Nieuwe systemen gebruiken tegenwoordig Serial ATA (SATA) in plaats van het oudere PATA (Parallel ATA). SATA werkt met seriële datatransmissie en heeft een veel kleinere, flexibelere kabel. De nieuwste SATA-generatie — meestal aangeduid als SATA 6G — heeft een maximale doorvoersnelheid van ongeveer 600 MB/s, terwijl de snelste PATA maar tot 133 MB/s kwam.

Vroeger werd data bit per bit verzonden (serieel). Ingenieurs probeerden de snelheid op te voeren door meerdere bits tegelijk over meerdere draden te sturen (parallel). Dit vereiste echter brede kabels met veel aders.
Een 40-pins EIDE-ribbonkabel kon zo 16 bits tegelijk versturen, wat lang sneller leek dan serieel. Totdat low voltage differential (LVD) signalling zijn intrede deed. LVD-signalling werkt met kleine spanningsverschillen tussen twee draden, waardoor seriële transmissie opnieuw sneller werd dan de oude parallelle methode. Veel moderne interfaces, zoals SATA, hyperTransport bij AMD-processoren en (historisch) FireWire, maken gebruik van LVD-signalling.

Hieronder zie je de verschillende ‘generaties’ binnen de SATA-standaard. Hoewel het technisch nauwkeuriger is om te spreken van SATA 1.5G, SATA 3G en SATA 6G, gebruiken mensen vaak simpelweg “SATA I/II/III” of “SATA 150/300/600”.

Generatie	Bitsnelheid	Bytesnelheid	Namen
SATA 1	1,5 Gbit/s	~150 MB/s	SATA 1.5G, SATA 150
SATA 2	3,0 Gbit/s	~300 MB/s	SATA 3G, SATA 300
SATA 3	6,0 Gbit/s	~600 MB/s	SATA 6G, SATA 600

Wees erop bedacht dat SATA 3G niet hetzelfde is als SATA 3: SATA 3G (3,0 Gbit/s) is in feite SATA 2, terwijl SATA 3 (6,0 Gbit/s) dubbel zo snel is.

Historisch vormde de interface vaak een bottleneck: harde schijven konden intern sneller data verwerken dan hun interface toestond. Toen SATA 6G (6,0 Gbit/s) werd geïntroduceerd, overtrof die snelheid voor het eerst ruimschoots wat een mechanische schijf kan leveren. De meeste HDD’s halen immers hooguit ~150 MB/s (en in uitzonderlijke gevallen ~200 MB/s).

Waarom dan toch SATA 6G?
Omdat solid-state drives (SSD’s) veel sneller kunnen werken dan HDD’s. Ze hebben geen bewegende onderdelen en sommige SATA-SSD’s halen ~500–550 MB/s, dus die interface van 600 MB/s wordt écht benut.

Hoewel SATA-SSD’s een forse snelheidswinst leveren ten opzichte van HDD’s, zijn er nóg snellere SSD-oplossingen op de markt:

• NVMe (Non-Volatile Memory Express) is een protocol dat speciaal is ontworpen voor flashopslag. Waar SATA via de (langzamere) AHCI-protocolstack communiceert, gebruikt NVMe rechtstreeks de PCI Express (PCIe)-bus. Hierdoor kunnen NVMe-SSD’s in praktijk meerdere gigabytes per seconde aan data doorvoeren, ver voorbij de limiet van 600 MB/s bij SATA.
• M.2 is een form factor, een kleine reep printplaat waar SSD-chips op zitten. Een M.2-aansluiting kan werken met:
  • SATA-protocol (dan is de snelheid maximaal ~600 MB/s), of
  • NVMe-protocol over PCIe (kan oplopen tot 3,5 GB/s of zelfs hoger, afhankelijk van de PCIe-generatie).

Veel moderne laptops en desktops maken gebruik van M.2-slots. Let er daarbij op of het slot SATA, NVMe of beide protocollen ondersteunt. De snelste M.2-SSD’s communiceren via PCIe 3.0, 4.0, of zelfs 5.0 (voor de allernieuwste generaties) en kunnen daarmee doorvoersnelheden van 7 GB/s of meer halen.

SATA-kabels zijn veel kleiner dan de oude parallele ribbon-kabels. Ze hebben een L-vormige connector (sleutel) en tellen in totaal zeven aders. De maximumlengte is ~1 meter. In plaats van een master/slave-configuratie (bij PATA) sluit je iedere SATA-schijf afzonderlijk aan op een eigen poort op het moederbord.

Hier zie je vijf SATA-poorten op een moederbord. Elke poort kan naar één SATA-apparaat leiden.
De blauwe en zwarte kleuren op het moederbord staan vaak voor verschillende snelheden (bv. SATA 6G vs. 3G), maar er is geen universele standaard voor kleurcodering.

Een SATA-stroomconnector heeft 15 pinnen, maar in totaal slechts 5 echte geleiders. De extra pins worden gebruikt om te kunnen schakelen tussen 3,3 V, 5 V en 12 V en om aarding te verdubbelen. De breedte van de connector is groter dan de datakabel en ook duidelijk L-vormig:

Alle SATA-versies zijn hot-swappable. De aarding maakt eerst contact bij het aansluiten, waardoor de hardware niet beschadigt. Bij mechanische PATA-schijven moest je vroeger altijd het systeem uitzetten bij het verwisselen.
In praktijk is hot-swapping bij desktops niet zo gangbaar, maar bij servers is het dat des te meer. Met speciale bays kun je een drive eenvoudig verwisselen zonder de kast open te maken.

---