| 作成年 | 2000 |
|---|---|
| 作成者 | シリアルATAワーキンググループ |
| 取って代わる | 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 |
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ーフェースです。シリアルATAは、以前のパラレルATA(PATA)規格の後継として、記憶装置の主流インター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)から発足し、 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 ]。これは、ケーブル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インターフェースに比べていくつかの利点を提供することを目的としています。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)が策定したものです。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規格と同様に、SATAの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、T10のサブグループであり、シリアルアタッチドSCSI(SAS)を担当しています。本稿では、これ以降、SATA-IOの用語と仕様を使用します。
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)という名称は、1984年にIBMパーソナルコンピュータAT(通称IBM AT)が発売されたことに由来しています。[ 6 ] IBM ATのコントローラインターフェースは、ハードディスクを接続するための事実上の業界標準インターフェースとなりました。「AT」はIBMの「Advanced Technology」の略称であるため、多くの企業や組織はSATAを「Serial Advanced Technology Attachment」の略称としています。しかし、ATA仕様ではIBMとの商標問題を回避するため、「AT Attachment」という名称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)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信号と制御信号を備えていますが、いずれも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ています。
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である。[ 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においてパラレルATAに取って代わりました。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%でした。[ 9 ] PATAは、あらゆる用途においてほぼ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 ]

シリアルATA仕様では、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、仕様を満たすデバイスは、電源が投入されたバックプレーンコネクタ(信号と電源が統合されたコネクタ)にデバイスを挿入したり、そこから取り外したりできる必要があります。挿入後、デバイスは初期化され、その後は通常通り動作します。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。安全な挿入と取り外しのために、電源が供給されている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、この機能を使用するには、ホスト、デバイス(ドライブ)、オペレーティングシステムの各レベルで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 ]
AHCI( Advanced Host Controller Interface )は、 Intelが公開・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ースであり、事実上の標準となっています。AHCI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)といったSATAの高度な機能が利用可能になります。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)規格でサポートされていないデバイス機能にはアクセスできません。
SATAと表示されているWindowsデバイスドライバは、AHCIモード、RAIDモード、あるいはAHCIが普及する以前に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たモードであると明示的に記載されていない限り、IDEエミュレーションモードで動作していることが多い。Microsoft Windows、Mac OS X、FreeBSD、Linuxバージョン2.6.19以降、[ 13 ]、Solaris、OpenSolarisの最新バージョンはAHCIをサポートしているが、Windows XPなどのそれ以前のオペレーティングシステムはサポートしていない。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る。[ 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、速度と混同しないようにするためです。速度は常にアラビア数字で表示されます(例:「SATA 6 Gbit / s」)。ここで表示される速度は、ラインコードオーバーヘッドを含むGbit / s単位のインターフェース速度と、オーバーヘッドを含まないMB / s単位の実効データ速度です。
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として知られる第一世代SATAインターフェースは、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、実際の非符号化転送速度は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と同等ですが、新しいSATAデバイスではNCQなどの機能強化が行われており、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の最終決定後の初期段階では、アダプタおよびドライブメーカーは既存のPATA設計をSATAインターフェースで使用できるように変換するために「ブリッジチップ」を使用していました。ブリッジドライブはSATAコネクタを備え、電源コネクタはどちらか一方または両方を搭載している場合があり、一般的にネイティブSATAと同等の性能を発揮します。[ 16 ]
2010年4月時点で、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、 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2倍のスループットです。
SATA仕様を満たすすべてのSATAデータケーブルは3.0 Gbit/sの転送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バースト的なデータ転送性能を損なうことなく転送できます。ただし、高性能な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、この点はSATA 6 Gbit/s相互運用性規格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、仕様が単一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 ]
シリアルATA国際機構(SATA-IO)は、2008年7月にSATA 6 Gbit/s物理層の仕様草案を発表し、[ 22 ] 2008年8月18日にその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エンコードを考慮すると、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 仕様には次の変更が含まれています。
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の向上を目的としています。さらに、この規格は引き続き最大1メートルまでの距離をサポートします。新しい速度では、サポートチップの消費電力が増加する可能性がありますが、プロセス技術と電力管理技術の改良により、消費電力は軽減される可能性があります。新しい仕様では既存の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が高速化のためにホストコネクタをアップグレードすると予想されていると報じられました。[ 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の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に3.3Vを供給する一部の旧式電源では、電源無効化機能付きのドライブがハードリセット状態に陥り、回転が停止することがあります。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のシンプルな「Molex - 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、デバイスの状態の監視とハウスキーピングタスクの実行を可能にする以下の機能が導入されました。[ 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の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。
SATA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(ポータブルコンピュータ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ています。[ 47 ]
データ用と電源用の標準SATAコネクタは、導体ピッチが1.27 mm(0.050インチ)です。SATAコネクタを嵌合させるには、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には、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コネクタが用意されており、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も実装されています。SATAドライブはSASコントローラに接続し、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。
マザーボードなどのSATAメスポートは、誤って抜けてしまうのを防ぐためのロックやクリップが付いたSATAデータケーブルと接続します。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、右向きまたは左向きのコネクタが付いています。
| ピン番号 | 交尾 | 関数 | |
|---|---|---|---|
| 1 | 1位 | 地面 | |
| 2 | 2位 | A+(送信) | |
| 3 | 2位 | A−(送信) | |
| 4 | 1位 | 地面 | |
| 5 | 2位 | B−(受け取る) | |
| 6 | 2位 | B+(受信) | |
| 7 | 1位 | 地面 | |
| — | コーディングノッチ | ||
SATA 標準では、7 本の導体 (2 組の 3 つの接地線と 4 本のアクティブ データ ライン) と両端に 8 mm 幅のウェーハ コネクタが付いたデータ 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) 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。比較すると、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 本のワイヤを持ち、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。したがって、SATA コネクタとケーブルは閉鎖空間に取り付けやすく、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があり、小さな (通常は金属製の) バネでプラグをソケットに固定します。
SATAコネクタには、ストレート、上向き、下向き、左向き、右向きの角度があります。角度付きコネクタは、より低いプロファイルの接続を可能にします。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引き出します。上向きの角度付きコネクタは、ケーブルをドライブの上部に向けて引き出します。
電気接続による高速データ伝送に関連する問題の 1 つはノイズと呼ばれ、これはデータ回路と他の回路との間の電気的結合が原因です。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 つが差動信号です。これは、シングルエンド信号を使用する PATA の強化版です。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改善され、困難な電気環境でのデータ損失の可能性が減ります。
SATADOMコネクタには、電源を7ピンコネクタに統合したバリエーションがあり、産業用セットアップにおける省スペース化に貢献しています。「ピン7」バリエーションは、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 ]
| ピン番号 | 交尾 | 関数 | |
|---|---|---|---|
| — | コーディングノッチ | ||
| 1 | 3位 | 3.3V電源 | |
| 2 | 3位 | ||
| 3 | 2位 | 電源無効 (PWDIS) モードの開始/終了(3.3 V 電源、SATA 3.3 より前のプリチャージ) | |
| 4 | 1位 | 地面 | |
| 5 | 2位 | ||
| 6 | 2位 | ||
| 7 | 2位 | 5 V電源、プリチャージ | |
| 8 | 3位 | 5V電源 | |
| 9 | 3位 | ||
| 10 | 2位 | 地面 | |
| 11 | 3位 | スタッガードスピンアップ/ アクティビティ信号 /直接ヘッドアンロード / ベンダー固有 | |
| 12 | 1位 | 地面 | |
| 13 | 2位 | 12 V電源、充電前 | |
| 14 | 3位 | 12V電源 | |
| 15 | 3位 | ||

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)で使用されている4ピンのMolexコネクタとは異なる電源コネクタを採用しています。SATAデータコネクタと同様にウェーハ型コネクタですが、両者の混同を避けるため、はるかに幅広(7ピンではなく15ピン)になっています。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ピンのMolex電源コネクタを搭載していたものもありましたが、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あり、Molexコネクタで利用可能な5Vと12Vのラインは供給されますが、3.3Vは供給されません。また、3.3V電源を追加で供給するための電子部品を搭載した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では3.3V電源ラインは必要ありません。[ 59 ]
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ます。
| ピン番号 | 交尾 | 関数 | |
|---|---|---|---|
| — | コーディングノッチ | ||
| 1 | 3位 | デバイスの存在 | |
| 2 | 2位 | 5V電源 | |
| 3 | 2位 | ||
| 4 | 2位 | 製造診断 | |
| 5 | 1位 | 地面 | |
| 6 | 1位 | ||
電源コネクタは6ピンに縮小されているため、+5V(赤線)のみが供給され、+12Vや+3.3Vは供給されません。[ 21 ] [ 60 ]
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リビジョンです。
| ピン番号 | 交尾 | 関数 | |
|---|---|---|---|
| 1 | 3位 | 3.3V電源 | |
| 2 | 2位 | ||
| 3 | 1位 | 地面 | |
| 4 | 1位 | ||
| 5 | 2位 | 5V電源 | |
| 6 | 3位 | ||
| 7 | 3位 | 予約済み | |
| — | コーディングノッチ | ||
| 8 | 3位 | ベンダー固有 | |
| 9 | 2位 | ||
Micro SATAコネクタ(uSATAまたはμSATA [ 61 ]と呼ばれることもある)はSATA 2.6から派生したもので、1.8インチのハードディスクドライブ用です。マイクロデータコネクタも存在し、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、4本以上のジャンパーピンインターフェースが追加されています。これらのピンは標準化されていませんが、各ドライブメーカーが定義する同様の用途に使用されます。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、これらのピンは通常、USB-SATAブリッジで使用するための異なる電源モードを選択したり、ジャンパーを使用することで、スペクトラム拡散クロック、SATA速度制限、診断およびリカバリのため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は外部の略)は、SATAの外部接続用規格です。より堅牢なコネクタ、より長いシールドケーブル、そしてより厳格な(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やFireWireインターフェースも普及している外付けストレージ市場に参入します。SATAインターフェースには一定の利点があります。FireWireまたはUSBインターフェースを備えた外付けハードディスクドライブケースのほとんどは、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ースとエンクロージャの外部ポート間の変換を行っています。このブリッジにはある程度の非効率性があります。一部のディスク単体では、実使用時に157MB/秒の転送速度を実現しており、[ 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倍に相当します。S3200 FireWire 1394b仕様は約400MB/秒(3.2Gbit/秒)に達し、USB 3.0の公称速度は5Gbit/秒です。SMARTなどの低レベルのドライブ機能は、一部のUSB [ 64 ]やFireWire、USB+FireWireブリッジでは動作しない可能性があります。ただし、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デバイスとして提供している限り、eSATAではこの問題は発生しません。これはWindows Vista用のSilicon Image、JMicron、Nvidia nForceドライバでよく見られる現象です。このような場合、SATAドライブ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、「SATA III」という用語は使用していません。SATA II 3.0 Gbit/sは、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。これは、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です)。したがって、eSATA接続は、それらの間にほとんど違いなく動作します。[ 65 ]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。
2017年8月現在、専用の外付けSATA(eSATA)コネクタを搭載した新しいコンピュータはほとんどなく、USB3が主流となっています。Thunderbolt代替モードを備えた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、外付けの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 ]を搭載したノートパソコンにも、eSATA HBAを追加できます。パッシブアダプタを使用する場合、eSATA信号レベルが準拠していないため、最大ケーブル長は1メートル(3.3フィート)まで短縮されます。
eSATApはPowered eSATAの略です。Power over eSATA、Power eSATA、eSATA/USBコンボ、またはeSATA USBハイブリッドポート(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ています。[ 69 ] 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で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(ノートブックコンピュータではない)は12 V電源を提供するため、2.5インチドライブなどの5 Vデバイスに加えて、通常3.5インチディスクおよびCD/DVDドライブなどのこの電圧を必要とするデバイスに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ことで、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、専用のケーブルを使用することで、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とUSBを備えたコンピュータに組み込むことができます。これには、内部SATA、USB、電源コネクタと外部からアクセスできるeSATApポート用の接続部を備えたブラケットを取り付ける必要があります。eSATApコネクタは多くのデバイスに組み込んでいますが、メーカーは公式規格を参照していません。

ミニSATA(略してmSATA)はマイクロコネクタとは異なり、[ 61 ] 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。[ 71 ]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[ 72 ] 、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PCI Express Miniの両方に取って代わりました。[ 73 ]
| 底 | トップ | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ピン | 関数 | ピン | 関数 | ピン | 関数 | ピン | 関数 |
| 1 | 地面 | 6 | 未使用 | 11 | 地面 | 16 | +5V |
| 2 | 地面 | 7 | +5V | 12 | B+(送信) | 17 | 地面 |
| 3 | 地面 | 8 | 未使用 | 13 | B−(送信) | 18 | A−(受け取る) |
| 4 | 地面[ c ] | 9 | 未使用 | 14 | 地面 | 19 | A+(受信) |
| 5 | 導かれた | 10 | 地面 | 15 | +5V | 20 | 地面 |
高さ5mm(0.20インチ)のスリムな2.5インチSATAデバイスは、20ピンSFF-8784エッジコネクタを使用して省スペース化を実現しています。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、スペースを占有する追加のコネクタを必要とせず、デバイスのプリント基板(PCB)に直接接続できるため、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。[ 74 ]
ピン1~10はコネクタの下側にあり、ピン11~20は上側にあります。[ 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ースです。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つのPCI Express 3.0レーンを提供し、最大2GB/秒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倍にする一般的な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。SATAネイティブ速度を2倍にするには時間がかかりすぎ、SATA規格に過大な変更が必要となり、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いう結論に至りました。[ 78 ]
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します。 [ 79 ]
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、コンピュータ拡張カードおよび関連コネクタの規格です。PCI Expressミニカードの物理レイアウトを使用するmSATA規格に代わるものです。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に適しています。[ 80 ]
M.2 SSDは、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)に挿入することを防ぐため、 「キー付き」になっています。通常、 BキーまたはB+MキーのM.2 SSDはSATAですが、MキーのみのM.2 SSDは主にNVMeのみに対応しており、SATAとは互換性がありません。
M.2規格は、mSATA規格の改訂・改良版として設計されており、より大型のプリント基板(PCB)の製造を可能にします。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ていましたが、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。[ 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ースと内部ポートは、SATA Expressインターフェースで定義されているもののスーパーセットです。本質的に、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、内部にUSB 3.0ポートが追加されています。[ 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 ×4リンクを使用し、双方向で32 Gbit/sというより高い帯域幅を提供します。最大限の後方互換性を確保するため、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。[ 84 ]これは概念的にSASエクスパンダに似ています。
現代の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、様々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デバイスのように見え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」オプションが用意されており、このオプションを選択すると、SATAドライブはOS上で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のインストールが容易になりますが、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台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マザーボードのPATAまたはSATAポートの一部が無効になることがよくあります。(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化により、低価格のPATA-SATAブリッジチップが普及しました。ブリッジチップは、ネイティブSATAドライブが完成する以前から、PATAドライブだけでなく、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は、マザーボードのPATAポートをSATAドライブに接続します。
市場には、USB、FireWire、またはeSATA経由でPCに接続するPATAドライブとSATAドライブの両方に対応した電源付きエンクロージャが既に存在しますが、上記の制限事項が適用されます。SATAコネクタを備えたPCIカードも存在し、SATAコネクタのないレガシーシステムにSATAドライブを接続できます。
SATA規格の設計者は、SATA規格の将来の改訂版との後方互換性と前方互換性を確保することを全体的な目標としていました。次世代SATAドライブを、従来の標準的な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取り付けた場合に発生する可能性のある相互運用性の問題を防ぐため、多くのメーカーは、これらの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。こうした規定の例としては、以下のようなものがあります。
「force 150」スイッチ(または同等のスイッチ)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)、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 で動作するためです。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、データ破損が発生する可能性があります。
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SATA 3 Gbit/sとSATA 6 Gbit/sは互換性があります。SATA 3 Gbit/sのみのデバイスのほとんどはSATA 6 Gbit/sの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は、より低速な3 Gbit/sの速度でのみ接続できます。
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SATA 1.5 Gbit/sとSATA 6 Gbit/sは互換性があります。SATA 1.5 Gbit/sのみのデバイスのほとんどはSATA 6 Gbit/sの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デバイスとのみ、より低速の1.5 Gbit/s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 Gbit/sおよび6 Gbit/sのSATAデバイスもサポートしています(HBAはシリアルATAトンネリングプロトコル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、バス上の全デバイスの合計最大速度が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、持続的なスループットが向上します。[ 88 ]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デバイスをSATAバスに直接接続することはできません。
SCSI、SAS、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つの分野が重なり合うにつれて、信頼性というテーマ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、ホットスワップ対応として設計されています。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をハードウェアでサポートしています。SCA-2コネクタ以前の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。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。
| 名前 | 生データレート | データレート | 最大ケーブル長 | 電力供給 | チャネルあたりのデバイス数 |
|---|---|---|---|---|---|
| eSATA | 6 ギガビット/秒 | 600 MB/秒 |
| いいえ | 1(ポートマルチプライヤ使用時は15 ) |
| eSATAp | 6 ギガビット/秒 | 600 MB/秒 | 5 V、オプションで12 V [ 89 ] | ||
| SATAエクスプレス | 16 ギガビット/秒 | 1.97 GB/秒[ d ] | 1メートル | いいえ | |
| SATAリビジョン3.0 | 6 ギガビット/秒 | 600 MB/秒[ 90 ] | |||
| SATAリビジョン2.0 | 3 ギガビット/秒 | 300 MB/秒 | |||
| SATAリビジョン1.0 | 1.5 ギガビット/秒 | 150 MB/秒[ 91 ] | 1 | ||
| パタ(IDE) 133 | 1.064 ギガビット/秒 | 133.3 MB/秒[ e ] | 0.46メートル(18インチ) | 5 V(2.5インチドライブ44ピンコネクタのみ) | 2 |
| SAS-4 | 22.5 ギガビット/秒 | 2.25 GB/秒 | 10メートル | バックプレーンコネクタのみ | 1 (エクスパンダー使用時 > 65k) |
| SAS-3 | 12 ギガビット/秒 | 1.2 GB/秒 | |||
| SAS-2 | 6 ギガビット/秒 | 600 MB/秒 | |||
| SAS-1 | 3 ギガビット/秒 | 300 MB/秒 | |||
| IEEE 1394(ファイアワイヤー) 800 | 786 メガビット/秒 | 98.25 MB/秒 | 100メートル[ 92 ] | 15W、12~25V | 63(ハブ付き) |
| IEEE 1394(ファイアワイヤー) 400 | 393 メガビット/秒 | 49.13 MB/秒 | 4.5メートル[ 92 ] [ 93 ] | ||
| USB 3.2(第2世代x2) | 20 ギガビット/秒 | 2.44 GB/秒[ f ] | 1 m (パッシブケーブル USB-IF 規格) | はい 100 W、5、12、または20 V [ 94 ] | 127(ハブ付き)[ 95 ] |
| USB 3.1(第2世代) | 10 ギガビット/秒 | 1.22 GB/秒[ g ] | 1 m (パッシブケーブル USB-IF 規格) | 100W、5V、12V、または20V [ 94 ] | 127(ハブ付き)[ 95 ] |
| USB 3.0 [ h ] (USB 3.2、第1世代) | 5 ギガビット/秒 | 610 MB/s以上(プロトコルオーバーヘッド、フロー制御、フレーミングを除く) [ 96 ] | 2 m (パッシブケーブル USB-IF 規格) | 4.5W、5V | |
| USB 2.0 | 480 メガビット/秒 | 58 MB/秒 | 5メートル[ i ] | 2.5W、5V | |
| USB 1.1 | 12 メガビット/秒 | 1.5 MB/秒 | 3メートル | はい | |
| SCSIウルトラ 320 | 2.56 ギガビット/秒 | 320 MB/秒 | 12メートル | SCAバックプレーンのみ | 15ホストバスアダプタ/ホスト を除く |
| 10GFCファイバーチャネル | 10.52 ギガビット/秒 | 1.195 GB/秒 | 2メートル~50キロ | いいえ | 126(スイッチ付き16,777,216) |
| 4GFCファイバーチャネル | 4.25 ギガビット/秒 | 398 MB/秒 | 12メートル | ||
| InfiniBandクアッドレート | 10 ギガビット/秒 | 0.98 GB/秒 | 1つはポイントツーポイント、多くはスイッチドファブリック | ||
| 落雷 | 10 ギガビット/秒 | 1.22 GB/秒 |
| 10 W(銅のみ) | 7 |
| サンダーボルト2 | 20 ギガビット/秒 | 2.44 GB/秒 | |||
| サンダーボルト3 | 40 ギガビット/秒 | 4.88 GB/秒 | 100 W(銅のみ) |