Serial Advanced Technology Attachment (SATA) は、ストレージ デバイス (HDD、SSD、および光学式ドライバー) をマザーボードに接続できるインターフェイスです。
基本的に、SATA は PATA の代替品です。パラレル通信（複数ビットのデータを運ぶ）を採用。さらに、それらは今日、HDD と SSD の両方のデファクト スタンダードになっています。
しかし、導入以来、いくつかのリビジョンがあり、最新のものは SATA 3.5 です。.同じことに関して、この記事では、これらのバージョンの違いと、最新のものに切り替えるかどうかについて説明します。
SATA とは?
名前が示すように、 Serial Advanced Technology Attachment は、シリアル通信に基づいています。これは、データが一度に 1 ビットずつストレージ デバイスからコンピューターのマザーボードに転送されることを意味します。
これが、SATA を使用したデータ転送が中断や損傷の影響を受けにくい理由です。さらに、データ転送速度が高いことも、ほとんどのユーザーが他のストレージ デバイス インターフェースよりも SATA を好むもう 1 つの理由です。
SATA と PATA の比較
SATA 対 PATA コネクタ
以前は、Parallel Advanced Technology Attachment (PATA) に大きく依存していました。 IDE (Integrated Drive Electronics) として。伝えられるところによると、彼らは約 40 または 80 の導体リボン ケーブルを備えた 40 ピン構成を使用しています。
膨大な数のピン セットを備えたかさばるコネクタを除けば、データ転送速度も比較的低かった (最大 133 MB/秒)。また、ハード ドライブの RPM が増加するにつれて、PATA は支持されなくなり、最終的には SATA に取って代わられました。
基本的に、新しいテクノロジーはデータ転送速度の点で優れていました (150 MB/s)、データ破損率も大幅に減少しました。さらに、データ コネクタ ピンも40 ピンからわずか 7 ピンに減少しました。
さらに、SATA は 4 ピン モレックス電源コネクタをはるかに強力な 15 ピンに置き換えました。 SATA 電源コネクタ。その他の改善点には、ホットスワップ機能、消費電力の削減、および低価格が含まれます。
PATA と SATA の基本的な違いについては、以下の表をご覧ください。
<表>要因PATASATA通信モードParallelSerialデータ コネクタ太い導体の 40 ピン タイプリボン ケーブル7 ピン構成電源コネクタMolex (4 ピン)SATA コネクタ (15 ピン)データ転送速度 (MB/秒)60、100、133 (3 つのバージョン)150 、300、600 (3 回の改訂)ホットスワップ利用不可利用可能消費電力比較的高い比較的低いコスト比較的高い比較的低い
PATA とSATA
注: SATA と PATA は互換性がありませんが、両方のインターフェイスを備えた同じマシンに共存できます。したがって、SATA ポートしかないマザーボードに PATA ハード ドライブを接続する場合は、PATA から SATA へのコンバーターが必要です。
SATA インターフェイス アーキテクチャ
SATA の 5 つのアーキテクチャ レイヤー
SATA バス インターフェイスの種類に関係なく、動作メカニズムは同じです。物理層、リンク層、トランスポート層、コマンド層、アプリケーション層の 5 層のアーキテクチャがあります。
ここで、各層はその上の層にサービスを提供します: 物理層:このレイヤーにより、SATA デバイスがシステムによって確実に検出されます。さらに、帯域外 (OOB) シグナリングを使用したリンクの初期化、ビットレベルのエンコード、および物理的特性と電気的特性の両方の定義を担当します。リンク層: 物理層でのリンク確立後フレーム情報構造 (FIS) は、ここで SATA リンクを介して送信されます。さらに、EMI を低減し、データの整合性を証明する役割も果たします。トランスポート層: FIS がトランスポート層に送信されると、それぞれのフォーマットが定義されます。また、制御ヘッダーを追加し、リンク層にさらなる構築と送信を指示します。コマンド層: 名前が示すように、コマンド層は、一連のアクションを実行するために必要なコマンドをトランスポート層に提供します。 アプリケーション層: SATA アーキテクチャの最後の層は、SATA デバイスとやり取りするアプリケーション層です。基本的には、ATA コマンド全体を制御し、それらの適切な実行を保証するソフトウェアを表します。
SATA リビジョン
そうですね、PATA はほぼ 20 年間広く使用されていました。ただし、SATA に置き換えた後でも、RPM の高いストレージ デバイスで最適に動作するほどデータ転送速度は高くありませんでした。
したがって、ユーザーが最初のバージョンの SATA の置き換えを検討していたことは明らかでした。できるだけ早く。このように、SATA インターフェイスは消費者のニーズに合わせて何度も改訂されました。
残念ながら、シリアル ATA ワーキング グループは 3.5 以降の次の改訂に取り組んでいません。そのため、このレガシー プロトコル標準が、おそらく NVMe などの新しいテクノロジーに置き換えられる可能性が非常に高くなります。詳細については、SATA と NVMe の違いに関する他の記事をご覧ください。
SATA または SATA 1
SATA、SATA 1、または SATA-I は 2003 年に導入されました。最初のリビジョン「1.0a」は、パラレル ATA テクノロジを置き換えるためだけに作成されました。
先に進むと、データ転送速度が改善されました PATA よりも速くなりましたが、最終的には比較的高速な 2 番目のリビジョンに置き換えられました。また、前述のように、ストレージ デバイスを回路基板に簡単に接続できる高度な電源およびデータ コネクタを導入しました。
さらに、SATA 1.0 には弱いマザーボード ポートがあり、簡単に接続できました。壊れやすい。実際、ほとんどのユーザーは、ソケットに接続する際の頻繁な接続の緩みや振動の問題に不満を感じていました.
長所: PATA よりも全体的に優れたテクノロジーストレージ デバイスとマザーボード ポートの両方でより簡単な接続 SATA との前方互換性2 と 3 短所: わずか 1 年で SATA 2 に置き換えられた SATA 2 と 3 の両方よりも遅く、安全性に劣る弱いコネクタ今日ではめったに見つからない
SATA 2
SATA 1 以来これは SATA 2 または SATA-II と名付けられ、より優れたデータ転送速度、帯域幅スループット、さらに を備えています。 1.0 に欠けていた NCQ 実装を導入しました。
さらに、この世代は2 回改訂されました (2005 年の 2.5 と 2007 年の 2.6)。コネクタのさらなる改善のために、 NCQ プライオリティ、NCQ アンロードなど。
長所: 全体的に SATA よりも優れています。 NCQ への SATA 1 との後方互換性 SATA 3 との前方互換性 短所: SATA 3 に置き換えられました。 、SATA 2 に取って代わりました。したがって、最近のほとんどのマザーボードには SATA 3 ポートが付属しています。
予想通り、第 3 世代のデータ転送速度ははるかに高速でした。さまざまな変更の中で、最も顕著なのは、コネクタがすぐに外れないようにするロック機構です。
さらに、SATA 3 または SATA-III は 5 つ改訂されました。 3.1 (2011)、3.2 (2013)、3.3 (2016)、3.4 (2018)、3.5 (2020) の各アップデートで新機能が追加されます。基本的に、改訂ごとにパフォーマンスが向上し、セカンダリ ストレージ デバイスの統合が改善されました。
長所: 最高の SATA 世代ロック機構の導入SATA 1 と 2 の両方との後方互換性 短所: NVMeSoon よりも低速で安全性が低いため、NVMe インターフェイスに置き換えられます
違いは何ですか? SATA vs SATA 2 vs SATA 3
3 世代の SATA について理解できたところで、次はそれらの主な違いについて詳しく見ていきましょう。
一般的に、SATA、SATA 2 、および SATA 3 は、ヘッダー ラベル、データ転送速度、NCQ 実装、ロック機構、データ コネクタ、および電源コネクタが異なります。このセクションでは、これらの各要素について簡単に説明します。
データ転送速度
データ転送速度によって、SATA インターフェイスの速度が決まります。基本的に、これは HDD または SSD からホスト コンピュータに移動するデータの量として定義できます。
そうですね、データ転送速度は 3 世代の SATA 間の最も重要な違いです。実際、この要因は最速の SATA バージョンを決定するのに役立ちます。
伝えられるところによると、第 1 世代の SATA (SATA-I) は PATA に取って代わり、150 MB/秒 (1.5 Gb) のコード化されていないデータ転送速度を持っています。/s)。これは、8 ビット ワードが 10 ビット シンボルに変換される 8b/10b エンコーディングによって可能になります。
次に、第 2 世代 SATA、別名 SATA-II または SATA 2 にはネイティブデータ転送速度は第 1 世代のちょうど 2 倍、つまり 300 MB/秒 (3.0 Gb/秒) で、8b/10b エンコーディングも考慮されています。
最後に、SATA 3も 8b/10b エンコード方式を使用し、ネイティブ データ転送速度は 600 MB/秒 (6.0 Gb/秒) です。したがって、第 3 世代が他の 2 つのリビジョンよりもはるかに高速であることは明らかです。
外観
マザーボードのポート ラベルをチェックして SATA の世代を識別
外観に移ると、SATA ケーブルとコネクタはまったく同じに見えます。それにもかかわらず、マザーボードの製造元は、異なる SATA 世代を区別するために、さまざまな色のケーブル (赤、青、黄、黒、オレンジ) を製造しています。
ただし、ケーブル コネクタには目に見える違いがあります。 SATA 1 と 2 はまったく同じように見えますが、SATA 3 にロック機構が追加されているため、前の 2 つとは異なります。
SATA 1、2、または 3 のいずれであっても、すべてを同じマザーボードヘッダー。したがって、ポートを識別する唯一の方法は、ポート ラベルを確認することです。
SATA 2 の場合、SATA 2_2、SATA2_5、SATA2_3 などの表示を見つけることができます。同様に、 SATA 3 の場合、SATA 3_3、SATA 3、SATA 3_5 などの表示を見つけることができます。ただし、2000 年代初頭のコンピューターを使用している場合、ラベルが SATA とだけ刻印されていることがわかります。つまり、それらは第 1 世代に属します。.
NCQ の実装
NCQ を実装していない SATA と NCQ を実装している SATA の比較
SATA 1 では、この機能は使用できませんでした。つまり、不要なヘッド移動がありました。メント。これによりパフォーマンスが低下し、HDD または SSD は簡単に消耗していました (ただし、PATA よりは優れています)。
ただし、SATA 2 と 3 は両方ともこのプロトコルを使用して、ストレージ ドライブが 有効な順序を自己決定します。これにより、ヘッドの回転数が大幅に減少し、NCQ を実装していない SATA 1 よりも同じ作業がはるかに高速に行われました。
これをより迅速に理解するために、上の図を見てみましょう。 SATA 1 では、ドライブ ヘッドが 3 回回転してタスクを実行し、より長いパスを取ります。一方、NCQ が実装された SATA 2 および 3 では、ドライブ ヘッドは 2 回だけ回転し、同じタスクを完了するためにより短いルートをたどります。
データ コネクタ
SATA 1、2、および 3 のデータ コネクタはすべて同一に見えますが、これらの機能は明確に区別されます。
まあ、SATA 1 と 2 の間に顕著な違いはありません。しかし、SATA 3.0 リビジョンでは、フォイルでシールドされた 2 つの差動ペアの使用が開始され、伝送ラインに大きな利点がもたらされました。基本的に、これによりケーブルの配線が容易になり、驚くほどコストも削減されます。
電源コネクタ
データ コネクタとは異なり、シリアル ATA ワーキング グループは、電源コネクタ。最初のリビジョンは 2.6 バージョンで採用され、ノートブックの光学ドライブやその他の小さな要素で使用されるスリムなコネクタを作成しました。
さらに、2.6 リビジョンも マイクロ SATA と、大幅に薄型化された別個のマイクロデータ コネクタを導入しました。ただし、これは 1.8 インチのハードディスク ドライブのみを対象としていました。
さらに、リビジョン 3.3 では、3 番目のピンに PWDIS を採用し、POWER DISABLE モードに出入りできるようにしました。これにより、SAS 仕様との互換性も確保されました。
最後に、SATA 1 の以前のバージョンには、PATA ケーブルと互換性のあるモレックス コネクタも付属していました。ただし、これは SATA 1 の最近のバージョンから削除され、現在は見つかりません。
SATA 電源ケーブルの接続方法については、別の記事を参照してください。
ロック機構
SATA 3 コネクタのメタル ロック クリップ
SATA 1 データ コネクタの主な問題は、ロック機構がないために簡単に抜けてしまうことでした。 SATA 2 ではコネクタが改善されましたが、接続を安全にするロックがまだありませんでした。
しかし、SATA 3 では特殊な金属ロック クリップが導入され、ケーブルが簡単に抜けないようになっています。さらに、ケーブルの偶発的な紛失を防ぐために、右または左に曲がったコネクタもあります。
上の図に示すように、リビジョン 2.0 にはロック機構が付属していませんでした。一方、SATA 3.0 には小さな金属製のバネがあり、ジャックがマザーボードとストレージ デバイスのポートにしっかりと取り付けられます。
SATA、SATA 2、および SATA 3 の類似点
前述のように、SATA 1、2、および 3 は類似の動作メカニズムを持ち、 同じアーキテクチャ。さらに、データ コネクタと電源コネクタのピン構成も同じままです。
まず、データ コネクタの幅は 8 mm で、合計 7 つのピン (3 つのグランドと 4 つのピン) があります。データライン (A+、A-、B+、B-)。一方、電源コネクタは比較的幅が広く、15 ピン構成 (電源ライン 9 本、グランド 5 本、スタガー アクティビティ用 1 本) です。興味深いことに、新しいマザーボードのボックスには、これらの SATA ケーブルが 2 ～ 4 本付属しています。
SATA データおよび電源コネクタのピン構成
ただし、スリムラインおよびマイクロ電源コネクタのピンは大幅に削減されています。それにもかかわらず、動作メカニズムは同じままです。
先に進むと、すべての SATA 世代にオプションのホットプラグ インターフェースがあります。ただし、有効にするには、対応するホスト デバイスと OS が必要です。
最後に、すべての SATA リビジョンは上位および下位互換です。これは、SATA 2 および 3 ポートで SATA 1 ケーブルを使用するか、SATA 1 および 3 ポートで SATA 2 ケーブルを使用し、1 および 2 ポートで SATA 3 ケーブルを使用できることを意味します。
注意:
strong> 従来のサポートにもかかわらず、ポートとケーブルの世代の違いにより、最高速度のキャパシティが低下します。たとえば、SATA 2 ポートで SATA 3 コネクタを使用している場合、ストレージ デバイスは SATA 2 の機能に制限されます。
SATA 3 に切り替える必要がありますか?
SATA 1 または 2 は SATA 3 ポートで読み取りおよび書き込み機能を効率的に実行できるため、SATA 3 に切り替える代わりにそれらを引き続き使用できます。
同様に、SATA 1 および 2 ケーブルを使用したい場合は、SATA 3 コネクタのロック メカニズムを見逃すことになります。
さらに、HDD で SATA 2 または 3 を使用してもまったく問題ありません。どちらも、ほとんどのハード ドライブでサポートされる最大速度をサポートするからです。ただし、 SSD の速度は通常 500 MB/秒であり、最大限に活用するには、SATA 3 を使用することをお勧めします。
したがって、マザーボードが SATA 2 しかサポートしていない場合でも、 SATA 3 ポートを追加する場合は、拡張カードを使用して簡単に追加できます。
したがって、SATA 3 へのアップグレードを計画している場合は、以下の最終的な比較表を見て、自分で判断してください。
