SATA接口标准概念

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SATA是Serial ATA的缩写，即串行ATA。它是一种电脑总线，主要功能是用作主板和大量存储设备（如硬盘及光盘驱动器）之间的数据传输之用。这是一种完全不同于串行PATA的新型硬盘接口类型，由于采用串行方式传输数据而得名。SATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。
2000年11月由“Serial ATA Working Group”团体所制定，SATA已经完全取代旧式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总线使用了嵌入式时钟频率信号，具备了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，提高了数据传输的可靠性。不过，SATA和以往最明显的分别，是用上了较细的排线，有利机箱内部的空气流通，某程度上增加了整个平台的稳定性。
现时，SATA分别有SATA 1.5Gbit/s、SATA 3Gbit/s和SATA 6Gbit/s三种规格。未来将有更快速的SATA Express规格。

优点

与并行ATA相比，SATA具有比较大的优势。
首先，Serial ATA以连续串行的方式传送数据，可以在较少的位宽下使用较高的工作频率来提高数据传输的带宽。Serial ATA一次只会传送1位数据，这样能减少SATA接口的针脚数目，使连接电缆数目变少，效率也会更高。实际上，Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作，分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据，同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。
其次，Serial ATA的起点更高、发展潜力更大，Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/sec，这比目前最快的并行ATA(即ATA/133)所能达到133MB/sec的最高数据传输率还高，而在已经发布的Serial ATA 2.0的数据传输率将达到300MB/sec，最终Serial ATA 3.0将实现600MB/sec的最高数据传输率。
SATA接口体系结构
结合SATA2.5协议标准，将SATA接口的划分为四个层次来实现即:物理层、链路层、传输层和应用层。[1] 如，SAS接口体系结构图
SATA接口物理特性
SATA接口是新型计算机硬盘接口，在接口的物理特性上，完全推翻了SATA并行接口的模式，接口分为信号与电源两部分。如，SATA物理接口示意图
（a）为硬盘设备信号部分连接器，（b）为设备供电部分连机器（c）（d）是分别是电缆部分的信号、电源连接器，（e）是主机部分的电缆连接器，（f）和（g）是电缆与插座连接的示意图。
串行SATA接口的信号部分由7根电缆线组成，其中3根地线，可以削弱消除串行电缆间的干扰，另外4根为两两差分的信号线，分别起到发送与接收
　　的作用。电源供电部分共有15根电缆，分别提供3.3V，
5V，12V电源。如，电缆管脚分配图。
兼容性
Serial ATA规范不仅立足于未来，而且还保留了多种向后兼容方式，在使用上不存在兼容性的问题。在硬件方面，Serial ATA标准中允许使用转换器提供同并行设备的兼容性，转换器能把来自主板的并行ATA信号转换成Serial ATA硬盘能够使用的串行信号，已经有多种此类转接卡/转接头上市，这在某种程度上保护了我们的原有投资，减小了升级成本；在软件方面，Serial ATA和并行ATA保持了软件兼容性，这意味着厂商丝毫也不必为使用Serial ATA而重写任何驱动程序和操作系统代码。
另外，Serial ATA接线较传统的并行ATA(Paralle ATA)接线要简单得多，而且容易收放，对机箱内的气流及散热有明显改善。而且，SATA硬盘与始终被困在机箱之内的并行ATA不同，扩充性很强，即可以外置，外置式SATA接口(6张)的机柜(JBOD)不但可提供更好的散热及插拔功能，而且更可多重连接来防止单点故障；由于SATA和
光纤通道的设计如出一辙，所以传输速度可用不同的通道来做保证，这在服务器和网络存储上具有重要意义。

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驱动器
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。
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。 传输速度可以达到主流的USB2.0的传输速度的2倍以上。
标准规范编辑
前言
SATA标准的出现，让计算机储存产业掀起了大波澜，除了一改过去并行传输的方式，转而以串行的方式，不仅在排线尺寸方面得到了有效的缩减，在传输速度方面也获得了相当大的提升。
SATA标准的变革
其实我们常见到的SATA II名称，最早是一个委员会的名称，该委员会成立的目的就是为了制订最早的SATA 1.x标准。后来该组织更名为SATA 国际组织 （SATA-IO）。但是SATA II的名称保留了下来。由于不同厂商所推出的相关产品在功能上或支持度都有所不同，各家SATA产品命名规则有都有所差异。
由于SATA-IO并未硬性规定命名规则与功能要求，因此在推广初期也造成不少产品定位上的困扰。一般厂商在命名上，多以特定功能作为命名规则，一般常见的多以其最大传输速度为主，常见的SATA 300, SATA 3Gb/s和SATA 3G等名称，部分也有直接取用SATA II为其支持规格名称，后其的产品在硬件规格上已经相当完备，因此大多舍弃了过去的速度命名规则，加上 SATA-IO于2005年8月底的秋季IDF展中，将过去由各家厂商自行认定的SATA II内容：如3Gbps、本地命令队列（NCQ）、连结埠分享器（Port Multipliers）和接口选择器（port selectors）等，统一整合为SATA 2.5的标准规格，大幅减少了市场紊乱的现象。而在2007年第一季度，SATA-IO推出了2.6版的规范，更进一步的3.0版规范也即将在下半年推出。
SATA的优势仍须面对的现实
SATA 1.0的出现代表著计算机产业正式从低时脉并列传输走向高时脉序列传输，初始规格订在1.5Gbps，明显有著比过去IDE界面更丰沛的传输能量。不过SATA虽然提供了如此宽广的总线，但是硬盘机速度进展非常缓慢，转速与碟片密度的提升速度不够快，让SATA总线速度的提升意义并不大。
SATA已然成为通用的储存界面标准
很多人爱举的一个例子：在速限200的高速公路上骑50CC的小绵羊摩托车，这也正足以完全形容硬盘机所面临的窘况。以SATA 1.0的规范来看，其最高传输速度约为150Mbyte/s，而即使是高达万转以上的高阶SATA硬盘，持续传输速度也无法超越100MByte/s，想让SATA的高总线带宽得到发挥，就必须使用磁盘阵列才有办法，而另一个可以发挥SATA界面高带宽优势的方法，就是采用具备连结埠分享器的硬盘外接装置，将单一SATA连接埠的带宽可以均分给数量不等的硬盘使用，就来说，以单一硬盘而言，传输速度并不会比过去在IDE界面下具有更大的优势。
eSATA接头与SATA接头的差别
其次，虽然SATA具备了热插拔的规范，但连接缆线多是设计给内接式硬盘使用，最大插拔次数仅约200次，超过此插拔数目，缆线接头便会劣化，甚至有可能造成硬盘的损坏，即使是针对外接应用的eSTAT缆线，其插拔次数依然仅约2,500次左右，与USB界面相比差距甚远，不过这方面牵涉到缆线材质与成本之间的关连，虽然理论上可以达到更高的插拔次数，但是售价能否被消费者接受也是关键。而SATA缆线虽然在宽度上占尽优势，但是长度被限制在2米以内，这对部分应用来说，也是个相当大的限制，不过这点可以藉由xSATA来加以解决。
SATA 2.6版规范的加强之处
SATA 2.6版加入的技术主要是针对小型嵌入式储存或行动应用方面，这些技术内容分别包括了以下几项：
1. 可将SATA光驱安装到小型设备（如small form factor）中的内建子卡缆线以及连接器。
2. 可以将1.8寸硬盘安装到如UMPC之类小型终端的微型SATA连接器。
3. 既然具备了微型连接器规格，自然也要针对这类微型连接器设计了内建或者是外接的多通道缆线以及连接器。
4. NCQ优先权加强，能让资料在复杂加载环境下，动态为资料的传输分配优先权等级，避免塞车的现象。
5. 可容许笔记本电脑关闭或不使用NCQ功能，以避免在驱动程序不完整的情况之下，拖累系统效能。
下图：SATA 2.6所制订的小型化连接界面。（SATA-IO）
SATA 2.6版针对行动应用加强
由以上的加强要点可以看出，SATA 2.6版主要针对的是更小的应用，比如说samll form factor或者是UMPC等的内接与外接规格，然而此类应用，其储存装置数量备受限制，且储存装置本身的速度会因为转速等不同因素而受到影响（比如说常见于UMPC的1.8寸硬盘其最大传输速度不过20MByte/s左右，不及传统3.5寸硬盘的3分之1。）在SATA规格的导入上似乎并不是那么的有必要。UMPC本身也不可能具备磁盘阵列的支持能力，唯一可能发挥SATA威力的应用方式，就是利用连结埠分享器连接多台外部储存装置。
传统机械式硬盘的缺点在UMPC上一览无遗，不但功耗大，速度慢，容量增长速度也不快，因此异军突起的固态盘（SSD）就有可能成为SATA带宽推广上的助力。不过换个角度想，UMPC上也有可能内建Express Card界面，与SATA相较起来，Express Card在规格上的拓展、速度表现以及连接方式来看，其实要比SATA更居优势。在未来的两三年内，SSD的售价与容量仍然无法被一般消费者所接受，传统微型硬盘还有其生存空间，因此SATA与Express Card在这方面的竞争其实还是未定之数。
下一阶段的SATA 3.0
SATA 3.0最大的改进之处，就是将总线最大传输带宽提升到6Gbps之谱，如此一来大幅提升了连结埠分享器与连接器的应用空间，在具备对大容量与高速传输需求的外接应用中，可以发挥其长处。而具备更佳耐性的连接测试也在进行之中，不过截至目前为止，其详细内容还不明确，不过以其超大的带宽现来看，其实已经超出了一般消费性应用的范围，而偏重于特定的专业应用，市场也小了许多。
机械式硬盘在未来很长的一段时间之内仍将继续存在，其传输速度的增长也将维持现有的幅度，因此硬件厂商势必要研发出更多种不同连接方式，才能有效消耗掉这些庞大的带宽，让消费者能够更直接的感受到数字增加所带来的好处，而不是只能着重于书面规格的宣传，无法带给用户在相关应用上的效益。