シリアルATA

マザーボードとハードディスクドライブ(HDD)を接続するための技術であり、基本的にはケースの中で使用されるものである。

従来のパラレルATAの後継として使われるようになり、普及した。

時を経て、ハードディスクドライブ(HDD)からSSDへと移行すると、それまでのシリアルATAでは速度が足らなくなり、高速化された後継SATA Expressが登場した。しかしこちらはすぐ廃れ、これを著している時点でSATA Expressを搭載したマザードードなど既になく、代わりに普及しているのがMini PCIeを更に小型化した拡張スロット規格である「M.2」である。

また、SATA Expressと同じコネクターを用い、ホットプラグにも対応するU.2(旧称SFF-8639)を拡張カードとして提供する製品もあり、いずれにせよSSDでシリアルATAは徐々に使われなくなっている。

従来のATA(IDE)は、8または16ビットのパラレル伝送方式を用いていた。

シリアルATAではその名の通り、シリアル伝送方式が採用されているのが最大の特徴である。

パラレルからシリアルに変わったため、物理的な仕様も大きく変更されている。

ATAはまずIDEとして作られたが、この当時はST-506という製品の互換品が主に使われていた。このインターフェイスは、実はシリアルだった。

現在でこそ、シリアルインターフェイスの高速化技術は確立されているが、当時の技術力ではシリアルの高速化にも限界があった。そこで、ST-506のコントローラーICであるWD1003とレジスターレベルで互換性のある、パラレルインターフェイスのIDEが作られたのがパラレルATAの始まりなのである。

時代は流れインターフェイスの高速化は進んだものの、やがてパラレルによる転送速度向上が技術的な上限に達し、更なる高速化が困難となってきた。また、幅の広い邪魔なケーブルによるエアーフローの悪化など色々な問題が出て来るに至り、ATAは再びシリアル化されることになった。

但しシリアルとは言っても、大昔のST-506のものとは、全く無関係である。上位のプロトコルはATAのものを維持し、物理層は最新の技術を導入することになった。

作業部会である「シリアル ATA ワーキング・グループ」が2000(平成12)年2月に発足し、2000(平成12)年11月に最初の版「シリアルATA 1.0」と、今後のロードマップを発表した。

その後「シリアル ATA Ⅱ ワーキング・グループ」が発足、後にSATA-IO(Serial ATA International Organization)へと改名し、現在に至っている。

仕様書では、バージョン(Version)ではなくリビジョン(Revision)の呼称が使われている。

シリアルATA ⅡやシリアルATA Ⅲなどの呼称は通称であり、公式には使われていない。

• シリアルATA 1.0
• シリアルATA 1.0a
• シリアルATA 2.0
• シリアルATA 2.5 (Serial ATA Revision 2.5)
• シリアルATA 2.6 (Serial ATA Revision 2.6)
• シリアルATA 3.0 (Serial ATA Revision 3.0)
• シリアルATA 3.1 (Serial ATA Revision 3.1)
• シリアルATA 3.2 (Serial ATA Revision 3.2)
• シリアルATA 3.3 (Serial ATA Revision 3.3)
• シリアルATA 3.4 (Serial ATA Revision 3.4)

シリアルATAの最初の版である。

1.5Gbps(実効速度150Mバイト/秒)の転送速度を実現。

何らかの改訂が行なわれたようだが、詳細は不明。

1.0aに対する拡張仕様の通称。正式な仕様化は2.5から。

• 3.0Gbps(実効速度300Mバイト/秒)の転送速度(2倍速)に対応
• NCQ(Native Command Queuing) (高速化技術)
• AHCI
• eSATA(External Serial ATA)
• 1口のSATAポートを複数に増やすPort Multiplier
• 端末1台に対して複数のパスを持てるようになるPort Selector
• ホットプラグ
• 標準15ピン電源端子に、スピンアップ制御機能をオプション扱いで追加

SATA 1.0aとSATA 2の拡張仕様を統合した。

仕様書は、SATA-IO会員なら無料、非会員でも25ドルで提供されている。

• スリムケーブルとコネクター
• Mini SATAケーブルとコネクター (内蔵/外付け用マルチレーン)
• Micro SATAコネクター (1.8インチHDD向け)
• NCQ機能の強化 (優先度、アンロード)

AMDのサウスブリッジSB850にまず搭載され、2010(平成22)年3月3日に発表された。Intelは遅れ、2011(平成23)年の製品から実装する計画としている。

実際に、AMD 890GX/SB850搭載マザーボードや、このマザーボードでの利用が想定されたSATA 3.0対応SSDなども出荷されている。

• 6.0Gbps(実効速度600Mバイト/秒)の転送速度(4倍速)に対応
• デジタルコンテンツアプリケーション向けのNCQアイソクロナス転送
• 未処理NCQコマンドのホスト処理および管理の最適化
• 電源管理機能の改善
• 1.8インチ以下の小型ストレージデバイス向け小型LIF(low insertion force)コネクター
• ノートPC向けの、厚さ7mm薄型光学ドライブ用コネクター
• INCITS ATA8-ACS規格への準拠

• SATA Universal Storage Module(USM)の標準化
• Queued Trim Command(QTC) (SATA SSDで、通常動作に影響を与えずにTRIMコマンドを実行する)
• Required Link Power Management
• Zero-Power Optical Disk Drive(ZP-ODD)
• mSATA auto-detect technologyで、mSATA専用コネクターを不要とした

• SATA Expressへの対応
• M.2への対応
• SSHDへの対応
• 3.3V電源の廃止 (空いた3ピン中2ピンは予備、1ピンはPower Disable端子に変更(正式には3.3以降対応))

• Shingled magnetic recording (SMR) 対応
• Power Disable対応 (従来の3.3V電源線を別目的に利用する)
• Transmitter Emphasis Specification

• Durable /Ordered Write Notification
• Device Temperature Monitoring (デバイス温度監視)
• Device Sleep Signal Timing (デバイススリープ信号のタイミング)

コネクターの形状がパラレルATAから変更されたのは半ば当然であるが、そのコネクター形状の仕様は概ね統一されている。現在は小型規格が登場し3種類の非互換のコネクターがあるが、最初に既定された標準のコネクターが広く使われており、3.5インチHDDと2.5インチHDDで同じケーブルを使用できる。

コネクター自体は二つが1セットになっており、次のコネクターで構成される。

• 信号用 (7ピン)
• 給電用 (15ピン[標準]、6ピン[スリムライン]、9ピン[マイクロ])

現在は、3種類の大きさのコネクターが規定されている。

• Standard SATA (3.5インチHDDと2.5インチHDD向け)
• Mini SATA (Mini SATA仕様の薄型光学ドライブ等)
• Micro SATA (1.8インチHDD向け)

シリアルATAでは電源と信号で別々のコネクターとするが、後継のSATA Expressではまとめて1個としたコネクターを使う。

信用号コネクターは7ピンで、平衡伝送でデータを送る。7ピンは、A+/A−/B+/B−と、3本のGND線から構成される。AとBは、それぞれ送信用、受信用として用いられる。

ホットプラグに対応するため、GNDが先に接触する設計となっている。

信号用コネクターのピン配列は、次の通り。

ノッチ側が7番である。

シリアルATA 信号用ケーブル