Hvad er SATA (Serial ATA)? Forklaring, PATA-forskelle og NVMe-fremtid

Lær hvad SATA er, forskellene til PATA og hvorfor M.2 NVMe SSD'er er fremtiden — en klar, kort guide til lagergrænseflader og valg af drev.

Serial ATA (SATA eller Serial Advanced Technology Attachment) er en udbredt standard til at forbinde lagerenheder og optiske drev til en computer. SATA erstattede den ældre parallelle ATA-standard, ofte kaldet PATA, og adskiller sig bl.a. ved brug af tynde serielle kabler (7 ledere) i stedet for brede ribbon-kabler (40 eller 80 ledere). Hvor PATA normalt havde flere enheder på samme kabel (master/slave), bruger SATA ét kabel pr. enhed, hvilket gør kabelføring enklere og forbedrer luftstrømmen i kabinetter.

SATA-generationer og hastigheder

• SATA I (1.5 Gbit/s) — teoretisk op til 150 MB/s efter overhead.
• SATA II (3.0 Gbit/s) — teoretisk op til ca. 300 MB/s; introducerede funktioner som NCQ (Native Command Queuing).
• SATA III (6.0 Gbit/s) — teoretisk op til ca. 600 MB/s; den mest udbredte version i moderne stationære computere og mange bærbare.

Disse tal er teoretiske bus-hastigheder; reelle overførselshastigheder er lavere pga. protokol- og enhedsoverhead. SATA er bagudkompatibel: en SATA III‑disk kan normalt bruges i en SATA II‑port (dog med nedsat hastighed).

Fysiske stik, kabler og begrænsninger

• Dataforbindelse: 7-pin SATA data-stik (tyndt kabel), maks kabel-længde typisk ~1 meter.
• Strømforsyning: 15-pin SATA strømstik (3.3V/5V/12V pins); mange eksterne kabelfrigivere bruger USB–SATA bridges.
• Formfaktorer: 3,5" (hovedsageligt HDD), 2,5" (HDD og SSD) og adaptere til eksterne løsninger.

SATA understøtter også hot-plugging (tilslutning/frakobling mens systemet kører) hvis bundkort og operativsystem konfigureres korrekt.

Egenskaber og moderne funktioner

• NCQ (Native Command Queuing) forbedrer ydeevne ved flere samtidige I/O-forespørgsler.
• TRIM understøttes af SATA SSD'er via operativsystemet for at opretholde ydelse over tid.
• AHCI (Advanced Host Controller Interface) er en standarddriver-model for SATA, der muliggør funktioner som NCQ og hot-plug. AHCI er dog designet til serial ATA og ikke optimeret til de meget lavere latenstider i NVMe-enheder.
• Port multipliers og RAID-kontrollere kan udvide antallet af SATA-drev eller tilbyde redundans/ydeevneforbedringer.

Forskelle mellem SATA og PATA

• Kabel og signal: SATA bruger serielle signaler via smalle kabler (7 ledere), PATA brugte parallelle signaler via brede ribbon-kabler (40/80 ledere).
• Enhedstopologi: Én enhed pr. SATA-kabel vs. typisk to enheder pr. PATA-kabel (master/slave).
• Hastighed og skalerbarhed: SATA indførte højere hastigheder og bedre skalering; PATA havde fysiske og elektriske begrænsninger.
• Fysisk plads og airflow: SATA‑kabler optager mindre plads og giver ofte bedre airflow i kabinetter sammenlignet med PATA-ribbon.

PATA findes stort set ikke i nye pc'er i dag, men kan stadig findes i ældre maskiner, industrielle systemer og visse indlejrede applikationer.

Sammenligning med NVMe og PCIe

• NVMe (Non-Volatile Memory Express) kører over PCI Express (PCIe) og er designet til moderne flashhukommelse; det leverer betydeligt højere throughput og lavere latenstid end SATA/ AHCI.
• Formfaktor: NVMe findes ofte som M.2 eller U.2; mange moderne bærbare bruger kun M.2 NVMe-porte og undlader traditionelle SATA-stik.
• Fremtid: NVMe forventes at blive standarden for højtydende interne lagerenheder, især i bærbare og avancerede stationære systemer. SATA forbliver dog relevant til mekaniske harddiske, kapacitets‑orienterede SSD'er og ældre udstyr.

Hvor finder man SATA i dag?

• Stationære computere: næsten alle moderne desktops (pr. 2022) har stadig SATA-porte til HDD/SSD og optiske drev.
• Bærbare computere: mange nyere modeller (især ultrabooks) dropper SATA til fordel for M.2 NVMe SSD'er; nogle har dog stadig 2,5" SATA-bay.
• Industrielle og indlejrede systemer: ældre PATA-systemer kan stadig findes, men SATA bruges også bredt til kompatibilitet og lagerudvidelse.
• Eksterne drev: USB–SATA bridges bruges til eksterne HDD/SSD-løsninger.

Nogle bærbare bruger desuden integreret flashhukommelse i stedet for traditionelle drev. I mange tilfælde vil SATA forsvinde fra bærbare maskiner til fordel for M.2 NVMe, men SATA forbliver udbredt til lagring med højt kapacitetsbehov og i billige/systemer, der prioriterer pris over maksimal ydelse.

Praktiske råd

• Vil du have maksimal hastighed og laveste latenstid til system- og applikationsdisk? Vælg NVMe (M.2/PCIe) hvor bundkortet understøtter det.
• Skal du have stor kapacitet til lav pris (arkivering, backups, lager)? Traditionelle 3,5" SATA-HDD'er er stadig et godt valg.
• Ved opgradering: tjek bundkortets porte (SATA vs. M.2/PCIe) og om strøm- og kabelføring passer i kabinettet.
• Brug af SATA-SSD i ældre maskiner kan alligevel give mærkbar forbedring sammenlignet med gamle HDD'er.

Konklusion

SATA har været en robust, enkel og omkostningseffektiv grænseflade til lagerenheder i mange år. Mens NVMe over PCIe tager føringen for højtydende lagring, er SATA stadig relevant til store og billige lagerenheder, samt i systemer hvor kompatibilitet og pris er vigtigere end maksimal ydelse. For vestående og industrielle installationer samt mange desktops er SATA fortsat almindeligt, men udviklingen peger mod en gradvis overgang til M.2 NVMe i bærbare og højtydende systemer.

Indlejrede systemer og ældre maskiner kan stadig bruge PATA, men i almindelige stationære pc'er er SATA normen pr. 2022.

Teknologi og overførselshastigheder

Elektriske signaler, der overføres på en parallel bus bestående af flere ledninger, vil påvirke hinanden, hvis overførselshastigheden øges. Dette fænomen er kendt som crosstalk. Et andet problem med PATA er, at bussens afslutning ikke er specificeret. Serial ATA anvender differentiel signalering med lav spænding, hvorved de fleste af disse problemer undgås.

Serial ATA bruger 8B/10B-kodning. Det betyder, at der bruges 10 bit til at overføre 8 bit. Den første standard for SATA anvendte en overførselshastighed på 1,5 GBit/sekund (eller 1,2 GBit/sekund anvendelig datahastighed). Dette er kun lidt hurtigere end den sidste PATA-standard (ATA/133). Senere standarder fordoblede denne hastighed ved næsten hver revision. Disse værdier er overførselshastigheder; på grund af signalering er den anvendelige hastighed 25 % lavere.

Andre fordele er, at SATA-kabler er meget nemmere at håndtere end PATA-kabler. Nogle SATA-drev kan også tilsluttes og frakobles, mens computeren er i gang. Dette kaldes hot swapping. Endelig understøtter nogle drev en teknologi, der kaldes "Native Command Queueing". Det betyder, at drevet kan omarrangere rækkefølgen af det, det får besked på at gøre, så det bliver gjort hurtigere.

Siden den første version har SATA været hurtig nok til harddiske. Dataene skal læses fra en række steder på drevet. Mellem disse steder skal den elektroniske enhed, der bruges til at læse og skrive, flyttes. Selv med de nuværende drev sker dette ikke hurtigt nok, så de 1,2 Gbit/s udgør et problem.

 
Kabler, der bruges til at tilslutte drev: Øverst: PATA, 80 ledninger, i midten: PATA 40 ledninger, nederst (blå): SATA  

Forbindelser

For at kunne bruges skal de enheder, der bruger SATA, være tilsluttet bundkortet for at kunne bruges. Dette er nok den mest synlige forskel mellem SATA og PATA. SATA-drev har to forskellige stik, den ene forbindelse er til overførsel af data, og den anden forbindelse er til overførsel af strøm. I nogle tilfælde er begge dele blevet kombineret i ét kabel for at tilslutte eksterne drev. Det normale tilfælde er dog, at der anvendes to forskellige stik. Nogle stik kan låses på plads.

Strømforsyningsstik

Standard-stik

PATA har specificeret, at strømmen overføres ved hjælp af et 4-polet Molex-stik. Med SATA er dette stik. Det 4-pins Molex-stik er også blevet brugt til strømforsyning af diskettedrev. SATA ændrede dette stik. Med SATA ligner strømkontakten og datastikket hinanden, men strømkontakten er bredere end datastikket. Standardstrømkontakten har 15 stifter. Den bruges til standard 3,5 tommer og 2,5 tommer drev.

Slimline- og mikrostik

Mindre formfaktorer kan også bruge et mindre strømstik, der har seks stifter og et kodningshul. Til mindre drev findes der et stik med 8 stifter. Et kodningshul sikrer, at strømkontakten ikke kan forbindes med det stik, der overfører data.

·        

Et seks-stifts slimline SATA-stik til strømforsyning

·        

Bagsiden af et SATA-baseret slimline optisk drev

·        

En 46 mm (1,8 tommer) mikro-SATA-harddisk med nummererede data- og strømforsyningsstifter på stikket.

Datakontakt

Ligesom med strømstikket findes der forskellige versioner af datastikket til forskellige anvendelsesformål. Standardstikket har 7 stifter og bruges til 3,5" og 2,5" drev. De mest almindelige andre formfaktorer er mSATA og M.2 (eller NGFF).

·        

En M.2 (2242) SSD (Solid State-drive), der er tilsluttet USB 3.0-adapteren og tilsluttet computeren.

·        

En 2,5-tommers Serial ATA solid-state-drev

·        

En mSATA SSD

·        

Standardstik, der anvendes til 3,5" og 2,5" drev.

·        

En mSATA SSD oven på et 2,5-tommers SATA-drev

·        

Størrelsessammenligning af mSATA (til venstre) og M.2 (størrelse 2242, til højre) SSD'er

eSATA og eSATAp

eSATA er en version af SATA, som bruges til at tilslutte eksterne drev. Stikkene er mere robuste, og kablerne er mere robuste. På dette marked konkurrerer SATA med andre standarder som f.eks. USB eller Firewire. Mange eksterne drev er standard SATA-drev i et eksternt kabinet. For at kunne kommunikere via USB eller Firewire er det nødvendigt med et ekstra elektronisk kort. Dette kort oversætter mellem SATA og den eksterne grænseflade. Når der anvendes eSATA, er det ikke nødvendigt med nogen oversættelse. Brug af USB eller Firewire kan dog have andre fordele.

Der findes også en version af eSATA kaldet eSATAp. Den kombinerer USB-stiftene, SATA-stiftene og strømforsyningsstikket. Dette gør det muligt at tilslutte SATA- eller USB-drev direkte eksternt med kun ét kabel. Ud over dataene overføres strømmen også via dette kabel, så der er ikke behov for nogen ekstra strømforbindelse.

 
Standard SATA-strømkabel  


SATA-porte på et drev: Den korte port til venstre bruges til dataoverførsel, den lange port til højre bruges til strømforsyning.  

Spørgsmål og svar

Spørgsmål: Hvad er SATA?

Q: Hvad var den standard, der blev brugt før SATA?

Spørgsmål: Hvordan adskiller kablerne til SATA og PATA sig fra hinanden?

Spørgsmål: Er det almindeligt at desktopcomputere bruger SATA?

Spørgsmål: Er der computere, der stadig bruger PATA?

Spørgsmål: Har bærbare computere normalt en SATA-grænseflade?

Spørgsmål: Vil bærbare computere fortsat bruge SATA i fremtiden?

Søg efter bogstav