Serial ATA (SATA) – mitä se on, ero PATA:han ja tulevaisuus
Tutustu Serial ATA (SATA):n toimintaan, eroihin PATA:han, kaapeliratkaisuihin ja siihen, miten M.2 NVMe korvaa SATA:n tallennuksen tulevaisuudessa.
Serial ATA (SATA eli Serial Advanced Technology Attachment) on tallennuslaitteiden ja optisten asemien liittämiseen tarkoitettu rajapintastandardi, jota käytetään laajasti pöytä- ja palvelintietokoneissa. SATA korvasi pitkälti aiemman rinnakkaisen ATA/IDE-standardin, joka tunnetaan nykyään yleisesti PATA:ksi. Peruserot näkyvät sekä kaapeloinnissa että toiminnallisessa arkkitehtuurissa: SATA käyttää 7-johtimista datakaapelia ja tarjoaa jokaiselle laitteelle oman point-to-point-yhteyden, kun taas PATA käytti leveää 40–80-johtimista nauhakaapelia ja jakoi yhden kanavan useamman laitteen kesken.
Mikä SATA on ja miksi sitä käytetään
SATA on suunniteltu korvaamaan PATA modernimpana, nopeampana ja joustavampana liitäntävaihtoehtona. Se mahdollistaa yksittäisen aseman kiinnittämisen emolevylle suoraan, tukee hot-plug-toimintoa (asemien liittäminen ja irrottaminen käynnissä olevasta järjestelmästä) ja tarjoaa siistimmän kaapeloinnin, mikä parantaa ilmanvaihtoa ja helpottaa kokoonpanoa.
Tekniset tiedot ja siirtonopeudet
- SATA I (1.5 Gbit/s) – noin 150 MB/s teoreettinen maksiminopeus.
- SATA II (3.0 Gbit/s) – noin 300 MB/s.
- SATA III (6.0 Gbit/s) – noin 600 MB/s; yleisin nykylaitteissa.
SATA on taaksepäin yhteensopiva: uudempi ohjain toimii usein vanhemman laitteen kanssa, mutta siirtonopeus rajoittuu hitaimman osapuolen mukaan. SATA käyttää differentiaalista siirtoa ja protokollia, kuten AHCI (Advanced Host Controller Interface), joka tarjoaa toimintoja kuten NCQ (Native Command Queuing) ja tehokkaamman levyresurssien hallinnan. Nykyään NVMe-levyt, jotka käyttävät PCIe-väylää ja uutta protokollaa, tarjoavat huomattavasti nopeamman vasteajan ja läpimenon kuin SATA-SSD:t.
Fyysinen liitäntä ja kaapelit
- Dataliitin: 7-pinninen pieni liitin (SATA-data).
- Virtaliitin: 15-pinninen liitin, joka sisältää jännitteet ja maadoituksen.
- Kaapelien enimmäispituus tavallisesti ~1 metri, mikä rajoittaa sijoittelua koteloon tai kotelosta ulos.
SATA-kaapelit ovat kapeampia ja joustavampia kuin PATA:n leveät ribbon-kaapelit, mikä parantaa ilmanvirtauksia ja helpottaa kaapelinhallintaa koteloissa. On olemassa myös erikoisversioita, kuten eSATA ulkoisiin koteloihin ja mSATA (pienikokoisille SSD-levyille), sekä fyysisesti pienemmät liittimet kannettavissa laitteissa.
Eroja PATA:han (IDE)
- Kaapelit: SATA 7-johtiminen vs. PATA 40/80-johtiminen nauhakaapeli.
- Topologia: SATA on point-to-point (yksi laite per kaapeli), PATA jakoi yhden kaapelin kahdelle laitteelle (master/slave-asetukset).
- Ilmankierto ja tilaustyö: SATA:n ohuet kaapelit parantavat kotelon ilmankiertoa ja komponenttien jäähdytystä.
- Konfigurointi: PATA vaati hyppy- tai kaapeliasetuksia kahden laitteen jakamiseksi yhdellä kanavalla; SATA:ssa tällaista ei yleensä tarvita.
Lisäominaisuudet ja yhteensopivuus
SATA tukee toimintoja kuten NCQ ja hot-plug, ja se on helppo yhdistää ulkoisiin koteloihin USB–SATA-sillan kautta. Monet emolevyt tarjoavat useita SATA-portteja, jolloin useita HDD- tai SSD-asemia voidaan liittää samanaikaisesti. Vaikka SATA-SSD:t ovat nopeampia kuin mekaaniset HDD:t, ne jäävät usein jälkeen NVMe PCIe -asemille erityisesti satunnaislukunopeuksissa ja pienissä vasteajoissa.
Käyttö nykyään ja tulevaisuus
Vuodesta 2022 lähtien lähes kaikissa pöytätietokoneissa on SATA-liitäntä ja SATA III on yleisin. PATA-liitäntä on nykyään harvinainen ja esiintyy vain vanhemmissa tai hyvin erikoistuneissa järjestelmissä, kuten teollisuussovelluksissa ja joissain sulautetuissa järjestelmissä. Kannettavissa tietokoneissa ja ohuissa laitteissa SATA-kiintolevyt ovat yhä harvinaisempia: monet modernit koneet käyttävät M.2-paikkoja NVMe-SSD-levyille tai integroitua flash-muistia.
Tulevaisuudessa SATA:n rooli muuttuu entistä enemmän kysynnän mukaan: se säilyy laajalti käytössä HDD-levyille ja edullisille 2,5" SSD-asemille, mutta nopeammissa tallennustarpeissa ja kannettavissa laitteissa markkina siirtyy yhä enemmän PCIe/NVMe-pohjaisiin ratkaisuihin. Joitakin väylä- ja liitäntävariantteja, kuten U.2 tai SATA Express, kehitettiin yhdistämään PCIe ja SATA-ominaisuuksia, mutta laajempi siirtymä PCIe/NVMe-pohjaisiin ratkaisuihin on näkynyt selkeämpänä suuntana.
Yhteenveto
SATA on ollut tärkeä askel tallennusliitäntöjen kehityksessä: se on yksinkertainen, luotettava ja riittävän nopea moniin käyttötarkoituksiin. Vaikka tavoitteena on siirtyä yhä nopeampiin protokolliin kuten NVMe/PCIe, SATA pysyy edelleen laajalti käytettynä erityisesti mekaanisille asemille ja edullisille SSD-ratkaisuille.
Tavallinen SATA-pistoke (yllä); emolevyn liittimet (punainen, alla).
Kiintolevy, johon on liitetty Serial ATA. Vasemmalla oleva punainen kaapeli on datakaapeli ja oikealla oleva kaapeli syöttää virtaa.
Teknologia ja siirtonopeudet
Useista johdoista koostuvassa rinnakkaisessa väylässä siirrettävät sähköiset signaalit vaikuttavat toisiinsa, jos siirtonopeutta lisätään. Tätä ilmiötä kutsutaan ristikkäisääneksi. Toinen PATA:n ongelma on se, että väylän päättymistä ei ole määritelty. Serial ATA käyttää matalajännitteistä differentiaalista signalointia, jolla vältetään useimmat näistä ongelmista.
Serial ATA käyttää 8B/10B-koodausta. Tämä tarkoittaa, että 8 bitin siirtämiseen käytetään 10 bittiä. Ensimmäisessä SATA-standardissa käytettiin 1,5 Gbit/s siirtonopeutta (tai 1,2 Gbit/s käyttökelpoista tiedonsiirtonopeutta). Tämä on vain hieman nopeampi kuin viimeinen PATA-standardi (ATA/133). Myöhemmät standardit kaksinkertaistivat tämän nopeuden lähes jokaisessa tarkistuksessa. Nämä arvot ovat siirtonopeuksia, sillä signaloinnin vuoksi käyttökelpoinen nopeus on 25 prosenttia pienempi.
Muita etuja ovat SATA-kaapelit, joita on paljon helpompi käsitellä kuin PATA-kaapeleita. Jotkin SATA-asemat voidaan myös kytkeä ja irrottaa tietokoneen ollessa käynnissä. Tätä kutsutaan kuumavaihtamiseksi. Lisäksi jotkin asemat tukevat tekniikkaa nimeltä "Native Command Queueing". Tämä tarkoittaa sitä, että asema voi järjestää käskyjen tekemisen järjestyksen uudelleen niin, että se saadaan tehtyä nopeammin.
Ensimmäisestä versiosta lähtien SATA on ollut riittävän nopea kiintolevyille. Tiedot on luettava useista aseman paikoista. Paikkojen välillä lukemiseen ja kirjoittamiseen käytettävää elektroniikkalaitetta on siirrettävä. Tämä ei tapahdu tarpeeksi nopeasti edes nykyisillä asemilla, joten 1,2 Gbit/s on ongelma.
Asemien liittämiseen käytettävät kaapelit: keskellä PATA 40 johtoa, alla (sininen) SATA.
Tarkistukset
Vuodesta 2016 lähtien SATA-standardista on tehty viisi eri versiota.
| Virallinen nimi (viralliset nimet) | Kutsutaan myös nimellä | nettodatanopeus | |
| Gbit/s | Mbyte/s | ||
| Sarja-ATA 1,5 Gbit/s | SATA I | 1.20 | 150 |
| Serial ATA 3.0 Gbit/s, SATA Revision 2.x -standardi | SATA II, SATA-300 | 2.40 | 300 |
| Serial ATA 6,0 Gbit/s, SATA Revision 3.x -standardi | 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, SATA Express 16,0 Gbit/s (PCIe 4.0). | 15.76 | 1,969 | |
SATA Express
SATA Express on SATA-standardin versio, joka käyttää samaa protokollaa kuin PCI Express. Nykyiset SSD-asemat (solid state drives) pystyvät käyttämään SATA III:a, joka on määritelty 6 Gbit/s:n nopeudeksi. Tästä syystä on otettu käyttöön SATA Express.
Yhteensopivuus
Serial ATA -standardin eri versiot ovat yhteensopivia keskenään. Tämä tarkoittaa, että vanhempia laitteita voidaan käyttää uudemmalla ohjaimella, mutta ne tukevat vain sen standardin ominaisuuksia ja nopeutta, jota varten ne on rakennettu. Vastaavasti uudempaa standardia varten rakennettuja laitteita voidaan käyttää vanhemmassa ohjaimessa. Tällöin ohjain on rajoittava tekijä, ja joitakin uudempia toimintoja ei ehkä tueta. SAS-ohjain (Serial Attached SCSI) on yhteensopiva SATA-asemien kanssa, mutta SATA-ohjain ei ole yhteensopiva SAS-asemien kanssa.
Käyttöjärjestelmän tasolla SATA- ja PATA-laitteet voidaan saada näyttämään samalta. Fyysisellä tasolla ne ovat kuitenkin yhteensopimattomia.
Liittimet
Jotta SATA-liitäntää käyttäviä laitteita voidaan käyttää, ne on liitettävä emolevyyn. Tämä on luultavasti näkyvin ero SATA:n ja PATA:n välillä. SATA-asemissa on kaksi erilaista liitintä: toinen liitin on tiedonsiirtoa varten ja toinen liitin virransiirtoa varten. Joissakin tapauksissa molemmat on yhdistetty yhteen kaapeliin ulkoisten asemien liittämiseksi. Normaalitapauksessa käytetään kuitenkin kahta eri liitintä. Jotkin liittimet voidaan lukita paikoilleen.
Virtaliitin
Standardiliitin
PATA:n mukaan virta siirretään 4-napaisen Molex-liittimen avulla. SATA:ssa tämä liitin. 4-nastaista Molex-liitintä on käytetty myös levykeasemien virran syöttämiseen. SATA muutti tämän liittimen. SATA:ssa virtaliitin ja dataliitin näyttävät samankaltaisilta, mutta virtaliitin on leveämpi kuin dataliitin. Vakiovirtaliittimessä on 15 pinniä. Sitä käytetään tavallisissa 3,5 tuuman ja 2,5 tuuman asemissa.
Slimline- ja mikroliitin
Pienemmät muotokertoimet voivat käyttää myös pienempää virtaliitintä, Siinä on kuusi nastaa ja koodauspistoke. Pienempiä asemia varten on olemassa 8-nastainen liitin. Koodauspistokkeella varmistetaan, että virtaliitintä ei voi kytkeä pistokkeeseen, joka siirtää dataa.
· 
Kuusinastainen ohut SATA-virtaliitin
· 
SATA-pohjaisen optisen aseman takaosa
· 
1,8 tuuman (46 mm) micro SATA -kiintolevy, jonka liittimessä on numeroidut data- ja virtanastat.
Dataliitin
Kuten virtaliittimestä, myös dataliittimestä on olemassa erilaisia versioita eri sovelluksia varten. Standardiliittimessä on 7 nastaa, ja sitä käytetään 3,5" ja 2,5" -asemissa. Yleisimmät muut muotokertoimet ovat mSATA ja M.2 (tai NGFF).
· 
M.2 (2242) solid-state-drive (SSD), joka on kytketty USB 3.0 -sovittimeen ja liitetty tietokoneeseen.
· 
2,5-tuumainen Serial ATA -kiintolevyasema
· 
mSATA SSD
· 
Vakioliitin, jota käytetään 3,5" ja 2,5" asemille.
· 
mSATA SSD 2,5 tuuman SATA-aseman päälle.
· 
mSATA- (vasen) ja M.2- (koko 2242, oikea) SSD-asemien kokovertailu.
eSATA ja eSATAp
eSATA on SATA:n versio, jota käytetään ulkoisten asemien liittämiseen. Sen pistokkeet ovat kestävämpiä ja kaapelit kestävämpiä. Näillä markkinoilla SATA kilpailee muiden standardien, kuten USB:n tai Firewiren, kanssa. Monet ulkoiset asemat ovat tavallisia SATA-asemia ulkoisessa kotelossa. USB- tai Firewire-yhteyttä varten tarvitaan ylimääräinen elektroniikkalevy. Tämä levy huolehtii SATA:n ja ulkoisen liitännän välisestä yhteydestä. Kun käytetään eSATAa, kääntämistä ei tarvita. USB:n tai Firewiren käytöllä voi kuitenkin olla muita etuja.
On myös olemassa eSATA-versio nimeltä eSATAp. Siinä yhdistyvät USB:n, SATA:n ja virtaliittimen nastat. Tämä mahdollistaa SATA- tai USB-asemien liittämisen suoraan ulkoisesti vain yhdellä kaapelilla. Datan lisäksi myös virta siirretään tätä kaapelia pitkin, joten ylimääräistä virtaliitäntää ei tarvita.
Tavallinen SATA-virtakaapeli
aseman SATA-portit: Vasemmalla olevaa lyhyttä porttia käytetään tiedonsiirtoon ja oikealla olevaa pitkää porttia virransyöttöön.
Kysymyksiä ja vastauksia
Q: Mikä on SATA?
V: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) on standardi, joka on määritelty tallennuslaitteiden tai optisten asemien liittämiseksi tietokoneeseen.
K: Mitä standardia käytettiin ennen SATAa?
V: Yleisimmin käytettyä standardia kutsuttiin aiemmin ATA:ksi tai IDE:ksi; sen nimi on muutettu PATA:ksi.
K: Miten SATA:n ja PATA:n kaapelit eroavat toisistaan?
V: Suurin ero näiden kahden välillä on kaapeleissa; SATA-kaapeleissa on seitsemän johdinta, kun taas PATA-kaapeleissa on 40 tai 80 johdinta.
K: Onko SATA yleisessä käytössä pöytätietokoneissa?
V: Vuodesta 2022 lähtien lähes kaikissa pöytätietokoneissa on SATA-liitäntä.
K: Onko tietokoneita, joissa käytetään edelleen PATA-liitäntää?
V: Kyllä, joissakin vanhoissa tietokoneissa käytetään edelleen PATA:ta, ja niitä käytetään lähinnä teollisuussovelluksissa ja sulautetuissa järjestelmissä.
K: Onko kannettavissa tietokoneissa yleensä SATA-liitäntä?
V: Ei, joissakin kannettavissa tietokoneissa ei ole SATA-liitäntää; niissä on M.2 NVME -liitäntä, johon voidaan liittää PCIE-standardiin perustuvia NVME SSD-asemia. Joissakin kannettavissa tietokoneissa on myös sulautettu flash-muisti.
K: Käytetäänkö kannettavissa tietokoneissa SATA-liitäntää myös tulevaisuudessa?
V: Todennäköisesti ei; tulevaisuudessa kannettavat tietokoneet (ja jotkin tietokoneet) korvaavat nykyiset liitännät M.2 NVME SSD-asemilla SATA-käytön sijasta.
Etsiä