SATA (Serial ATA) — стандартен интерфейс за твърди дискове и SSD
SATA — универсален интерфейс за твърди дискове и SSD: разлики с PATA, по-лесни кабели, съвместимост и ролята му спрямо модерните M.2 NVMe решения.
Serial ATA (SATA или Serial Advanced Technology Attachment) е индустриален стандарт за свързване на устройства за съхранение (твърди дискове и SSD) или оптични устройства към компютър. SATA замества по-стария паралелен стандарт ATA/IDE, който често се означава днес като PATA. Основните разлики между SATA и PATA са в кабелите и в начина на свързване: кабелите SATA са с 7 проводника (един сигнален/данни кабел за всяко устройство) и отделен 15-пинов захранващ конектор, докато PATA използва широки плоски кабели с 40 или 80 проводника и позволява по няколко устройства на един кабел (master/slave).
Версии и скорост
SATA има няколко основни ревизии, които се различават главно по максималната пропусквателна способност:
- SATA 1.0 (SATA I) — до 1.5 Gbit/s (~150 MB/s).
- SATA 2.0 (SATA II) — до 3.0 Gbit/s (~300 MB/s), въвежда поддръжка за NCQ и по-добра ефективност.
- SATA 3.0 (SATA III) — до 6.0 Gbit/s (~600 MB/s), най-разпространената версия към днешна дата.
Реалната скорост зависи от устройството (твърд диск срещу SSD), контролера и интерфейсните настройки (AHCI vs режим за съвместимост). SATA III е обратно съвместим със SATA I/II, но ще работи с по-ниска скорост при по-стар контролер или кабел.
Конектори, кабели и ограничения
- Данен кабел: 7-пинов (единичен сигнален кабел за едно устройство), типична максимална дължина до 1 метър.
- Захранване: 15-пинов конектор, който доставя +3.3 V, +5 V и +12 V — важно за 3.5" HDD и 2.5" устройства.
- eSATA: външен вариант на интерфейса за свързване на външни корпуси без USB-посредник; не носи захранване (затова обикновено се използват допълнителни кабели или адаптери).
- SATA Express и M.2/PCIe: опити да се комбинира SATA форм-фактор с PCIe lanes; обаче днешната тенденция е преминаване към NVMe по PCIe/M.2 за по-висока производителност.
Функции и технологии
- AHCI (Advanced Host Controller Interface) — режим на работа, който позволява функции като NCQ (Native Command Queuing) и hot-plug (горещо вмъкване/извеждане).
- NCQ — оптимизира реда на операциите за по-добра производителност при произволен I/O (особено при HDD).
- TRIM — команда, използвана от SSD, за управление на освобождаваното пространство; работи и чрез SATA (ако устройството и операционната система я поддържат).
- Поддръжка на hot-plug и гореща смяна на устройства при съвместим хардуер и BIOS/UEFI настройки.
Съвместимост и практическо използване
Повечето съвременни настолни компютри и много лаптопи (особено по-стари модели) имат SATA портове за свързване на 2.5" SSD дискове, 3.5" HDD и оптични устройства. PATA е вече рядко срещан, но може да се намери в много стари машини или в специализирани индустриални инсталации. Някои по-стари или индустриални системи и все още ползват PATA заради наследена периферия и съвместимост в приложението.
Компютрите, които използват PATA, често попадат в областта на промишленото оборудване и вградени системи, където дългосрочната поддръжка е важна. Обратно, съвременните преносими компютри все по-често нямат стандартен 2.5" SATA слот и вместо това предлагат M.2 слотове за NVMe SSD, които използват PCIe шината и осигуряват значително по-ниски латентности и по-високи скорости.
Бъдеще
Към 2022 г. SATA остава широко разпространен в настолните компютри и като интерфейс за 2.5" SSD и HDD. В обаче лаптопите и при високопроизводителните системи наблюдаваме ясна миграция към NVMe/PCIe (M.2) заради по-високите скорости и по-ниската латентност. В дългосрочен план е възможно SATA постепенно да бъде изместен в клиентските преносими устройства, докато в десктоп и за съвместимост (особено за 3.5" HDD и външни носители) той ще остане още няколко години.
Кратко резюме: SATA предлага прост, надежден и широко поддържан интерфейс за съхранение, лесен за използване и съвместим с голям брой устройства; за най-висока производителност обаче NVMe/PCIe е предпочитаният избор днес.
Стандартен SATA конектор (горе); конектори на дънната платка (червени, долу).
Свързан твърд диск със Serial ATA. Червеният кабел вляво е кабелът за данни, а този вдясно захранва.
Технологии и скорости на трансфер
Електрическите сигнали, предавани по паралелна шина, съставена от няколко проводника, ще си влияят взаимно, ако се увеличи скоростта на предаване. Това явление е известно като пресичане. Друг проблем при PATA е, че не е уточнено завършването на шината. Серийната ATA използва нисковолтова диференциална сигнализация, която избягва повечето от тези проблеми.
Serial ATA използва кодиране 8B/10B. Това означава, че 10 бита се използват за прехвърляне на 8 бита. Първият стандарт на SATA използва скорост на трансфер 1,5 GBit/s (или 1,2 GBit/s). Това е само малко по-бързо от последния стандарт PATA (ATA/133). По-късните стандарти удвояват тази скорост при почти всяка ревизия. Тези стойности са скоростите на трансфер, тъй като заради сигнализацията използваемата скорост е с 25% по-ниска.
Други предимства са, че с кабелите SATA се работи много по-лесно, отколкото с кабелите PATA. Някои SATA дискове могат да се свързват и изключват, докато компютърът работи. Това се нарича "гореща подмяна". И накрая, някои дискове поддържат технология, наречена "Native Command Queueing". Това означава, че дискът може да пренареди последователността на това, което му е казано да направи, така че да го направи по-бързо.
От първата си версия SATA е достатъчно бърз за твърди дискове. Данните трябва да се четат от няколко места на диска. Между местата електронното устройство, използвано за четене и запис, трябва да се премества. Дори при сегашните дискове това не се случва достатъчно бързо, така че 1,2 Gbit/s представлява проблем.
Кабели, използвани за свързване на дискове: Отгоре - PATA, 80 проводника, в средата - PATA, 40 проводника, отдолу (синьо) - SATA
Ревизии
Към 2016 г. има пет различни версии на стандарта SATA.
| Официално(и) наименование(я) | Наричан още | нетна скорост на предаване на данни | |
| Gbit/s | Mbyte/s | ||
| Serial ATA 1,5 Gbit/s | SATA I | 1.20 | 150 |
| Serial ATA 3.0 Gbit/s, SATA Revision 2.x | SATA II, SATA-300 | 2.40 | 300 |
| Serial ATA 6.0 Gbit/s, SATA Revision 3.x | SATA III, SATA-600 | 4.80 | 600 |
| SATA Express 8.0 Gbit/s (PCIe 3.x), SATA Revision 3.2 | 7.88 | 985 | |
| SATA Express 16.0 Gbit/s (PCIe 4.0), SATA Revision 3.2 | 15.76 | 1,969 | |
SATA Express
SATA Express е версия на стандарта SATA, която използва същия протокол като PCI Express. Сегашните твърдотелни дискове (SSD) могат да се наситят на SATA III, специфициран на 6 Gbit/s. Поради тази причина е въведен SATA Express.
Съвместимост
Различните версии на стандарта Serial ATA са съвместими помежду си. Това означава, че по-старите устройства могат да работят с по-нов контролер, но те ще поддържат само функциите и скоростта на стандарта, за който са създадени. По същия начин устройства, създадени за по-нов стандарт, могат да работят с по-стар контролер. В този случай контролерът е ограничаващият фактор и някои от по-новите функции може да не се поддържат. Контролерът SAS (Serial Attached SCSI) е съвместим със SATA дискове, но контролерът SATA не е съвместим със SAS дискове.
На ниво операционна система устройствата SATA и PATA могат да изглеждат по един и същи начин. На физическо ниво обаче те са несъвместими.
Съединители
За да могат да се използват, устройствата, използващи SATA, трябва да са свързани към дънната платка. Това вероятно е най-видимата разлика между SATA и PATA. SATA устройствата имат два различни конектора, Едната връзка е за предаване на данни, а другата - за предаване на захранване. В някои случаи и двете са обединени в един кабел, за да се свързват външни дискове. Обикновено обаче се използват два различни конектора. Някои конектори могат да бъдат заключени на място.
Захранващ конектор
Стандартен конектор
PATA посочва, че захранването се предава чрез 4-пинов конектор Molex. При SATA този конектор. Конекторът Molex с 4 извода се използва и за захранване на флопидискови устройства. SATA промени този конектор. При SATA конекторът за захранване и конекторът за данни изглеждат подобно, но конекторът за захранване е по-широк от конектора за данни. Стандартният конектор за захранване има 15 извода. Той се използва за стандартни 3,5- и 2,5-инчови дискове.
Тънък и микро конектор
По-малките форм-фактори могат да използват и по-малък захранващ конектор, Той има шест щифта и кодираща вдлъбнатина. За по-малките дискове има конектор с 8 щифта. Кодиращата вдлъбнатина гарантира, че конекторът за захранване не може да бъде свързан към щепсела, който прехвърля данните.
· 
Шестконтактен тънък конектор за захранване SATA
· 
Задната част на тънкослойно оптично устройство, базирано на SATA
· 
1,8-инчов (46 мм) микро SATA твърд диск с номерирани щифтове за данни и захранване на конектора.
Съединител за данни
Както и при конектора за захранване, съществуват различни версии на конектора за данни за различни приложения. Стандартният конектор има 7 извода и се използва за 3,5- и 2,5-инчови дискове. Най-често срещаните други форм-фактори са mSATA и M.2 (или NGFF).
· 
Твърдотелен диск (SSD) M.2 (2242), свързан с адаптер USB 3.0 и свързан към компютър.
· 
2,5-инчово твърдотелно устройство Serial ATA
· 
SSD устройство mSATA
· 
Стандартен конектор, използван за 3,5- и 2,5-инчови дискове.
· 
SSD устройство mSATA върху 2,5-инчов SATA диск
· 
Сравнение на размерите на mSATA (вляво) и M.2 (размер 2242, вдясно) SSD дискове
eSATA и eSATAp
eSATA е версия на SATA, която се използва за свързване на външни дискове. Щепселите му са по-здрави, а кабелите - по-издръжливи. На този пазар SATA се конкурира с други стандарти, като USB или Firewire. Много външни дискове представляват стандартни SATA дискове във външен корпус. За да могат да комуникират по USB или Firewire, е необходима допълнителна електронна платка. Тази платка извършва превод между SATA и външния интерфейс. Когато се използва eSATA, не е необходим превод. Използването на USB или Firewire обаче може да има други предимства.
Съществува и версия на eSATA, наречена eSATAp. Тя съчетава изводите на USB, SATA и на захранващия конектор. Това дава възможност за директно външно свързване на SATA или USB дискове само с един кабел. В допълнение към данните по този кабел се предава и захранване, така че не е необходима допълнителна захранваща връзка.
SATA портове на устройството: Късият порт вляво се използва за предаване на данни, а дългият вдясно се използва за захранване.
Стандартен захранващ кабел SATA
Въпроси и отговори
В: Какво е SATA?
О: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) е стандарт, който е дефиниран за свързване на устройства за съхранение на данни или оптични устройства към компютър.
В: Какъв е бил стандартът, използван преди SATA?
О: Най-разпространеният стандарт, който се е използвал преди това, се е наричал ATA или IDE; той е бил преименуван на PATA.
В: По какво се различават кабелите на SATA и PATA?
О: Основната разлика между тях се състои в кабелите; кабелите SATA имат седем проводника, докато кабелите PATA имат 40 или 80.
В: Обичайно ли е за настолните компютри да използват SATA?
О: От 2022 г. почти всички настолни компютри имат SATA интерфейс.
В: Има ли компютри, които все още използват PATA?
О: Да, някои стари компютри все още използват PATA и се използват предимно за индустриални приложения и вградени системи.
В: Лаптопите обикновено имат ли SATA интерфейс?
О: Не, някои лаптопи нямат SATA интерфейс; те имат M.2 NVME интерфейс за свързване на NVME SSD дискове, които са базирани на стандарта PCIE. Някои лаптопи имат и вградена флаш памет.
В: Ще продължат ли преносимите компютри да използват SATA в бъдеще?
О: Най-вероятно не; в бъдеще лаптопите (и някои компютри) ще заменят сегашните си интерфейси с M.2 NVME SSD, вместо да използват SATA.
обискирам