AHCI をサポートしていますが、Windows XP などの以前のオペレーティングシステムはサポートしていません。そのような場合でも、Intel などの特定のチップセット用に独自のドライバが作成されている可能性があります。[ 14 ]
SATAのリビジョンは通常、ハイフンにローマ数字を付けて表記されます（例：「SATA-III」[ 15 ]） 。これは、常にアラビア数字で表示される速度（例：「SATA 6 Gbit / s 」）との混同を避けるためです。表示される速度は、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ース速度と、オーバーヘッドなしの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。第 1 世代の SATA インターフェイス (現在は SATA 1.5 Gbit/s として知られています) 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 エンコーディングオーバーヘッドを考慮すると、実際のエンコードされていない転送速度は 1.2 Gbit/s (150 MB/s) です。SATA 1.5 Gbit/s の理論上のバースト スループットはPATA /133と似ていますが、新しい SATA デバイスは、マルチタスク環境でのパフォーマンスを向上させる NCQ などの拡張機能を提供しています。
SATA 1.5 Gbit/s が最終決定された後の初期段階では 、アダプタおよびドライブメーカーは「ブリッジチップ」を使用して、既存の PATA 設計を SATA インターフェースで使用できるように変換していました。ブリッジされたドライブは SATA コネクタを備え、電源コネクタは 1 つまたは両方を備えている場合があり、一般的にネイティブ SATA の同等品と全く同じように動作します。[ 16 ]
2010年4月現在 最速の10,000rpm SATAハードディスクドライブは、最大（平均ではなく）157MB /s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、SATA 1.5Gbit/sの能力も超えています 。
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）が導入されました。SATA 1.5 Gbit/sとの下位互換性 があります。[ 18 ]
第2世代SATAインターフェースは、ネイティブ転送速度3.0 Gbit/sで動作しますが、 8b/10bエンコーディング 方式を考慮すると、最大非エンコード転送速度は2.4 Gbit/s（300 MB/s）となります。SATA 3 Gbit/sとしても知られるSATAリビジョン2.0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規格に準拠したすべてのSATAデータケーブルは、3.0 Gbit/sの速度に対応しており、最新の機械式ドライブでも持続的および瞬間的なデータ転送性能を損なうことなく使用できます。ただし、高性能フラッシュベースドライブはSATA 3 Gbit/sの転送速度を超える場合があり、これに対応するためにSATA 6 Gbit/s相互運用規格が策定されています。
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 ]
Serial ATA International Organization (SATA-IO) は、2008 年 7 月に SATA 6 Gbit/s 物理層の仕様案を発表し[ 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6.0 Gbit/sで動作します。8b /10bエンコーディングを考慮すると、最大非エンコード転送速度は4.8 Gbit/s（600 MB/s）です。SATA 6.0 Gbit/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実装との下位互換性があります。[ 22 ]
SATA 3.0規格には、以下の変更点が含まれています。
一般的に、これらの機能強化は、ビデオ ストリーミングと高優先度割り込みのサービス品質を向上させることを目的としています。さらに、この規格は引き続き最大 1 メートルの距離をサポートします。新しい速度では、サポートするチップの消費電力が高くなる可能性がありますが、改良されたプロセス技術と電力管理技術によってこれを緩和できる可能性があります。後期の仕様では既存の SATA ケーブルとコネクタを使用できますが、2008 年に、一部のOEM は高速化のためにホスト コネクタをアップグレードする必要があ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 ]
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 ]
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 ]
新しい電源無効化機能（SAS電源無効化機能と同様）は、SATA電源コネクタのピン3を使用します。ピン3に3.3Vの電源を供給する一部の旧式電源では、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なり、スピンアップできなくなることがあります。この問題は通常、「 Molex -SATA」電源アダプタを使用してこれらのドライブに電源を供給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、デバイスの状態を監視したり、ハウスキーピングタスクを実行したりできる以下の機能が導入され、どちらもパフォーマンスへの影響は最小限に抑えられています。[ 45 ]
2020年7月にリリースされたSATAリビジョン3.5では、パフォーマンスの向上とSATAデバイスおよび製品と他の業界I/O規格との統合を促進する機能が導入されています。[ 46 ]
SATAリビジョン3.5aは2021年3月にリリースされました。
コネクタとケーブルは、SATA ドライブとパラレル ATA ドライブの最も目に見える違いです。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) では同じコネクタが使用されます。[ 47 ]
データと電源の両方に使用される標準SATAコネクタの導体ピッチは1.27 mm (0.050インチ)です。SATAコネクタをはめ込むのに必要な挿入力は小さいです。より小型のmini-SATAまたはmSATAコネクタは、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使用されます。[ 48 ]
外部デバイス用に専用のeSATAコネクタが規定されており、内部コネクタをしっかりと固定するためのクリップを取り付けるためのオプションの機構も用意されています。SATAドライブはSASコントローラに接続して、ネイティブSASディスクと同じ物理ケーブル上で通信できますが、SATAコントローラはSASディスクを直接扱うことはできません。
マザーボードなどにあるメス型のSATAポートは、誤って抜けないようにロックやクリップが付いたSATAデータケーブルで使用します。SATAケーブルの中には、回路基板への接続を容易にするために、L字型またはL字型のコネクタを備えているものもあります。
SATA規格では、7本の導体（3本のグランド線と2対の4本のアクティブデータ線）と 両端に幅8mmのウェ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ケーブルは最大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台のハードドライブに接続します。一方、 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規格では長さが45センチメートル（18インチ）に制限されていますが、最大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。このように、SATAコネクタとケーブルは狭いスペースにも容易に収まり、空冷の妨げとなるものも少なくなります。一部のケーブルにはロック機能も備わっており、小さな（通常は金属製の）バネがプラグをソケットに保持します。
SATAコネクタには、ストレート型、上向き傾斜型、下向き傾斜型、左向き傾斜型、右向き傾斜型があります。傾斜型コネクタは、より薄型の接続を可能にします。下向き傾斜型コネクタは、ケーブルをドライブからすぐ離れた回路基板側に引き込みます。上向き傾斜型コネクタは、ケーブルをドライブを横切って上部に向かって引き込みます。
電気接続を介して高速でデータを伝送する際に発生する問題の一つにノイズがあり、これはデータ回路と他の回路との電気的結合によって生じます。その結果、データ回路は他の回路に影響を与えたり、他の回路から影響を受けたりする可能性があります。設計者は、このような意図しない結合の望ましくない影響を軽減するために、さまざまな技術を使用しています。SATAリンクで使用されるそのような技術の一つが差動信号です。これは、シングルエンド信号を使用するPATAを改良したものです。各差動ペアに複数の接地接続を備えた完全シールドのデュアル同軸導体を使用することで[ 49 ] 、チャネル間のアイソレーションが向上し、困難な電気環境でのデータ損失の可能性が低減されます。
SATADOMコネクタのバリエーションには、電源を 7 ピン コネクタに統合し、産業用セットアップでスペースを節約するものがあります。「ピン 7」バリエーションでは、ピン 7 を +5V 電源に再利用します。「ピン 8」バリエーションでは、番号のない 2 つのシールド ピンを電源 GND と +5V に再利用します。 [ 50 ] [ 51 ]
SATAは、パラレルATA（PATA）デバイス（およびそれ以前の小型ストレージデバイス、例えば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など）で使用されていた4ピンMolexコネクタとは異なる電源コネクタを規定しています。SATAコネクタは、SATAデータコネクタと同様にウェハー型コネクタですが、両者の混同を避けるため、幅がはるかに広くなっています（7ピンに対し15ピン）。初期のSATAドライブの中には、新しい15ピンコネクタに加えて4ピンMolex電源コネクタも搭載しているものがありましたが、現在ではほとんどのSATAドライブは後者のみを搭載しています。
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。[ 52 ]
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が利用可能で、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電源を追加で供給する電子回路を内蔵した4ピンMolex-SATA電源アダプタもあります。[ 58 ]ただし、ほとんどのドライブは3.3V電源ラインを必要としません。[ 59 ]
SATAデータコネクタと同様に、SATA電源コネクタにも、ストレート型、上向き傾斜型、下向き傾斜型などがある。
電源コネクタは6ピンに減らされているため、 +12Vや+3.3Vでは なく、+5V（赤線）のみを供給します。 [ 21 ] [ 60 ]
スリムライン電源コネクタのピン1は、デバイスの存在を示すもので、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：使用されてい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価格アダプターが存在する。
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の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改訂版です。
マイクロSATAコネクタ（uSATAまたはμSATA [ 61 ]とも呼ばれる）はSATA 2.6で誕生し、1.8インチハードディスクドライブ向けに設計されている。また、マイクロデータコネクタもあり、見た目は似ているが、標準データコネクタよりわずかに薄い。
一部のSATAドライブ、特に機械式のものは、統一された規格ではないものの、各ドライブメーカーが定義する同様の目的を果たす4つ以上のジャンパーピンインターフェースを備えています。IDEドライブではこれらの追加ピンをマスタードライブとスレーブドライブの設定に使用していましたが、SATAドライブでは、これらのピンは一般的にUSB-SATAブリッジで使用する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、診断および復旧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。[ 62 ] [ 63 ]
2004年に標準化されたeSATA（eは外部を意味する）は、外部接続を目的としたSATAの派生規格です。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）電気規格を採用しています。プロトコルと論理信号（リンク層/トランスポート層以上）は内部SATAと同一です。違いは以下のとおりです。
消費者市場をターゲットとしたeSATAは、USBおよびFireWireインターフェースも提供している外部ストレージ市場に参入します。SATAインターフェースにはいくつかの利点があります。FireWireまたはUSBインターフェースを備えたほとんどの外部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、ドライブのインターフェースとエンクロージャーの外部ポート間の変換を行う「ブリッジ」を使用します。このブリッジングにより、効率が低下します。一部のシングルディスクは、 実際の使用中に157 MB/sの転送が可能で、[ 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倍の速度です。S3200 FireWire 1394b仕様では約400 MB/s（3.2 Gbit/s）に達し、USB 3.0の公称速度は5 Gbit/sです。SMARTなどの一部の低レベル ドライブ機能は、一部の USB [ 64 ]または FireWire または USB+FireWire ブリッジでは動作しない場合があります。eSATA は、コントローラメーカー (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 デバイスとして認識する場合、これらの問題の影響を受けません。これは、Windows Vista 用のSilicon Image、JMicron、およびNvidia nForce ドライバでよく見られることです。そのような場合、SATA ドライブにはアクセスできない低レベル機能があります。
eSATA バージョンの SATA 6G は 6.0 Gbit/s で動作します ( SATA-IO組織は、SATA II 3.0 Gbit/sとの混同を避けるため、「SATA III」という用語の使用を避けています。SATA II 3.0 Gbit/s は、 1.5 Gbit/s の SATA I と 1.5 Gbit/s の SATA II がどちらも「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「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、両者の間にほとんど違いなく動作します。[ 65 ]インターフェースがドライブが処理できる速度でデータを転送できる場合、インターフェースの速度を上げてもデータ転送は改善されません。
しかし、eSATAインターフェースにはいくつかの欠点がある。
2017年8月現在 最近のコンピューターでは、専用の外部SATA（eSATA）コネクタを備えているものは少なく、USB3が主流となり、Thunderboltオルタネートモードを備えたUSB3 Type-Cが従来のUSBコネクタに取って代わり始めている。ただし、USB3とeSATAの両方をサポートする単一ポートがまだ存在する場合もある。
eSATAインターフェースが内蔵され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）をインストールできます。マザーボードがSATAをサポートしている場合は、外部で使用可能なeSATAコネクタを追加できます。現在では珍しいCardbus [ 67 ]またはExpressCard [ 68 ]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。パッシブアダプタの場合、準拠するeSATA信号レベルがないため、ケーブルの最大長は1メートル（3.3フィート）に制限されます。
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 ピン、eSATA ポートの 7 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。[ 69 ] SATA トラフィックとデバイス電源の両方が 1 つのケーブルに統合されています。これは USB の場合と同様ですが、eSATA の 場合とは異なります。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供給できます。通常、デスクトップ コンピュータは 12 V 電源を供給しますが、ノートブック コンピュータは供給しません。 そのため、2.5 インチ ドライブなどの 5 V デバイスに加えて、この電圧を必要とするデバイス、通常は 3.5 インチ ディスクおよび CD/DVD ドライブに電力を供給できます 。
eSATApポートには、USBケーブルまたはeSATAケーブルで接続すれば、USBデバイスとeSATAデバイスの両方を使用できます。eSATAデバイスはeSATApケーブル経由で電源供給を受けることはできませんが、専用ケーブルを使用すれば、eSATApポートからSATAまたはeSATAコネクタと電源コネクタの両方を利用できるようになります。
eSATApコネクタは、内部SATAおよびUSBポートを備えたコンピュータに、内部SATA、USB、電源コネクタ用の接続部と外部からアクセス可能なeSATApポートを備えたブラケットを取り付けることで組み込むことができます。eSATApコネクタは既にいくつかのデバイスに搭載されていますが、メーカーは公式な規格を定めていません。
マイクロコネクタとは異なるミニSATA（mSATAと略される）[ 61 ]は、 2009年9月21日にSerial ATA International Organizationによって発表された[ 71 ]。用途としては、ネットブック、ラップトップ、その他小型のソリッドステートドライブを必要とするデバイスなどが挙げられる。
mSATAコネクタの物理的な寸法はPCI Expressミニカードインターフェースの寸法と同一ですが[ 72 ] 、これらのインターフェースは電気的に互換性がありません。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ります。
高さ5mm （0.20インチ）の薄型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。SFF-8784は、データ信号と電源線を薄型コネクタに統合することで、余分なスペースを消費するコネクタなしでデバイスのプリント基板（PCB）に直接接続することを効果的に可能にし、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できます。[ 74 ]
ピン1～10はコネクタの下側にあり、ピン11～20は上側にある。[ 74 ]
SATA Express は、当初 SATA 3.2 仕様で標準化され、[ 75 ] 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。 [ 76 ]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レーンのPCI Express 3.0を提供し、最大 2 GB/s の帯域幅を実現します。[ 32 ] [ 77 ]
SATAインターフェースのネイティブ速度を2倍にするという通常のアプローチの代わりに、6 Gbit/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、SATA規格に多くの変更が必要となり、既存のPCI Expressバスと比較して消費電力が大幅に増加すると結論付けられた。[ 78 ]
SATA Expressは、従来のAdvanced Host Controller Interface （AHCI）をサポートするだけでなく、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します。 [ 79 ]
後述するM.2フォームファクターがはるかに普及したため、SATA Expressは失敗した規格とみなされ、専用ポートはマザーボードから急速に姿を消しました。
M.2は、以前は次世代フォームファクター（NGFF）として知られていましたが、コンピュータ拡張カードと関連コネクタの仕様です。これは、PCI Express Mini Cardの物理レイアウトを使用するmSATA規格に取って代わるものです。より小型で柔軟な物理仕様と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、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される場合に適しています。[ 80 ]
M.2 SSDには「キー」が付いており、カードコネクタ（オス）をホスト側の互換性のないソケット（メス）に挿入できないようになっています。一般的に、BキーまたはB+Mキーが付いたM.2 SSDはSATA接続ですが、 Mキーのみが付いたM.2 SSDはほとんどがNVMe接続専用で、SATA接続とは互換性がありません。
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規格の改訂および改良として設計されています。mSATAは既存のPCI Express Mini Cardフォームファクタとコネクタを活用していましたが、M.2はカードスペースの使用を最大化し、フットプリントを最小限に抑えるように設計されています。[ 80 ] [ 81 ] [ 82 ]
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で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上位セットです。基本的に、M.2 規格は、内部USB 3.0 ポートを追加した、SATA Express インターフェイスの小型フォームファクタ実装です。[ 80 ]
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 x4リンクを使用し、 双方向で32 Gbit/sの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。[ 83 ]
SATA はポイントツーポイント アーキテクチャを使用します。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 デバイス間で共有されません。SATA はマルチプライヤーを定義しており、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。マルチプライヤー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。[ 84 ]これは概念的にはSAS エキスパンダに似ています。
モダンなPCシステムには、マザーボードにSATAコントローラが内蔵されており、通常は2～8個のポートを備えています。追加のポートは、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ースに対応）を介してインストールできます。
ハードウェアインターフェースのレベルでは、SATAとPATA（Parallel AT Attachment）デバイスは完全に互換性がなく、アダプタなしでは相互接続できません。
アプリケーションレベルでは、SATA デバイスは PATA デバイスのように動作するように指定できます。[ 85 ]
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、これを有効にすると、SATAドライブが標準コントローラ上のPATAドライブのようにOSから認識されます。レガシーモードは、セットアップ時に特定のドライバをロードする必要がないため、OSのインストールを容易にしますが、SATAの一部の機能（ベンダー固有の機能）のサポートは犠牲になります。標準のPATAコントローラインターフェースは4つのドライブしかサポートしないため、レガシーモードでは多くの場合、マザーボードのPATAポートまたはSATAポートの一部が無効になります。（無効にするポートは設定可能な場合が多いです。）
ATAコマンドセットの共通性により、低コストのPATA-SATA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以前）だけでなく、スタンドアロンコンバータにも広く使用されていました。デバイス側コンバータをPATAドライブに接続すると、PATAドライブをSATAドライブとして機能させることができます。ホスト側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、PATAおよびSATAドライブに対応した電源付きエンクロージャーが製造されており、USB、FireWire、またはeSATAを介してPCに接続できますが、上記のような制約があります。SATAコネクタを備えたPCIカードも存在し、SATAコネクタのない旧型システムにSATAドライブを接続できます。
SATA規格の設計者は、全体的な目標として、将来のSATA規格改訂版との後方互換性および前方互換性を 目指しました。次世代SATAドライブを標準的なレガシー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、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ています。そのような機能の例としては、以下のようなものがあります。
「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カード上のSATAコントローラに接続する際にも役立ちます。というのも、これらのコントローラの多く（Silicon Imageチップなど）は 、PCIバスが1.5 Gbit/sの速度に達しないにもかかわらず、3 Gbit/sで動作する からです。このため、この条件を特にチェックせず、ディスク転送速度を制限しないオペレーティングシステムでは、データ破損が発生する可能性があります。
SATA 3 Gbit/sとSATA 6 Gbit/sは互換性があります。SATA 3 Gbit/sのみに対応したほとんどのデバイスは、SATA 6 Gbit/sに対応したデバイスと接続でき、その逆も同様です。ただし、SATA 3 Gbit/sデバイスは、SATA 6 Gbit/sデバイスと接続する場合 、3 Gbit/sの低速でのみ動作します 。
SATA 1.5 Gbit/sとSATA 6 Gbit/sは互換性があります。SATA 1.5 Gbit/sのみに対応したほとんどのデバイスは、SATA 6 Gbit/sに対応したデバイスと接続でき、その逆も同様です。ただし、SATA 1.5 Gbit/sデバイスは、SATA 6 Gbit/sデバイスと接続する場合、1.5 Gbit/sの低速でのみ接続できます 。
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ーを使用しない限り、チャネルごとに1台のドライブしか接続できません。Serial Attached SCSIはSATAと同じ物理インターコネクトを使用し、ほとんどのSAS HBAは3Gbit/sおよび6Gbit /sのSATAデバイスもサポートしています（HBAはSerial ATA Tunneling Protocolをサポートしている必要があります）。
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。[ 87 ] SCSI ドライブは、切断/再接続と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 マルチプライヤーを介して接続された複数の SATA ドライブよりも持続的なスループットが高くなります。 [ 88 ]一般的に、SATA デバイスは SAS エンクロージャおよびアダプタと互換性を持ってリンクしますが、SCSI デバイスは SATA バスに直接接続することはできません。
SCSI、SAS 、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、サーバーやディスクアレイなど、性能向上によって追加コストが正当化される用途で使用されます。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発展したため、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、信頼性の問題はやや議論の的となりました。一般的に、ディスクドライブの故障率は、インターフェースではなく、ヘッド、プラッタ、および関連する製造プロセスの品質に関連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の使用率は、2006年の22%から2008年には28%に増加した。[ 9 ]
SCA-2コネクタを備えたSCSI-3デバイスは、ホットスワップに対応するように設計されています。多くのサーバーシステムやRAIDシステムは、透過的なホットスワップのためのハードウェアサポートを提供しています。SCA-2コネクタが登場する以前のSCSI規格の設計者はホットスワップを想定していませんでしたが、実際には、ほとんどのRAID実装でハードディスクのホットスワップがサポートされています。
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