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シリアルATA対応のハードディスクにケーブルが接続された状態。左のピンク色の幅広のケーブルがデータケーブル、右の4本が電源ケーブル。シリアルATA対応のハードディスクシリアルATA拡張カード

シリアルATA（SATA、Serial ATA、シリアルエーティーエー、エスエーティーエー[1]、エスアタ[2]、サタ[2]）とは、コンピュータにHDD、SSDや光学ドライブを接続する為のインタフェース規格である。2010年時点において、SCSIやパラレルATAに代わって主流となっている。英語ではセイタまたはサタと発音する[3]。
概要

半二重1.5Gb/s・3 Gb/s・6 Gb/sの転送速度を持つ3つの規格があり、いずれも互換性がある。異なる規格を接続した場合、低い性能に合わせて機能する。ただし、内蔵機器用、外部機器用、小型機器用でコネクタが異なりこれらは物理的に接続できない。

上記規格は一般にそれぞれ「シリアルATA 1・2・3」(Serial ATA I/II/III) とも呼ばれるがこれは公式な規格名称ではない。規格番号と性能は必ずしも一致しないこと[4]から通称ではなく「SATA 6Gb/s」のような表記が求められている[5]。規格仕様自体を特定したいときは「Serial ATA Revision 3.0」のように表記する。
経緯

旧規格のATA（パラレルATA）はデータを複数の信号線に分割して転送するため、クロックスキュー（伝送経路間に起きる信号のずれ）が発生する。分割されたデータを再結合するには全ての経路でデータの到着を待つ必要がある。この待ち時間が転送速度向上の制限となっていた。SATAはこれを解決するため信号を分割せず一つの経路で転送する規格として誕生した。

シリアルATA ワーキンググループが2000年2月に発足。2000年11月にSerial ATA Revision 1.0が発表された。2007年頃（第三世代、後のSerial ATA Revision 3.0）までの大まかな開発予定も示された。なお最初はUltra SATA/1500の名で規格が発表された[6]。

シリアルATA 2 ワーキンググループ(Serial ATA II Working Group)の発足は2002年2月。「シリアルATA 2」(Serial ATA II) という間違った通称はこの組織名に由来する。本来は組織名であって規格を指す言葉ではなかった[5]。後にSerial ATA International Organization (SATA-IO) へと改名。

また当初シリアルATA 2とは、NCQという特定の機能や転送速度3 Gb/sを表すという誤解があった[4]。実際には機能と速度が別々の規格であり特定部分のみを採用した製品も可能である[4]。2005年、このような誤解を避けるためこれらを単一規格にまとめたSerial ATA Revision 2.5が発表された[4]。
パラレルATAとの違い

信号経路のシリアル化

ホットスワップ[注釈 1]への対応[4]

通信速度の向上。UDMA6の133.3 MB/sから150 MB/sに

ケーブル長が最大45.7 cmから1 mに延長[4]。外付け用の規格eSATAでは2 m

信号伝送の電圧が5 Vから0.5 Vに低減 (LVDS技術を採用)。消費電力と信号干渉の低減、ケーブル長の延長を実現

80芯40ピンコネクターのフラットケーブルを7ピンのケーブルへ簡略化。配線の取り回しやコンピュータ内部のエアフローを改善[4]

コネクタ部も変更。これにより両者の互換性は絶たれた (パラレルATAのマザーボードにシリアルATAのデバイスは接続できずその逆も不可)

変換アダプタも販売されているが仕様が大きく異なるため正常に利用出来る保証は無い（特にATAPIデバイス[7]）


マスタースレーブ接続の廃止。1本のケーブルに1台のデバイスを接続するようになった

2003年以前のマスタースレーブ前提のOSでは誤動作する可能性もあるがチップセットで吸収できる場合が多い。パラレルATAのエミュレートモードやデバイスドライバで補う


USB同様にホストコントローラのレジスタインタフェースは規格範囲外になった (ホストコントローラのAHCI規格はシリアルATAと独立)

パラレルATAでも明示的な規定はなかったが「タスクファイル」を実際のレジスタと見做す実装がほとんどであった


リンクレイヤはパラレルATA同等の機能。パラレルATAのレジスタインタフェースをエミュレートするホストコントローラを容易に実装可能

インテルのICH（I/O コントローラー・ハブ）が実例


電源及び信号コネクタの物理寸法と配置が規格化。デバイスメーカを問わず共通のバックプレーンに直接着脱できる

Advanced Host Controller Interface

Advanced Host Controller Interface (AHCI) は、Serial ATA Revision 2.0 と密接な関連があるがホストコントローラーの独立した規格でありシリアルATA規格には含まれない。

シリアルATA対応のホストコントローラーの内、動作モードに"AHCI"やIDEエミュレーションモード（"IDE"や"PATA"などと表記）を持つものがある。これら動作モードではオペレーティングシステムやデバイスドライバを正しく設定する必要がある[注釈 2]。
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トポロジ

エンコード
物理層では8b/10bエンコードを行うためデータリンク帯域は物理レートの80%となる。（例：SATA 3 Gb/sでの実効転送速度は2.4 Gb/s、300 MB/s）
リビジョン
Serial ATA Revision 1.0 (1.5 Gbit/s, 150 MB/s, Serial ATA-150)

物理転送速度 - 半二重1.5 Gb/s

実効転送速度[注釈 3] - 半二重1.2 Gb/s (150 MB/s)

インターフェイス名 - First generation

Serial ATA Revision 1.0a

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2003年1月7日にリリース
Serial ATA Revision 2.0 (3 Gbit/s, 300 MB/s, Serial ATA-300)

Serial ATA Revision 1.0aを基に拡張したもの。Serial ATA Revision 1.0a策定後から2004年頃までにとりまとめられた技術的な拡張全体を指す。