AlegsaOnline.com

Serial ATA | standaard die is gedefinieerd om opslagapparaten of optische stations aan te sluiten op een computer

Schrijver: Leandro Alegsa

28-12-2022

Serial ATA (SATA of Serial Advanced Technology Attachment) is een standaard die is gedefinieerd om opslagapparaten of optische stations aan te sluiten op een computer. De voorheen meest gebruikte standaard heette ATA of IDE; deze is omgedoopt tot PATA. Het belangrijkste verschil tussen de twee ligt in de kabels: SATA-kabels hebben zeven draden, PATA-kabels hebben er 40 of 80. Een ander verschil is dat er bij SATA één kabel is voor elk apparaat, terwijl bij PATA alle apparaten op dezelfde kabel zijn aangesloten.

Vanaf 2022 hebben bijna alle desktopcomputers een SATA-interface. PATA is tegenwoordig zeer zeldzaam, maar sommige oude computers gebruiken het nog steeds. Computers die nog PATA gebruiken, worden meestal gebruikt voor industriële toepassingen en ingebedde systemen. Sommige computers (meestal laptops) hebben geen SATA-interface. Zij hebben een M.2 NVME-interface voor het aansluiten van NVME SSD's die zijn gebaseerd op de PCIE-standaard. Sommige laptops hebben ook een ingebouwd flash-geheugen. SATA zal in de toekomst waarschijnlijk verdwijnen uit laptops (en sommige computers) en worden vervangen door M.2 NVME SSD's.

Standaard SATA-stekker (boven); aansluitingen op het moederbord (rood, onder).

Een harde schijf met Serial ATA aangesloten. De rode kabel links is de datakabel, de rechter levert de stroom.

Technologie en overdrachtssnelheden

Elektrische signalen die op een parallelle bus van verschillende draden worden overgedragen, beïnvloeden elkaar als de overdrachtssnelheid wordt verhoogd. Dit verschijnsel staat bekend als overspraak. Een ander probleem met PATA is dat de afsluiting van de bus niet is gespecificeerd. Seriële ATA maakt gebruik van differentiële signalering op laagspanning, waardoor de meeste van deze problemen worden vermeden.

Serial ATA gebruikt 8B/10B codering. Dit betekent dat 10 bits worden gebruikt voor de overdracht van 8 bits. De eerste SATA-standaard gebruikte een overdrachtssnelheid van 1,5 GBit/seconde (of 1,2 GBit/seconde bruikbare gegevenssnelheid). Dit is slechts iets sneller dan de laatste PATA-standaard (ATA/133). Latere normen verdubbelden deze snelheid, bij bijna elke revisie. Deze waarden zijn overdrachtssnelheden, door signalering ligt de bruikbare snelheid 25% lager.

Andere voordelen zijn dat SATA-kabels veel gemakkelijker te hanteren zijn dan PATA-kabels. Sommige SATA-schijven kunnen ook worden aangesloten en losgekoppeld terwijl de computer draait. Dit wordt "hot swapping" genoemd. Ten slotte ondersteunen sommige schijven een technologie genaamd "Native Command Queueing". Dit betekent dat de schijf de volgorde van de opdrachten kan aanpassen, zodat ze sneller worden uitgevoerd.

Vanaf de eerste versie was SATA snel genoeg voor harde schijven. De gegevens moeten worden gelezen vanaf een aantal locaties op de schijf. Tussen de locaties moet het elektronische apparaat voor het lezen en schrijven worden verplaatst. Zelfs bij de huidige schijven gebeurt dit niet snel genoeg, zodat de 1,2 Gbit/s een probleem vormt.

Kabels gebruikt om schijven aan te sluiten: Bovenaan, PATA, 80 draden, in het midden, PATA 40 draden, onderaan (blauw) SATA

Herzieningen

Vanaf 2016 zijn er vijf verschillende herzieningen van de SATA-standaard.

Officiële naam/namen	Ook wel	netto datasnelheid
Officiële naam/namen	Ook wel	Gbit/s	Mbyte/s
Seriële ATA 1,5 Gbit/s	SATA I	1.20	150
Serial ATA 3.0 Gbit/s, SATA Revisie 2.x	SATA II, SATA-300	2.40	300
Serial ATA 6.0 Gbit/s, SATA Revisie 3.x	SATA III, SATA-600	4.80	600
SATA Express 8,0 Gbit/s (PCIe 3.x), SATA Revisie 3.2		7.88	985
SATA Express 16,0 Gbit/s (PCIe 4.0), SATA Revisie 3.2		15.76	1,969

SATA Express

SATA Express is een versie van de SATA-standaard die hetzelfde protocol gebruikt als PCI Express. De huidige solid state drives (SSD's) kunnen SATA III, gespecificeerd op 6 Gbit/s, verzadigen. Daarom is SATA Express geïntroduceerd.

Compatibiliteit

Verschillende versies van de Serial ATA-standaard zijn compatibel met elkaar. Dit betekent dat oudere apparaten kunnen worden gebruikt op een nieuwere controller, maar dat zij alleen de functies en snelheid ondersteunen van de standaard waarvoor zij zijn gebouwd. Evenzo kunnen apparaten die voor een nieuwere standaard zijn gebouwd, werken op een oudere controller. In dit geval is de controller de beperkende factor, en worden sommige nieuwere functies mogelijk niet ondersteund. Een SAS-controller (Serial Attached SCSI) is compatibel met SATA-schijven, maar een SATA-controller is niet compatibel met SAS-schijven.

Op het niveau van het besturingssysteem kunnen SATA- en PATA-apparaten er hetzelfde uitzien. Op fysiek niveau zijn ze echter niet compatibel.

Connectoren

Om bruikbaar te zijn, moeten de apparaten die SATA gebruiken op het moederbord worden aangesloten. Dit is waarschijnlijk het meest zichtbare verschil tussen SATA en PATA. SATA-schijven hebben twee verschillende aansluitingen. De ene aansluiting is voor het verzenden van de gegevens en de andere voor het verzenden van de stroom. In sommige gevallen zijn beide in één kabel gecombineerd om externe schijven aan te sluiten. Normaal gesproken worden echter twee verschillende connectoren gebruikt. Sommige connectoren kunnen worden vergrendeld.

Stroomaansluiting

Standaard stekker

Bij PATA wordt de stroom doorgegeven via een 4-pins Molex-connector. Bij SATA wordt deze connector gebruikt. De 4-pins Molex-connector werd ook gebruikt om floppydrives van stroom te voorzien. SATA heeft deze connector veranderd. Bij SATA lijken de voedingsaansluiting en de gegevensaansluiting op elkaar, maar de voedingsaansluiting is breder dan de gegevensaansluiting. De standaard voedingsconnector heeft 15 pinnen. Hij wordt gebruikt voor standaard 3,5 inch en 2,5 inch schijven.

Slimline en micro-aansluiting

Kleinere vormfactoren kunnen ook een kleinere voedingsconnector gebruiken, met zes pinnen en een coderingsinkeping. Voor kleinere schijven is er een connector met 8 pinnen. Een coderingsinkeping zorgt ervoor dat de voedingsconnector niet kan worden aangesloten op de stekker die de gegevens overdraagt.

· A six-pin slimline SATA power connector

Een slimline SATA-stroomaansluiting met zes pennen

· The back of a SATA-based slimline optical drive

De achterkant van een SATA-gebaseerd slimline optisch station

· A 1.8-inch (46 mm) micro SATA hard drive with numbered data and power pins on the connector.

Een 1,8 inch (46 mm) micro SATA harde schijf met genummerde gegevens- en voedingspinnen op de connector.

Gegevensaansluiting

Net als bij de voedingsconnector zijn er verschillende versies van de dataconnector, voor verschillende toepassingen. De standaardconnector heeft 7 pinnen en wordt gebruikt voor 3,5" en 2,5" schijven. De meest voorkomende andere vormfactoren zijn mSATA en M.2 (of NGFF).

· An M.2 (2242) solid-state-drive (SSD) connected into USB 3.0 adapter and connected to computer.

Een M.2 (2242) solid-state-drive (SSD) aangesloten op een USB 3.0-adapter en aangesloten op de computer.

· A 2.5-inch Serial ATA solid-state drive

Een 2,5-inch Serial ATA solid-state drive

· An mSATA SSD

Een mSATA SSD

· Standard connector used for 3.5" and 2.5" drives.

Standaard connector gebruikt voor 3,5" en 2,5" schijven.

· An mSATA SSD on top of a 2.5-inch SATA drive

Een mSATA SSD bovenop een 2,5-inch SATA-schijf

· Size comparison of mSATA (left) and M.2 (size 2242, right) SSDs

Groottevergelijking van mSATA (links) en M.2 (grootte 2242, rechts) SSD's

eSATA en eSATAp

eSATA is een versie van SATA die wordt gebruikt om externe schijven aan te sluiten. De stekkers zijn robuuster en de kabels zijn steviger. Op deze markt concurreert SATA met andere standaarden, zoals USB of Firewire. Veel externe schijven zijn standaard SATA-schijven in een externe behuizing. Om te kunnen communiceren via USB of Firewire is een extra elektronische kaart nodig. Deze printplaat vertaalt tussen SATA en de externe interface. Bij gebruik van eSATA is geen vertaling nodig. Het gebruik van USB of Firewire kan echter andere voordelen hebben.

Er bestaat ook een versie van eSATA, eSATAp genaamd. Deze combineert de pinnen van de USB, die van SATA en die van de voedingsaansluiting. Dit maakt het mogelijk om SATA- of USB-schijven rechtstreeks extern aan te sluiten, met slechts één kabel. Naast de gegevens wordt ook de stroom via deze kabel doorgegeven, zodat er geen extra stroomaansluiting nodig is.

SATA-poorten op een schijf: De korte poort links wordt gebruikt voor het verzenden van gegevens, de lange poort rechts voor de stroomvoorziening.

Vragen en antwoorden

V: Wat is SATA?

A: SATA (Serial Advanced Technology Attachment) is een standaard die is gedefinieerd om opslagapparaten of optische stations aan te sluiten op een computer.

V: Wat was de standaard die vóór SATA werd gebruikt?

A: De meest gebruikte standaard vóór SATA heette ATA of IDE; deze is omgedoopt tot PATA.

V: Waarin verschillen de kabels van SATA en PATA?

A: Het belangrijkste verschil tussen de twee ligt in de kabels; SATA-kabels hebben zeven draden, terwijl PATA-kabels er 40 of 80 hebben.

V: Is het gebruikelijk dat desktopcomputers SATA gebruiken?

A: Vanaf 2022 hebben bijna alle desktopcomputers een SATA-interface.

V: Zijn er nog computers die PATA gebruiken?

A: Ja, sommige oude computers gebruiken nog PATA en worden meestal gebruikt voor industriële toepassingen en embedded systemen.

V: Hebben laptops meestal een SATA-interface?

A: Nee, sommige laptops hebben geen SATA-interface; zij hebben een M.2 NVME-interface voor het aansluiten van NVME SSD's die zijn gebaseerd op de PCIE-standaard. Sommige laptops hebben ook een ingebouwd flash-geheugen.

V: Blijven laptops in de toekomst SATA gebruiken?

A: Waarschijnlijk niet; in de toekomst zullen laptops (en sommige computers) hun huidige interfaces vervangen door M.2 NVME SSD's in plaats van SATA te gebruiken.