SATA

تتطلب مواصفات Serial ATA أن تكون أجهزة SATA قادرة على التوصيل السريع ؛ أي أن الأجهزة التي تستوفي هذه المواصفات قادرة على إدخال أو إزالة جهاز من أو إلى موصل اللوحة الخلفية (الذي يجمع بين الإشارة والطاقة) أثناء تشغيله. بعد الإدخال، يتم تهيئة الجهاز ثم يعمل بشكل طبيعي. اعتمادًا على نظام التشغيل، قد تتم تهيئة المضيف أيضًا، مما يؤدي إلى التبديل السريع . لا يشترط أن يكون المضيف والجهاز في حالة خمول لإتمام عملية الإدخال والإزالة بأمان، مع العلم أنه قد يتم فقدان البيانات غير المكتوبة عند انقطاع التيار الكهربائي.

على عكس PATA، يدعم كل من SATA وeSATA التوصيل السريع أثناء التشغيل. ومع ذلك، تتطلب هذه الميزة دعمًا مناسبًا على مستوى المضيف والجهاز (محرك الأقراص) ونظام التشغيل. بشكل عام، تلبي أجهزة SATA متطلبات التوصيل السريع على مستوى الجهاز، وتدعم معظم محولات SATA المضيفة هذه الوظيفة. ^{[ 1 ]}

بالنسبة لـ eSATA، يتم دعم التوصيل السريع في وضع AHCI فقط. أما وضع IDE فلا يدعم التوصيل السريع. ^{[ 12 ]}

واجهة التحكم المضيف المتقدمة (AHCI) هي واجهة تحكم مضيف مفتوحة المصدر، نشرتها شركة إنتل وتستخدمها ، وقد أصبحت معيارًا فعليًا . تتيح هذه الواجهة استخدام ميزات SATA المتقدمة، مثل التوصيل السريع وترتيب الأوامر الأصلي (NCQ). إذا لم يتم تفعيل AHCI بواسطة اللوحة الأم ومجموعة الشرائح، فإن وحدات تحكم SATA تعمل عادةً في وضع "محاكاة IDE ^{" ، الذي لا يسمح بالوصول إلى ميزات} الجهاز غير المدعومة بمعيار ATA (المعروف أيضًا باسم IDE).

غالبًا ما تعمل برامج تشغيل أجهزة ويندوز المصنفة كـ SATA في وضع محاكاة IDE ما لم تُحدد صراحةً أنها تعمل في وضع AHCI، أو وضع RAID ، أو وضع مُقدم من برنامج تشغيل خاص ومجموعة أوامر تُتيح الوصول إلى الميزات المتقدمة لـ SATA قبل شيوع AHCI. تدعم الإصدارات الحديثة من مايكروسوفت ويندوز ، وماك أو إس إكس ، وفري بي إس دي ، ولينكس بدءًا من الإصدار 2.6.19، ^{[ 13 ]} بالإضافة إلى سولاريس وأوبن سولاريس ، وضع AHCI، بينما لا تدعمه أنظمة التشغيل الأقدم مثل ويندوز إكس بي . حتى في هذه الحالات، قد يكون برنامج تشغيل خاص قد صُمم خصيصًا لشريحة معينة، مثل شريحة إنتل. ^{[ 14 ]}

Revision 1.0a^[2] was released on January 7, 2003. First-generation SATA interfaces, now known as SATA 1.5 Gbit/s, communicate at a rate of 1.5 Gbit/s, and do not support Native Command Queuing (NCQ). Taking 8b/10b encoding overhead into account, they have an actual uncoded transfer rate of 1.2 Gbit/s (150 MB/s). The theoretical burst throughput of SATA 1.5 Gbit/s is similar to that of PATA/133, but newer SATA devices offer enhancements such as NCQ, which improve performance in a multitasking environment.

During the initial period after SATA 1.5 Gbit/s finalization, adapter and drive manufacturers used a "bridge chip" to convert existing PATA designs for use with the SATA interface. Bridged drives have a SATA connector, may include either or both kinds of power connectors, and, in general, perform identically to their native-SATA equivalents.^[16]

As of April 2010, the fastest 10,000 rpm SATA hard disk drives could transfer data at maximum (not average) rates of up to 157 MB/s,^[17] which is beyond the capabilities of the older PATA/133 specification and also exceeds the capabilities of SATA 1.5 Gbit/s.

SATA revision 2.0 was released in April 2004, introducing Native Command Queuing (NCQ). It is backward compatible with SATA 1.5 Gbit/s.^[18]

Second-generation SATA interfaces run with a native transfer rate of 3.0 Gbit/s that, when accounted for the 8b/10b encoding scheme, equals to the maximum uncoded transfer rate of 2.4 Gbit/s (300 MB/s). The theoretical burst throughput of the SATA revision 2.0, which is also known as the SATA 3 Gbit/s, doubles the throughput of SATA revision 1.0.

All SATA data cables meeting the SATA spec are rated for 3.0 Gbit/s and handle modern mechanical drives without any loss of sustained and burst data transfer performance. However, high-performance flash-based drives can exceed the SATA 3 Gbit/s transfer rate; this is addressed with the SATA 6 Gbit/s interoperability standard.

قدمت منظمة SATA-IO الدولية (Sata-IO) مسودة مواصفات  الطبقة الفيزيائية لـ SATA بسرعة 6 جيجابت/ثانية في يوليو 2008، ^{[ 22 ]} وصادقت على مواصفات الطبقة الفيزيائية في 18 أغسطس 2008. ^{[ 23 ]} تم إصدار المعيار الكامل 3.0 في 27 مايو 2009. ^{[ 24 ]}

تعمل واجهات SATA من الجيل الثالث بمعدل نقل بيانات أصلي يبلغ 6.0  جيجابت/ثانية؛ ومع الأخذ في الاعتبار ترميز 8b/10b ، يبلغ الحد الأقصى لمعدل النقل غير المشفر 4.8  جيجابت/ثانية (600  ميجابايت/ثانية). ويُعدّ معدل النقل النظري المتزامن لواجهة SATA بسرعة 6.0  جيجابت/ثانية ضعف معدل النقل في الإصدار 2.0 من SATA. وهي متوافقة مع الإصدارات السابقة من SATA. ^{[ 22 ]}

تتضمن مواصفات SATA  3.0 التغييرات التالية:

• سرعة 6  جيجابت/ثانية لأداء قابل للتطوير.
• استمرار التوافق مع SAS، بما في ذلك SAS 6  جيجابت/ثانية، وفقًا لـ "قد يدعم نطاق SAS الاتصال والتحكم في أجهزة SATA غير المعدلة المتصلة مباشرة بنطاق SAS باستخدام بروتوكول Serial ATA Tunneled Protocol (STP)" من مواصفات SATA Revision 3.0 Gold.
• أمر البث المتزامن للأوامر الأصلية ( NCQ) لتمكين نقل البيانات بجودة خدمة متزامنة لتطبيقات بث المحتوى الرقمي.
• ميزة إدارة NCQ التي تساعد على تحسين الأداء من خلال تمكين معالجة المضيف وإدارة أوامر NCQ المعلقة.
• تحسين قدرات إدارة الطاقة.
• موصل صغير ذو قوة إدخال منخفضة (LIF) لأجهزة التخزين الأكثر إحكاما بحجم 1.8 بوصة.
• ملف تعريف لمحرك الأقراص الضوئية بسمك 7  مم لموصل SATA النحيف (بالإضافة إلى ملفات التعريف الموجودة بسمك 12.7  مم و 9.5  مم).
• التوافق مع معيار INCITS ATA8-ACS.

بشكل عام، تهدف التحسينات إلى رفع جودة خدمة بث الفيديو ومعالجة المقاطعات ذات الأولوية العالية. إضافةً إلى ذلك، لا يزال المعيار يدعم مسافات تصل إلى متر واحد. قد تتطلب السرعات الأحدث استهلاكًا أعلى للطاقة لدعم الرقاقات، إلا أن تحسين تقنيات التصنيع وأساليب إدارة الطاقة قد يخفف من ذلك. يمكن استخدام كابلات وموصلات SATA الحالية مع المواصفات الأحدث، مع العلم أنه ورد في عام ٢٠٠٨ أنه كان من المتوقع أن يقوم بعض مصنعي المعدات الأصلية بترقية موصلات الأجهزة المضيفة لدعم السرعات الأعلى. ^{[ ٢٥ ]}

يُعرّف معيار SATA كابل بيانات بسبعة موصلات (ثلاثة موصلات أرضية وأربعة خطوط بيانات نشطة في زوجين)  وموصلات رقاقة بعرض 8 مم في كل طرف. يمكن أن يصل طول كابلات SATA إلى متر واحد (3.3 قدم) ، وتُستخدم لتوصيل مقبس لوحة أم واحد بقرص صلب واحد. أما كابلات PATA الشريطية ، فتُستخدم لتوصيل مقبس لوحة أم واحد بقرص صلب واحد أو اثنين، وتحتوي على 40 أو 80 سلكًا، ويقتصر طولها على 45 سنتيمترًا (18 بوصة) وفقًا لمواصفات PATA؛ ومع ذلك، تتوفر كابلات يصل طولها إلى 90 سنتيمترًا (35 بوصة) . لذا، فإن موصلات وكابلات SATA أسهل في التركيب في الأماكن المغلقة، وتقلل من عوائق التبريد الهوائي . بل إن بعض الكابلات مزودة بآلية قفل، حيث يقوم زنبرك صغير (عادةً ما يكون معدنيًا) بتثبيت القابس في المقبس.   

قد تكون موصلات SATA مستقيمة، أو مائلة للأعلى، أو للأسفل، أو لليسار، أو لليمين. تسمح الموصلات المائلة بتوصيلات ذات ارتفاع أقل. توجه الموصلات المائلة للأسفل الكابل بعيدًا عن القرص مباشرةً، من جهة لوحة الدوائر. بينما توجه الموصلات المائلة للأعلى الكابل عبر القرص باتجاه قمته.

تُعرف إحدى المشكلات المرتبطة بنقل البيانات بسرعة عالية عبر التوصيلات الكهربائية بالتشويش ، وهو ناتج عن التداخل الكهربائي بين دوائر البيانات والدوائر الأخرى. ونتيجةً لذلك، يمكن لدوائر البيانات أن تؤثر على الدوائر الأخرى وتتأثر بها. يستخدم المصممون عددًا من التقنيات للحد من الآثار غير المرغوب فيها لهذا التداخل غير المقصود. إحدى هذه التقنيات المستخدمة في وصلات SATA هي الإشارة التفاضلية . تُعد هذه التقنية تحسينًا لتقنية PATA التي تستخدم الإشارة أحادية الطرف . يُحسّن استخدام موصلات محورية مزدوجة محمية بالكامل ، مع وصلات أرضية متعددة، لكل زوج تفاضلي ^{[ 49 ]} العزل بين القنوات ويقلل من احتمالية فقدان البيانات في البيئات الكهربائية الصعبة.

• 
  كابل بيانات SATA
• 
  موصلات SATA في محركات الأقراص الصلبة مقاس 2.5 و3.5 بوصة، حيث توجد دبابيس البيانات على اليسار ودبابيس الطاقة على اليمين. يضمن اختلاف طول الدبابيس ترتيب توصيل محدد؛ فالدبابيس الأطول هي دبابيس التأريض وتتصل أولاً. (يحتوي جانب الكابل على اختلافات مماثلة لتحقيق ثلاثة مستويات من ترتيب التوصيل).
• 
  كابل SATA مقطوع يظهر زوجين تفاضليين محميين برقائق معدنية
• 
  صورة مقرّبة لموصلات بيانات وطاقة SATA

توجد أنواع من موصل SATADOM تدمج مصدر الطاقة في الموصل ذي السبعة دبابيس، مما يوفر مساحة في المنشآت الصناعية. يُعاد استخدام الدبوس رقم 7 في النوع ذي "الدبوس 7" لتوفير طاقة +5 فولت. أما النوع ذو "الدبوس 8" فيُعاد استخدام دبوسين غير مرقمين من دبابيس الحماية لتوفير أرضي الطاقة و+5 فولت. ^{[ 50 ] [ 51 ]}

تأتي بعض محركات أقراص SATA، وخاصة الميكانيكية منها، مزودة بواجهة توصيل إضافية مكونة من 4 دبابيس أو أكثر، وهي غير موحدة بشكل موحد، ولكنها مع ذلك تخدم غرضًا مشابهًا تحدده كل شركة مصنعة. فبينما كانت محركات أقراص IDE تستخدم هذه الدبابيس الإضافية لإعداد محركات الأقراص الرئيسية والتابعة، تُستخدم هذه الدبابيس في محركات أقراص SATA عمومًا لاختيار أوضاع طاقة مختلفة لاستخدامها في جسور USB-SATA، أو لتمكين ميزات إضافية مثل تردد الطيف المنتشر، أو تحديد سرعة SATA، أو وضع المصنع للتشخيص والاستعادة، وذلك باستخدام وصلة توصيل. ^{[ 62 ] [ 63 ]}

تم توحيد معيار eSATA (حيث يشير الحرف e إلى "خارجي") في عام 2004، وهو يوفر نسخةً من SATA مصممة للاتصال الخارجي. يستخدم eSATA موصلًا أكثر متانة، وكابلات محمية أطول، ومعايير كهربائية أكثر صرامة (مع الحفاظ على التوافق مع الإصدارات السابقة). يتطابق البروتوكول والإشارات المنطقية (طبقات الربط/النقل وما فوقها) مع SATA الداخلي. وتتلخص الاختلافات فيما يلي:

• تم زيادة الحد الأدنى لسعة الإرسال: النطاق هو 500-600  مللي فولت بدلاً من 400-600  مللي فولت.
• تم تخفيض الحد الأدنى لسعة الاستقبال: النطاق هو 240-600  مللي فولت بدلاً من 325-600  مللي فولت.
• تمت زيادة الحد الأقصى لطول الكابل إلى مترين (6.6 قدم) من متر واحد (3.3 قدم) .  
• يشبه كابل وموصل eSATA كابل وموصل SATA 1.0a، مع هذه الاستثناءات:
  • يختلف موصل eSATA ميكانيكيًا لمنع استخدام الكابلات الداخلية غير المحمية خارجيًا. يستغني موصل eSATA عن المفتاح ذي الشكل L ويغير موضع وحجم الموجهات.
  • عمق إدخال منفذ eSATA أكبر: 6.6  مم بدلاً من 5  مم. كما تم تغيير مواضع التلامس.
  • يحتوي كابل eSATA على طبقة حماية إضافية لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي وفقًا لمتطلبات لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) وهيئة المطابقة الأوروبية (CE). أما الكابلات الداخلية فلا تحتاج إلى طبقة الحماية الإضافية لتلبية متطلبات التداخل الكهرومغناطيسي لأنها موجودة داخل غلاف محمي.
  • يستخدم موصل eSATA نوابض معدنية لتوصيل الغلاف وللتثبيت الميكانيكي.
  • يتمتع موصل eSATA بعمر تصميمي يبلغ 5000 عملية توصيل؛ بينما تم تحديد موصل SATA العادي لـ 50 عملية توصيل فقط.

تستهدف تقنية eSATA سوق المستهلكين، وتدخل سوق التخزين الخارجي الذي تخدمه أيضًا واجهات USB وFireWire. تتميز واجهة SATA ببعض المزايا. تستخدم معظم صناديق محركات الأقراص الصلبة الخارجية المزودة بواجهات FireWire أو USB إما محركات PATA أو SATA و"جسورًا" للترجمة بين واجهات المحركات والمنافذ الخارجية للصناديق؛ ويؤدي هذا الربط إلى بعض الهدر. يمكن لبعض الأقراص المفردة نقل البيانات بسرعة 157  ميجابايت/ثانية أثناء الاستخدام الفعلي، ^{[ 17 ]} أي ما يقارب أربعة أضعاف الحد الأقصى لسرعة نقل البيانات في USB 2.0 أو FireWire 400 (IEEE 1394a) ، وضعف سرعة نقل البيانات في FireWire 800 تقريبًا. تصل مواصفات S3200 FireWire 1394b إلى حوالي 400  ميجابايت/ثانية (3.2  جيجابت/ثانية)، بينما تبلغ السرعة الاسمية لـ USB 3.0  حوالي 5 جيجابت/ثانية. قد لا تعمل بعض ميزات محركات الأقراص منخفضة المستوى، مثل SMART ، عبر بعض جسور USB ^{[ 64 ]} أو FireWire أو USB+FireWire؛ ولا تعاني eSATA من هذه المشكلات شريطة أن يُعرّف مُصنِّع وحدة التحكم (وبرامج تشغيلها) محركات أقراص eSATA كأجهزة ATA، بدلاً من أجهزة SCSI ، كما هو شائع مع برامج تشغيل Silicon Image و JMicron و Nvidia nForce لنظام التشغيل Windows Vista. في هذه الحالات، لا تتوفر ميزات منخفضة المستوى لمحركات أقراص SATA.

يعمل إصدار eSATA من SATA  6G بسرعة 6.0 جيجابت/ثانية ( تتجنب منظمة SATA-IO  استخدام مصطلح "SATA III" لمنع الخلط بينه وبين SATA II بسرعة 3.0 جيجابت/ثانية، والذي كان يُشار إليه بشكل عام باسم "SATA 3G" [بت/ثانية] أو "SATA 300" [ميغابايت/ثانية]، حيث كان يُشار إلى SATA I و SATA II بسرعة 1.5 جيجابت/ثانية باسم "SATA 1.5G" [بت/ثانية] أو "SATA 150" [ميغابايت/ثانية]). لذلك، تعمل وصلات eSATA بفروق طفيفة بينهما. ^{[ 65 ]} بمجرد أن تتمكن واجهة ما من نقل البيانات بنفس سرعة محرك الأقراص، فإن زيادة سرعة الواجهة لا تُحسّن من نقل البيانات.           

ومع ذلك، توجد بعض العيوب في واجهة eSATA:

• الأجهزة التي تم تصنيعها قبل أن تصبح واجهة eSATA شائعة تفتقر إلى موصلات SATA الخارجية.
• بالنسبة للأجهزة صغيرة الحجم (مثل الأقراص الصلبة الخارجية بحجم 2.5 بوصة)، يمكن عادةً لوصلة USB أو FireWire المتصلة بالكمبيوتر توفير طاقة كافية لتشغيل الجهاز. مع ذلك، لا توفر موصلات eSATA الطاقة، وتتطلب مصدر طاقة خارجيًا للجهاز. أما موصل eSATAp (غير المتوافق ميكانيكيًا، ويُسمى أحيانًا eSATA/USB ) فيُضيف الطاقة إلى وصلة SATA الخارجية، مما يُغني عن الحاجة إلى مصدر طاقة إضافي. ^{[ 66 ]}

اعتبارًا من أغسطس 2017 قلة من أجهزة الكمبيوتر الحديثة مزودة بمنافذ SATA خارجية مخصصة (eSATA)، حيث يهيمن USB3، وبدأ USB3 Type-C، الذي غالبًا ما يدعم وضع Thunderbolt البديل، في استبدال منافذ USB الأقدم. ولا تزال بعض المنافذ الفردية التي تدعم كلاً من USB3 وeSATA موجودة أحيانًا.

يمكن لأجهزة الكمبيوتر المكتبية التي لا تحتوي على واجهة eSATA مدمجة تثبيت محول ناقل مضيف eSATA (HBA)؛ وإذا كانت اللوحة الأم تدعم SATA، فيمكن إضافة موصل eSATA خارجي. كما يمكن لأجهزة الكمبيوتر المحمولة المزودة ببطاقات Cardbus ^{[ 67 ]} أو ExpressCard ^{[ 68 ]،} وهي نادرة حاليًا ، إضافة محول ناقل مضيف eSATA. مع المحولات السلبية، ينخفض ​​الحد الأقصى لطول الكابل إلى متر واحد (3.3 قدم) نظرًا لعدم وجود مستويات إشارة eSATA متوافقة. 

eSATAp

يشير مصطلح eSATAp إلى eSATA المزود بالطاقة. ويُعرف أيضًا باسم Power over eSATA، أو Power eSATA، أو eSATA/USB Combo، أو eSATA USB Hybrid Port (EUHP). يجمع منفذ eSATAp بين أربعة دبابيس لمنفذ USB  2.0 (أو الإصدارات الأقدم)، وسبعة دبابيس لمنفذ eSATA، بالإضافة إلى  دبوسين اختياريين لتزويد الطاقة بجهد 12 فولت. ^{[ 69 ]} يتم دمج كل من حركة بيانات SATA وتزويد الجهاز بالطاقة في كابل واحد، كما هو الحال في USB وليس eSATA.  يتم توفير طاقة 5 فولت عبر دبوسين من USB، بينما  يمكن توفير طاقة 12 فولت بشكل اختياري. عادةً ما توفر أجهزة الكمبيوتر المكتبية، وليس أجهزة الكمبيوتر المحمولة،  طاقة 12 فولت، وبالتالي يمكنها تشغيل الأجهزة التي تتطلب هذا الجهد، مثل محركات الأقراص الصلبة ومحركات الأقراص الضوئية (CD/DVD) مقاس 3.5 بوصة، بالإضافة إلى  الأجهزة التي تعمل بجهد 5 فولت مثل محركات الأقراص مقاس 2.5 بوصة.

يمكن استخدام كل من أجهزة USB وأجهزة eSATA مع منفذ eSATAp، عند توصيلها بكابل USB أو كابل eSATA على التوالي. لا يمكن تزويد جهاز eSATA بالطاقة عبر كابل eSATAp، ولكن يمكن لكابل خاص أن يوفر موصلات SATA أو eSATA وموصلات الطاقة من منفذ eSATAp.

يمكن دمج موصل eSATAp في جهاز كمبيوتر مزود بمنافذ SATA وUSB داخلية، وذلك بتركيب دعامة تحتوي على منافذ توصيل داخلية لمنافذ SATA وUSB والطاقة، بالإضافة إلى منفذ eSATAp خارجي. وعلى الرغم من دمج موصلات eSATAp في العديد من الأجهزة، إلا أن الشركات المصنعة لا تعتمد معيارًا رسميًا موحدًا.

تم الإعلان عن Mini-SATA (المختصرة باسم mSATA)، والتي تختلف عن الموصل الصغير، ^{[ 61 ]} من قبل منظمة Serial ATA الدولية في 21 سبتمبر 2009. ^{[ 71 ]} تشمل التطبيقات أجهزة الكمبيوتر المحمولة الصغيرة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة الأخرى التي تتطلب محرك أقراص الحالة الصلبة في مساحة صغيرة.

الأبعاد المادية لموصل mSATA مطابقة لتلك الخاصة بواجهة PCI Express Mini Card ، ^{[ 72 ]} ولكن الواجهات غير متوافقة كهربائيا؛ إشارات البيانات (TX±/RX± SATA، PETn0 PETp0 PERn0 PERp0 PCI Express) تحتاج إلى اتصال بوحدة تحكم المضيف SATA بدلاً من وحدة تحكم المضيف PCI Express .

لقد حلت مواصفات M.2 محل كل من mSATA و PCI Express Mini. ^{[ 73 ]}

تستخدم أجهزة SATA النحيفة بحجم 2.5 بوصة، والتي يبلغ ارتفاعها 5 مم (0.20 بوصة) ، موصل الحافة SFF-8784 ذو العشرين سنًا لتوفير المساحة. من خلال دمج إشارات البيانات وخطوط الطاقة في موصل نحيف يُمكّن من الاتصال المباشر بلوحة الدوائر المطبوعة (PCB) للجهاز دون الحاجة إلى موصلات إضافية تشغل مساحة كبيرة، يسمح SFF-8784 بمزيد من تصغير التصميم الداخلي للأجهزة المحمولة مثل أجهزة Ultrabook . ^{[ 74 ]} 

توجد الدبابيس من 1 إلى 10 على الجانب السفلي من الموصل، بينما توجد الدبابيس من 11 إلى 20 على الجانب العلوي. ^{[ 74 ]}

تُعدّ واجهة SATA Express ، التي تمّ توحيدها مبدئيًا في مواصفات SATA 3.2، ^{[ 75 ]} واجهةً تدعم أجهزة التخزين من نوع SATA أو PCI Express . يتوافق موصل المضيف مع موصل بيانات SATA القياسي مقاس 3.5 بوصة، مما يسمح بتوصيل ما يصل إلى جهازي SATA قديمين. ^{[ 76 ]} في الوقت نفسه، يوفر موصل المضيف ما يصل إلى مسارين PCI Express 3.0 كوصلة PCI Express خالصة لجهاز التخزين، مما يسمح بعرض نطاق ترددي يصل إلى 2  جيجابايت/ثانية. ^{[ 32 ] [ 77 ]}

بدلاً من النهج المعتاد المتمثل في مضاعفة السرعة الأصلية لواجهة SATA، تم اختيار PCI Express لتحقيق سرعات نقل بيانات تتجاوز 6  جيجابت/ثانية. وقد خُلص إلى أن مضاعفة سرعة SATA الأصلية ستستغرق وقتًا طويلاً، وستتطلب تغييرات كثيرة في معيار SATA، وستؤدي إلى استهلاك طاقة أكبر بكثير مقارنةً بناقل PCI Express الحالي. ^{[ 78 ]}

بالإضافة إلى دعم واجهة التحكم المضيف المتقدمة القديمة (AHCI)، فإن SATA Express يتيح أيضًا استخدام NVM Express (NVMe) كواجهة جهاز منطقية لأجهزة التخزين المتصلة عبر PCI Express. ^{[ 79 ]}

مع تحقيق عامل الشكل M.2، الموضح أدناه، شعبية أكبر بكثير، تم اعتبار SATA Express معيارًا فاشلاً واختفت المنافذ المخصصة بسرعة من اللوحات الأم.

M.2 ، المعروف سابقًا باسم عامل الشكل من الجيل التالي (NGFF)، هو مواصفة لبطاقات توسعة الكمبيوتر والموصلات المرتبطة بها. وهو يحل محل معيار mSATA، الذي يستخدم التصميم المادي لبطاقة PCI Express Mini Card. بفضل مواصفاته المادية الأصغر والأكثر مرونة، بالإضافة إلى ميزاته الأكثر تقدمًا، يُعد M.2 أكثر ملاءمة لتطبيقات التخزين ذات الحالة الصلبة بشكل عام، وخاصة عند استخدامه في الأجهزة الصغيرة مثل أجهزة Ultrabooks أو الأجهزة اللوحية. ^{[ 80 ]}

تتميز محركات الأقراص الصلبة M.2 SSD بمفتاح خاص يمنع إدخال موصل البطاقة (الذكر) في مقبس غير متوافق (الأنثى) على الجهاز المضيف. عادةً ما تكون محركات الأقراص الصلبة M.2 SSD ذات المفتاح B أو B+M متوافقة مع SATA، بينما محركات الأقراص الصلبة M.2 SSD ذات المفتاح M فقط هي في الغالب متوافقة مع NVMe فقط وغير متوافقة مع SATA.

صُمم معيار M.2 كنسخة مُحسّنة ومُطوّرة من معيار mSATA، لتمكين تصنيع لوحات دوائر مطبوعة (PCBs) أكبر حجمًا. فبينما استفاد معيار mSATA من شكل وموصل بطاقة PCI Express Mini Card الموجودة، صُمم معيار M.2 لتحقيق أقصى استفادة من مساحة البطاقة، مع تقليل حجمها إلى أدنى حد. ^{[ 80 ] [ 81 ] [ 82 ]}

تُعدّ واجهات وحدة التحكم المضيفة المدعومة والمنافذ الداخلية مجموعةً أوسع من تلك التي تُحددها واجهة SATA Express. في الأساس، يُعدّ معيار M.2 تطبيقًا صغير الحجم لواجهة SATA Express، مع إضافة منفذ USB  3.0 داخلي. ^{[ 80 ]}

U.2 ، المعروف سابقًا باسم SFF-8639. ومثل M.2، ينقل إشارة كهربائية PCI Express، إلا أن U.2 يستخدم وصلة PCIe 3.0 × 4، مما يوفر نطاقًا تردديًا أعلى يبلغ 32  جيجابت/ثانية في كل اتجاه. ولضمان أقصى قدر من التوافق مع الإصدارات السابقة، يدعم موصل U.2 أيضًا SATA وSAS متعدد المسارات. ^{[ 83 ]}

على مستوى واجهة الأجهزة، فإن أجهزة SATA و PATA ( Parallel AT Attachment ) غير متوافقة تمامًا: لا يمكن ربطها ببعضها البعض بدون محول.

على مستوى التطبيق، يمكن تحديد أجهزة SATA لتبدو وتعمل مثل أجهزة PATA. ^{[ 85 ]}

تُوفر العديد من اللوحات الأم خيار "الوضع القديم"، الذي يجعل محركات أقراص SATA تظهر لنظام التشغيل كما لو كانت محركات أقراص PATA على وحدة تحكم قياسية. يُسهّل هذا الوضع عملية تثبيت نظام التشغيل، إذ لا يتطلب تحميل برنامج تشغيل مُحدد أثناء الإعداد، ولكنه يُقلل من دعم بعض ميزات SATA (الخاصة بالشركة المُصنّعة). غالبًا ما يُعطّل الوضع القديم بعض منافذ PATA أو SATA في اللوحات الأم، لأن واجهة وحدة تحكم PATA القياسية تدعم أربعة محركات أقراص فقط. (في كثير من الأحيان، يُمكن ضبط المنافذ التي يتم تعطيلها).

أتاح الإرث المشترك لمجموعة أوامر ATA انتشار رقائق الربط منخفضة التكلفة بين PATA وSATA. وقد استُخدمت هذه الرقائق على نطاق واسع في محركات أقراص PATA (قبل اكتمال محركات أقراص SATA الأصلية) وكذلك في المحولات المستقلة. عند توصيلها بمحرك أقراص PATA، يسمح محول جانب الجهاز لمحرك أقراص PATA بالعمل كمحرك أقراص SATA. أما محولات جانب المضيف فتسمح لمنفذ PATA في اللوحة الأم بالاتصال بمحرك أقراص SATA.

أنتج السوق صناديق تخزين مزودة بمصدر طاقة لمحركات أقراص PATA وSATA، تتصل بالحاسوب عبر منافذ USB أو Firewire أو eSATA، مع مراعاة القيود المذكورة أعلاه. كما توجد بطاقات PCI مزودة بموصل SATA، تسمح بتوصيل محركات أقراص SATA بالأنظمة القديمة التي لا تحتوي على موصلات SATA.

كان هدف مصممي معيار SATA الأساسي هو ضمان التوافق مع الإصدارات السابقة واللاحقة من هذا المعيار. ولمنع مشاكل التوافق التي قد تحدث عند تركيب محركات أقراص SATA من الجيل التالي على لوحات أم مزودة بوحدات  تحكم SATA 1.5 جيجابت/ثانية، سهّل العديد من المصنّعين عملية تحويل هذه المحركات الأحدث إلى وضع المعيار السابق. ومن أمثلة هذه الإجراءات:

• أضافت شركة Seagate/Maxtor مفتاح توصيل يمكن للمستخدم الوصول إليه، يُعرف باسم "force 150"، لتمكين محرك الأقراص من التبديل بين التشغيل القسري بسرعة 1.5  جيجابت/ثانية  والتشغيل المتفاوض عليه بسرعة 1.5/3 جيجابت/ثانية.
• تستخدم شركة ويسترن ديجيتال إعدادًا للوصلة يسمى OPT1 مفعلًا لفرض  سرعة نقل بيانات تبلغ 1.5 جيجابت/ثانية (يتم تفعيل OPT1 عن طريق وضع الوصلة على الدبوسين 5 و6). ^{[ 86 ]}
• يمكن إجبار محركات أقراص سامسونج على  العمل بسرعة 1.5 جيجابت/ثانية باستخدام برنامج يمكن تنزيله من موقع الشركة المصنعة. يتطلب تهيئة بعض محركات أقراص سامسونج بهذه الطريقة استخدام  وحدة تحكم SATA-2 (SATA 3.0 جيجابت/ثانية) مؤقتًا أثناء برمجة محرك الأقراص.

يُعد مفتاح "force 150" (أو ما يُماثله) مفيدًا أيضًا لتوصيل  محركات الأقراص الصلبة SATA بسرعة 3 جيجابت/ثانية بوحدات تحكم SATA على بطاقات PCI، نظرًا لأن العديد من وحدات التحكم هذه (مثل رقائق Silicon Image ) تعمل بسرعة 3  جيجابت/ثانية، على الرغم من أن ناقل PCI لا يصل إلى  سرعات 1.5 جيجابت/ثانية. قد يتسبب هذا في تلف البيانات في أنظمة التشغيل التي لا تختبر هذه الحالة تحديدًا، مما يحد من سرعة نقل البيانات على القرص.

تتوافق تقنيتا SATA 3  جيجابت/ثانية وSATA 6  جيجابت/ثانية مع بعضهما البعض.  يمكن لمعظم الأجهزة التي تعمل بتقنية SATA 3 جيجابت/ثانية فقط الاتصال بأجهزة تعمل بتقنية SATA 6  جيجابت/ثانية، والعكس صحيح، مع العلم أن  أجهزة SATA 3 جيجابت/ثانية تتصل  بأجهزة SATA 6 جيجابت/ثانية بسرعة 3 جيجابت/ثانية فقط  .

تتوافق تقنية SATA بسرعة 1.5  جيجابت/ثانية مع تقنية SATA بسرعة 6 جيجابت/ثانية. يمكن لمعظم الأجهزة التي تعمل بتقنية SATA بسرعة 1.5 جيجابت/ثانية فقط الاتصال بأجهزة تعمل بتقنية SATA بسرعة 6 جيجابت/ثانية، والعكس صحيح، مع العلم أن أجهزة SATA بسرعة 1.5 جيجابت/ثانية تتصل بأجهزة SATA بسرعة 6 جيجابت/ثانية فقط عند السرعة الأبطأ البالغة 1.5 جيجابت/ثانية.      

يستخدم بروتوكول SCSI المتوازي ناقل بيانات أكثر تعقيدًا من SATA، مما يؤدي عادةً إلى ارتفاع تكاليف التصنيع. كما يسمح ناقل SCSI بتوصيل عدة محركات أقراص على قناة مشتركة واحدة، بينما يسمح SATA بتوصيل محرك أقراص واحد لكل قناة، إلا في حالة استخدام مُضاعِف منافذ. يستخدم بروتوكول SCSI التسلسلي نفس الوصلات الفيزيائية المستخدمة في SATA، وتدعم معظم وحدات التحكم في المضيف (HBA) من نوع SAS أيضًا  أجهزة SATA بسرعة 3 و6 جيجابت/ثانية (تتطلب وحدة التحكم في المضيف دعم بروتوكول نفق SATA التسلسلي ).

توفر تقنية SATA بسرعة 3  جيجابت/ثانية نظريًا نطاقًا تردديًا أقصى يبلغ 300  ميجابايت/ثانية لكل جهاز، وهو أقل بقليل من السرعة المقدرة لتقنية SCSI Ultra 320 التي تبلغ سرعتها القصوى 320  ميجابايت/ثانية لجميع الأجهزة المتصلة بالناقل. ^{[ 87 ]} توفر محركات أقراص SCSI إنتاجية مستدامة أعلى من محركات أقراص SATA المتعددة المتصلة عبر مضاعف منافذ بسيط (أي يعتمد على الأوامر) نظرًا لإمكانية فصل وإعادة توصيل الأجهزة وتجميع الأداء. ^{[ 88 ]} بشكل عام، تتوافق أجهزة SATA مع حاويات ومحولات SAS، بينما لا يمكن توصيل أجهزة SCSI مباشرةً بناقل SATA.

تُعدّ محركات الأقراص من نوع SCSI وSAS وقناة الألياف (FC) أغلى ثمناً من محركات SATA، لذا تُستخدم في الخوادم ومصفوفات الأقراص حيث يُبرر الأداء الأفضل التكلفة الإضافية. ظهرت محركات الأقراص ATA وSATA منخفضة التكلفة في سوق الحواسيب المنزلية ، ولذلك يُعتقد أنها أقل موثوقية. ومع تداخل هذين النوعين من المحركات، أصبح موضوع الموثوقية مثيراً للجدل . تجدر الإشارة إلى أن معدل فشل محرك الأقراص، بشكل عام، يرتبط بجودة رؤوسه وأقراصه وعمليات التصنيع الداعمة، وليس بواجهته.

ارتفع استخدام تقنية ATA التسلسلية في سوق الأعمال من 22٪ في عام 2006 إلى 28٪ في عام 2008. ^{[ 9 ]}

صُممت أجهزة SCSI-3 المزودة بموصلات SCA-2 للتبديل السريع. توفر العديد من أنظمة الخوادم وأنظمة RAID دعمًا ماديًا للتبديل السريع الشفاف. لم يكن التبديل السريع هدفًا رئيسيًا لمصممي معيار SCSI قبل موصلات SCA-2، ولكن عمليًا، تدعم معظم تطبيقات RAID التبديل السريع للأقراص الصلبة.