SATA

原理優點編輯

優點

 

硬盤電源SATA接口線

硬盤電源SATA接口線

與并行ATA相比，SATA具有比較大的優勢。

首先，Serial ATA以連續串行的方式傳送數據，可以在較少的位寬下使用較高的工作頻率來提高數據傳輸的帶寬。Serial ATA一次只會傳送1位數據，這樣能減少SATA接口的針腳數目，使連接電纜數目變少，效率也會更高。實際上，Serial ATA 僅用四支針腳就能完成所有的工作，分別用于連接電纜、連接地線、發送數據和接收數據，同時這樣的架構還能降低系統能耗和減小系統復雜性。

其次，Serial ATA的起點更高、發展潛力更大，Serial ATA 1.0定義的數據傳輸率可達150MB/sec，這比目前最快的并行ATA(即ATA/133)所能達到133MB/sec的最高數據傳輸率還高，而在已經發布的Serial ATA 2.0的數據傳輸率將達到300MB/sec，最終Serial ATA 3.0將實現600MB/sec的最高數據傳輸率。

SATA接口體系結構

 

結合SATA2.5協議標準，將SATA接口的劃分為四個層次來實現即:物理層、鏈路層、傳輸層和應用層。[1]  如，SAS接口體系結構圖

SATA接口物理特性

 

SATA接口是新型計算機硬盤接口，在接口的物理特性上，完全推翻了SATA并行接口的模式，接口分為信號與電源兩部分。如，SATA物理接口示意圖

SATA物理接口示意圖

SATA物理接口示意圖

（a）為硬盤設備信號部分連接器，（b）為設備供電部分連機器（c）（d）是分別是電纜部分的信號、電源連接器，（e）是主機部分的電纜連接器，（f）和（g）是電纜與插座連接的示意圖。

串行SATA接口的信號部分由7根電纜線組成，其中3根地線，可以削弱消除串行電纜間的干擾，另外4根為兩兩差分的信號線，分別起到發送與接收

　　的作用。電源供電部分共有15根電纜，分別提供3.3V，

電纜管腳分配圖

電纜管腳分配圖

5V，12V電源。如，電纜管腳分配圖。

SAS接口體系結構圖

SAS接口體系結構圖

兼容性

 

Serial ATA規范不僅立足于未來，而且還保留了多種向后兼容方式，在使用上不存在兼容性的問題。在硬件方面，Serial ATA標準中允許使用轉換器提供同并行設備的兼容性，轉換器能把來自主板的并行ATA信號轉換成Serial ATA硬盤能夠使用的串行信號，已經有多種此類轉接卡/轉接頭上市，這在某種程度上保護了我們的原有投資，減小了升級成本；在軟件方面，Serial ATA和并行ATA保持了軟件兼容性，這意味著廠商絲毫也不必為使用Serial ATA而重寫任何驅動程序和操作系統代碼。

另外，Serial ATA接線較傳統的并行ATA(Paralle ATA)接線要簡單得多，而且容易收放，對機箱內的氣流及散熱有明顯改善。而且，SATA硬盤與始終被困在機箱之內的并行ATA不同，擴充性很強，即可以外置，外置式

SATA接口

SATA接口 (6張)

 的機柜(JBOD)不但可提供更好的散熱及插拔功能，而且更可多重連接來防止單點故障；由于SATA和光纖通道的設計如出一轍，所以傳輸速度可用不同的通道來做保證，這在服務器和網絡存儲上具有重要意義。

驅動器編輯

ESATA接口的U盤

ESATA接口的U盤

External Serial ATA的略稱，是為面向外接驅動器而制定的Serial ATA 1.0a的擴展規格。雖然規模比較小，但已經有相對應的產品在市面流通。

為了防止誤接，eSATA的接口形狀與SATA的接口形狀是不一樣的。 連接線的最大長度為2m。 支持熱插拔。 傳輸速度可以達到主流的USB2.0的傳輸速度的2倍以上。

標準規范編輯

前言

SATA標準的出現，讓計算機儲存產業掀起了大波瀾，除了一改過去并行傳輸的方式，轉而以串行的方式，不僅在排線尺寸方面得到了有效的縮減，在傳輸速度方面也獲得了相當大的提升。

SATA標準的變革

其實我們常見到的SATA II名稱，最早是一個委員會的名稱，該委員會成立的目的就是為了制訂最早的SATA 1.x標準。后來該組織更名為SATA 國際組織 （SATA-IO）。但是SATA II的名稱保留了下來。由于不同廠商所推出的相關產品在功能上或支持度都有所不同，各家SATA產品命名規則有都有所差異。

由于SATA-IO并未硬性規定命名規則與功能要求，因此在推廣初期也造成不少產品定位上的困擾。一般廠商在命名上，多以特定功能作為命名規則，一般常見的多以其最大傳輸速度為主，常見的SATA 300, SATA 3Gb/s和SATA 3G等名稱，部分也有直接取用SATA II為其支持規格名稱，后其的產品在硬件規格上已經相當完備，因此大多舍棄了過去的速度命名規則，加上 SATA-IO于2005年8月底的秋季IDF展中，將過去由各家廠商自行認定的SATA II內容：如3Gbps、本地命令隊列（NCQ）、連結埠分享器（Port Multipliers）和接口選擇器（port selectors）等，統一整合為SATA 2.5的標準規格，大幅減少了市場紊亂的現象。而在2007年第一季度，SATA-IO推出了2.6版的規范，更進一步的3.0版規范也即將在下半年推出。

SATA的優勢仍須面對的現實

SATA 1.0的出現代表著計算機產業正式從低時脈并列傳輸走向高時脈序列傳輸，初始規格訂在1.5Gbps，明顯有著比過去IDE界面更豐沛的傳輸能量。不過SATA雖然提供了如此寬廣的總線，但是硬盤機速度進展非常緩慢，轉速與碟片密度的提升速度不夠快，讓SATA總線速度的提升意義并不大。

SATA已然成為通用的儲存界面標準

很多人愛舉的一個例子：在速限200的高速公路上騎50CC的小綿羊摩托車，這也正足以完全形容硬盤機所面臨的窘況。以SATA 1.0的規范來看，其最高傳輸速度約為150Mbyte/s，而即使是高達萬轉以上的高階SATA硬盤，持續傳輸速度也無法超越100MByte/s，想讓SATA的高總線帶寬得到發揮，就必須使用磁盤陣列才有辦法，而另一個可以發揮SATA界面高帶寬優勢的方法，就是采用具備連結埠分享器的硬盤外接裝置，將單一SATA連接埠的帶寬可以均分給數量不等的硬盤使用，就來說，以單一硬盤而言，傳輸速度并不會比過去在IDE界面下具有更大的優勢。

eSATA接頭與SATA接頭的差別

ESATA與SATA接口

ESATA與SATA接口

其次，雖然SATA具備了熱插拔的規范，但連接纜線多是設計給內接式硬盤使用，最大插拔次數僅約200次，超過此插拔數目，纜線接頭便會劣化，甚至有可能造成硬盤的損壞，即使是針對外接應用的eSTAT纜線，其插拔次數依然僅約2,500次左右，與USB界面相比差距甚遠，不過這方面牽涉到纜線材質與成本之間的關連，雖然理論上可以達到更高的插拔次數，但是售價能否被消費者接受也是關鍵。而SATA纜線雖然在寬度上占盡優勢，但是長度被限制在2米以內，這對部分應用來說，也是個相當大的限制，不過這點可以藉由xSATA來加以解決。

SATA 2.6版規范的加強之處

SATA 2.6版加入的技術主要是針對小型嵌入式儲存或行動應用方面，這些技術內容分別包括了以下幾項：

1. 可將SATA光驅安裝到小型設備（如small form factor）中的內建子卡纜線以及連接器。

2. 可以將1.8寸硬盤安裝到如UMPC之類小型終端的微型SATA連接器。

3. 既然具備了微型連接器規格，自然也要針對這類微型連接器設計了內建或者是外接的多通道纜線以及連接器。

4. NCQ優先權加強，能讓資料在復雜加載環境下，動態為資料的傳輸分配優先權等級，避免塞車的現象。

5. 可容許筆記本電腦關閉或不使用NCQ功能，以避免在驅動程序不完整的情況之下，拖累系統效能。

下圖：SATA 2.6所制訂的小型化連接界面。（SATA-IO）

SATA 2.6版針對行動應用加強

由以上的加強要點可以看出，SATA 2.6版主要針對的是更小的應用，比如說samll form factor或者是UMPC等的內接與外接規格，然而此類應用，其儲存裝置數量備受限制，且儲存裝置本身的速度會因為轉速等不同因素而受到影響（比如說常見于UMPC的1.8寸硬盤其最大傳輸速度不過20MByte/s左右，不及傳統3.5寸硬盤的3分之1。）在SATA規格的導入上似乎并不是那么的有必要。UMPC本身也不可能具備磁盤陣列的支持能力，唯一可能發揮SATA威力的應用方式，就是利用連結埠分享器連接多臺外部儲存裝置。

傳統機械式硬盤的缺點在UMPC上一覽無遺，不但功耗大，速度慢，容量增長速度也不快，因此異軍突起的固態盤（SSD）就有可能成為SATA帶寬推廣上的助力。不過換個角度想，UMPC上也有可能內建Express Card界面，與SATA相較起來，Express Card在規格上的拓展、速度表現以及連接方式來看，其實要比SATA更居優勢。在未來的兩三年內，SSD的售價與容量仍然無法被一般消費者所接受，傳統微型硬盤還有其生存空間，因此SATA與Express Card在這方面的競爭其實還是未定之數。

下一階段的SATA 3.0

SATA 3.0最大的改進之處，就是將總線最大傳輸帶寬提升到6Gbps之譜，如此一來大幅提升了連結埠分享器與連接器的應用空間，在具備對大容量與高速傳輸需求的外接應用中，可以發揮其長處。而具備更佳耐性的連接測試也在進行之中，不過截至目前為止，其詳細內容還不明確，不過以其超大的帶寬現來看，其實已經超出了一般消費性應用的范圍，而偏重于特定的專業應用，市場也小了許多。

機械式硬盤在未來很長的一段時間之內仍將繼續存在，其傳輸速度的增長也將維持現有的幅度，因此硬件廠商勢必要研發出更多種不同連接方式，才能有效消耗掉這些龐大的帶寬，讓消費者能夠更直接的感受到數字增加所帶來的好處，而不是只能著重于書面規格的宣傳，無法帶給用戶在相關應用上的效益。