Serial ATA (SATA) — definicja i różnice względem PATA
Serial ATA (SATA) — definicja i różnice względem PATA: dowiedz się, czym jest SATA, jak różni się od PATA, o kablach, wydajności i zastosowaniach — praktyczny przewodnik.
Serial ATA (SATA lub Serial Advanced Technology Attachment) to standard interfejsu służący do podłączania dysków twardych, napędów SSD w formacie 2,5" oraz napędów optycznych do komputera. Powstał jako następca równoległego standardu ATA (IDE), który obecnie określa się jako PATA. Najbardziej widoczne różnice pomiędzy SATA a PATA dotyczą kabli i złączy: kable SATA mają 7 żył (7-pinowe złącze danych), natomiast kable PATA to płaskie taśmy z 40 (lub 80) przewodami. W praktyce SATA używa po jednym kablu dla każdego urządzenia, natomiast do magistrali PATA podłączało się zwykle dwa urządzenia równolegle (master/slave) na jednym kablu.
Główne zalety SATA
- Wyższe prędkości przesyłu danych: standardy SATA ewoluowały — SATA I (1,5 Gbit/s / ~150 MB/s), SATA II (3,0 Gbit/s / ~300 MB/s) i SATA III (6,0 Gbit/s / ~600 MB/s).
- Smuklejsze kable: cienkie, elastyczne przewody poprawiają przepływ powietrza wewnątrz obudowy, co ułatwia chłodzenie.
- Hot-plug: obsługa podłączania i odłączania urządzeń "w locie" (bez wyłączania systemu), o ile płyta główna i system operacyjny to wspierają.
- Niższe zakłócenia elektromagnetyczne: transmisja szeregowa zmniejsza interferencje w porównaniu z równoległym PATA.
- Funkcje zaawansowane: np. NCQ (Native Command Queuing) poprawiające wydajność przy wielu równoległych operacjach dyskowych.
Złącza i zasilanie
SATA stosuje oddzielne złącza: 7-pinowe do danych oraz 15-pinowe złącze zasilające (zawierające linie +3.3V, +5V i +12V). PATA używało 40-pinowego złącza sygnałowego (szeroka taśma) oraz 4-pinowego złącza Molex do zasilania. Zmiana złącza zasilania i mniejszy przewód danych to jedna z przyczyn prostszej instalacji oraz lepszego ułożenia kabli.
Kompatybilność i ograniczenia
Kontrolery SATA są zwykle wstecznie kompatybilne z wcześniejszymi generacjami SATA — urządzenie i kontroler pracują z prędkością najwolniejszego ogniwa (np. dysk SATA II podłączony do portu SATA III ograniczy się do 3 Gbit/s). Istnieją też adaptery i mostki pozwalające podłączyć napędy PATA do portów SATA (i odwrotnie), ale takie rozwiązania mogą ograniczać funkcjonalność (brak hot-plug, brak NCQ itp.).
Praktyczne różnice i zastosowania
- Długość kabla: maksymalna zalecana długość kabla SATA to ok. 1 m, podczas gdy standardowe taśmy PATA miały ograniczenie praktyczne ok. 18 cali (~46 cm) w typowych konfiguracjach płyty głównej.
- Wydajność: przyrost prędkości w kolejnych wersjach SATA uczynił go wystarczającym dla wielu dysków HDD i większości dysków SSD SATA, jednak nowoczesne SSD NVMe (PCIe) przewyższają SATA III pod względem szybkości.
- Zastosowania: Od około 2015 r. większość komputerów stacjonarnych i laptopów korzysta z interfejsu SATA. Systemy wbudowane i rozwiązania przemysłowe wciąż często używają PATA ze względu na długą żywotność projektów i dostępność istniejących urządzeń.
Podsumowanie
SATA to współczesny standard połączeń dysków oferujący lepsze prędkości, prostsze okablowanie, obsługę hot-plug i mechanizmy optymalizujące pracę dysku w porównaniu z równoległym PATA. PATA pozostaje jednak spotykany w starszych i specjalistycznych zastosowaniach. Przy wyborze napędu warto zwrócić uwagę na wersję SATA (I/II/III), typ złącza zasilania i ewentualne ograniczenia wynikające z używanego kontrolera lub adapterów.
Dysk twardy z podłączonym Serial ATA. Czerwony kabel po lewej stronie jest kablem danych, a ten po prawej stronie zasilającym.
Standardowa wtyczka SATA (powyżej); złącza na płycie głównej (czerwone, poniżej).
Technologia i prędkości przesyłu danych
Sygnały elektryczne przesyłane na magistrali równoległej zbudowanej z kilku przewodów będą wpływać na siebie nawzajem, jeśli zwiększy się prędkość przesyłu. Zjawisko to znane jest jako przesłuchy. Innym problemem związanym z PATA jest to, że zakończenie magistrali nie jest określone. Serial ATA wykorzystuje niskonapięciową sygnalizację różnicową, co pozwala uniknąć większości z tych problemów.
Serial ATA używa kodowania 8B/10B. Oznacza to, że 10 bitów jest używanych do przesyłania 8 bitów. Pierwszy standard SATA używał prędkości transferu 1,5 GBit/s (lub 1,2 GBit/s użytecznej prędkości danych). Jest to tylko nieznacznie szybsze niż ostatni standard PATA (ATA/133). Późniejsze standardy podwajały tę szybkość, przy prawie każdej rewizji. Podane wartości są prędkościami transferu, z powodu sygnalizacji, prędkość użytkowa jest o 25% niższa.
Inne zalety to fakt, że kable SATA są znacznie łatwiejsze w obsłudze niż kable PATA. Niektóre dyski SATA można również podłączać i odłączać podczas pracy komputera. Nazywa się to hot swapping. Wreszcie, niektóre dyski obsługują technologię zwaną "Native Command Queueing". Oznacza to, że dysk może zmienić kolejność poleceń, które ma wykonać, aby były one wykonywane szybciej.
Od pierwszej wersji, SATA jest wystarczająco szybki dla dysków twardych. Dane muszą być odczytywane z kilku miejsc na dysku. Pomiędzy tymi miejscami urządzenie elektroniczne służące do odczytu i zapisu musi zostać przesunięte. Nawet w obecnych napędach nie odbywa się to na tyle szybko, aby 1,2 GBit/s stanowiło problem.
Kable używane do podłączenia dysków: Na górze PATA, 80 żył, w środku PATA 40 żył, poniżej (niebieski) SATA
Rewizje
Od 2016 roku istnieje pięć różnych rewizji standardu SATA.
| Nazwa(-y) urzędowa(-e) | Zwany również | szybkość transmisji danych netto | |
| 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 to wersja standardu SATA, która wykorzystuje ten sam protokół, co PCI Express. Obecne dyski półprzewodnikowe (SSD) są w stanie nasycić standard SATA III, określony na 6 GBit/s. Z tego powodu wprowadzono SATA Express. Z tego powodu wprowadzono SATA Express.
Zgodność
Różne wersje standardu Serial ATA są ze sobą kompatybilne. Oznacza to, że starsze urządzenia mogą pracować na nowszym kontrolerze, ale będą one obsługiwać tylko funkcje i prędkość standardu, dla którego zostały zbudowane. Analogicznie, urządzenia zbudowane dla nowszego standardu mogą pracować na starszym kontrolerze. W tym przypadku czynnikiem ograniczającym jest kontroler, a niektóre z nowszych funkcji mogą nie być obsługiwane. Kontroler SAS (Serial Attached SCSI) jest kompatybilny z dyskami SATA, ale kontroler SATA nie jest kompatybilny z dyskami SAS.
Na poziomie systemu operacyjnego, urządzenia SATA i PATA mogą wyglądać tak samo. Na poziomie fizycznym są one jednak niekompatybilne.
Złącza
Aby urządzenia korzystające z SATA były użyteczne, muszą być podłączone do płyty głównej. Jest to prawdopodobnie najbardziej widoczna różnica pomiędzy SATA i PATA. Dyski SATA mają dwa różne złącza, jedno złącze służy do przesyłania danych, a drugie do przesyłania zasilania. W niektórych przypadkach, oba zostały połączone w jeden kabel, aby podłączyć dyski zewnętrzne. Normalnym przypadkiem jest jednak użycie dwóch różnych złączy. Niektóre złącza mogą być zablokowane w miejscu.
Złącze zasilania
Złącze standardowe
PATA określa, że zasilanie jest przekazywane za pomocą 4 pinowego złącza Molex. W przypadku SATA, to złącze. 4 pinowe złącze Molex było również używane do zasilania napędów dyskietek. SATA zmieniło to złącze. W przypadku SATA, złącze zasilania i złącze danych wyglądają podobnie, ale złącze zasilania jest szersze niż złącze danych. Standardowe złącze zasilania ma 15 pinów. Jest ono używane do standardowych napędów 3,5-calowych i 2,5-calowych.
Złącze typu Slimline i micro connector
Mniejsze obudowy mogą również korzystać z mniejszego złącza zasilania, ma ono sześć pinów i wycięcie na kod. Dla mniejszych dysków dostępne jest złącze z 8 pinami. Wcięcie kodowe zapewnia, że złącze zasilania nie może być podłączone do wtyczki, która przenosi dane.
· 
Sześciopinowe wąskie złącze zasilania SATA
· 
Tył napędu optycznego z interfejsem SATA slimline
· 
1,8-calowy (46 mm) dysk twardy micro SATA z ponumerowanymi stykami danych i zasilania na złączu.
Złącze danych
Podobnie jak w przypadku złącza zasilania, istnieją różne wersje złącza danych, przeznaczone do różnych zastosowań. Standardowe złącze ma 7 pinów i jest używane dla dysków 3,5" i 2,5". Najczęściej spotykane inne formaty to mSATA i M.2 (lub NGFF).
· 
Standardowe złącze używane dla napędów 3,5" i 2,5".
· 
Dysk SSD mSATA na wierzchu 2,5-calowego dysku SATA
· 
Porównanie wielkości dysków SSD mSATA (po lewej) i M.2 (rozmiar 2242, po prawej)
eSATA i eSATAp
eSATA to wersja SATA, która jest używana do podłączania dysków zewnętrznych. Jego wtyczki są bardziej wytrzymałe, a kable bardziej odporne. Na tym rynku SATA konkuruje z innymi standardami, takimi jak USB czy Firewire. Wiele dysków zewnętrznych to standardowe dyski SATA w zewnętrznej obudowie. Aby móc komunikować się przez USB lub Firewire, potrzebna jest dodatkowa karta elektroniczna. Karta ta dokonuje translacji pomiędzy SATA a zewnętrznym interfejsem. W przypadku korzystania z eSATA, translacja nie jest konieczna. Korzystanie z USB lub Firewire może mieć jednak inne korzyści.
Istnieje również wersja eSATA o nazwie eSATAp. Łączy ona w sobie piny USB, SATA oraz złącza zasilania. Dzięki temu możliwe jest bezpośrednie podłączenie dysków SATA lub USB na zewnątrz, za pomocą tylko jednego kabla. Oprócz danych, przez ten kabel przesyłane jest również zasilanie, więc nie jest konieczne dodatkowe podłączenie zasilania.
Porty SATA na dysku: Krótki port po lewej stronie służy do przesyłania danych, długi po prawej stronie służy do zasilania.
Standardowy kabel zasilający SATA
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest SATA?
A: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) to standard, który został zdefiniowany w celu podłączenia urządzeń pamięci masowej lub napędów optycznych do komputera.
P: Jaki standard był używany przed SATA?
O: Najczęściej stosowany standard, który był wcześniej nazywany ATA lub IDE, został przemianowany na PATA.
P: Czym różnią się kable SATA i PATA?
O: Główna różnica między nimi leży w kablach; kable SATA mają siedem żył, podczas gdy kable PATA mają ich 40 lub 80.
P: Czy w komputerach stacjonarnych powszechnie stosuje się SATA?
O: Od 2022 roku prawie wszystkie komputery stacjonarne mają interfejs SATA.
P: Czy istnieją komputery, które nadal używają PATA?
A: Tak, niektóre stare komputery nadal używają PATA i są one wykorzystywane głównie w zastosowaniach przemysłowych i systemach wbudowanych.
P: Czy laptopy mają zazwyczaj interfejs SATA?
O: Nie, niektóre laptopy nie mają interfejsu SATA; mają interfejs M.2 NVME do podłączenia dysków SSD NVME, które są oparte na standardzie PCIE. Niektóre laptopy mają również wbudowaną pamięć flash.
P: Czy w przyszłości laptopy będą nadal korzystać z SATA?
O: Najprawdopodobniej nie; w przyszłości laptopy (i niektóre komputery) będą wymieniać swoje obecne interfejsy na dyski SSD M.2 NVME zamiast korzystać z SATA.
Przeszukaj encyklopedię