SATA（シリアルATA）とは？PATA/IDEとの違い・接続方式と用途を解説
SATAとは何か？PATA/IDEとの違いや接続方式、用途を図解でわかりやすく解説する入門ガイド。
シリアルATA（SATA、Serial Advanced Technology Attachment）は、ストレージデバイスや光学ドライブをコンピュータに接続するために定義されたインターフェース規格です。従来の並列転送を行うATA（一般に「IDE」として知られる規格）は現在では「PATA（Parallel ATA）」と呼ばれ、SATAはそれに替わるシリアル方式として広く採用されています。
PATA（IDE）との主な違い
- 配線構成：SATAはデータ用ケーブルが7本ピンの細いケーブルを1台ごとに接続します。PATAは40ピン（あるいは信号線を分離した80芯リボン）ケーブルを使用し、1本のケーブルに複数台（マスター／スレーブ）を接続する方式が一般的でした。
- 接続方式：SATAは各デバイスがホストに直接接続されるポイント・ツー・ポイント方式で、同一ケーブル上で複数機器を共用しません。PATAは同一ケーブル上に複数機器をぶら下げる構成でした。
- 転送効率：SATAはクロックや信号の扱いが効率化され、実効速度や安定性でPATAを上回ります。SATAは世代ごとに転送速度が向上しています（後述）。
- 配置・取り回し：細いSATAケーブルはケース内での取り回しが容易でエアフロー改善に寄与します。PATAの幅広いリボンケーブルは配線性で劣ります。
SATAの世代と代表的な機能
- SATA 1.0（SATA I）：最大転送速度1.5 Gbit/s（実効はそれより低い）。
- SATA 2.0（SATA II）：最大3.0 Gbit/s。NCQ（Native Command Queuing）やポート・マルチプライヤのサポートなどが普及。
- SATA 3.0（SATA III）：最大6.0 Gbit/s。現在のデスクトップやノートPCで最も一般的。
- 主な機能：ホットプラグ（稼働中の着脱対応）、NCQによるI/O最適化、AHCI（Advanced Host Controller Interface）によるOS側での高度な制御やパフォーマンス最適化。
- 互換性：世代間は下位互換があるため、SATA III機器をSATA IIポートに接続すると速度は下位世代に合わせられます。ただしケーブルやコントローラの制限により実効速度や機能が変わることがあります。
- ケーブル長：SATAケーブルの推奨最大長は約1メートルです（通常の内部接続では十分な長さ）。
コネクタと電源
- データコネクタ：7ピンの細いデータコネクタ。片側だけ向きが決まっており抜き差しが簡単です。
- 電源コネクタ：通常は15ピンのSATA電源コネクタを使用し、電圧ラインや冷却機能（3.3V/5V/12Vなど）を供給します。古いPATA機器は4ピンのMolex電源を使用していました。
- 外部接続：外部用に設計されたeSATAは外付けストレージ用のSATA互換インターフェースでした（現在はUSBやThunderboltが主流に）。
- 小型フォームファクタ：mSATAやM.2スロットの一部はSATAプロトコルを内部的に使用するものがあります（ただしM.2はPCIe/NVMeにも対応しており、フォームファクタとプロトコルは区別が必要です）。
用途と現在の状況
- 一般用途：現在のデスクトップPCや多くのノートPC、サーバーでSATAポートが標準搭載されています。ハードディスクドライブ（HDD）や2.5インチSATA SSD、光学ドライブの接続で広く使われています。
- SSDとの関係：SATA SSDはHDDより大幅に高速ですが、最新のNVMe（PCIe接続）SSDに比べると帯域は劣ります。NVMeはSATAとは別の規格です。
- 産業・組み込み分野：PATAは旧機器や特定の組み込み・産業用途で依然使われることがありますが、一般消費者向け製品ではほとんどSATAに置き換わっています（参考：PATAに名称変更や歴史についての情報）。
- 接続コントローラとRAID：マザーボード上のSATAコントローラはRAID機能を備えることが多く、複数ディスクを活用した冗長化や性能向上が可能です。拡張カードやUSB/SATAアダプタを使えば追加接続もできます。
- 組み込みシステム：小型機器や特殊用途では依然として専用インターフェースが使われることがあり、参照例としては組み込みシステム向けの設計が挙げられます。
まとめ
SATAはPATA（IDE）に比べて配線が簡潔で取り回しが良く、ポイント・ツー・ポイント接続や高い転送効率、ホットプラグなどの利点から現在の主流インターフェースとなっています。デスクトップやノートPCの内部ストレージ接続ではほぼ標準化されており、HDDやSATA SSD、光学ドライブなどの接続に用いられます。一方で、より高速なストレージが求められる用途ではPCIe/NVMe等の別規格が使われることが増えています。
標準的なSATAプラグ（上）、マザーボード上のコネクター（赤、下）。
Serial ATAを接続したハードディスク。左の赤いケーブルがデータケーブル、右のケーブルが電源を供給する。
技術・転送速度
複数の配線で構成されるパラレルバスで伝送される電気信号は、転送速度を上げると互いに影響を及ぼし合う。この現象はクロストークと呼ばれる。また、PATAではバスの終端が規定されていないことも問題である。シリアルATAでは、低電圧差動信号方式を採用することで、こうした問題の大半を回避している。
シリアルATAは8B/10Bエンコーディングを採用しています。これは、8ビットの転送に10ビットを使用することを意味します。SATAの最初の規格では、1.5GBit/秒の転送速度（または1.2GBit/秒の使用可能データレート）を使用していました。これは、最後のPATA規格（ATA/133）よりもわずかに速いだけである。その後の規格では、ほぼすべてのリビジョンでこの速度が2倍になっています。これらの値は転送速度であり、信号のため、使用可能な速度は25％低くなる。
その他の利点としては、SATAケーブルはPATAケーブルに比べて取り扱いが非常に簡単であることが挙げられます。また、一部のSATAドライブは、コンピュータの実行中に接続と取り外しが可能です。これは、ホットスワップと呼ばれています。最後に、一部のドライブは「ネイティブ・コマンド・キューイング」と呼ばれる技術に対応しています。これは、ドライブが命令されたことをより速く実行できるように、その順序を並べ替えることができることを意味します。
最初のバージョンから、SATAはハードディスクドライブに十分な速度を持っています。データは、ドライブ上のいくつかの場所から読み取る必要があります。その間に、読み書きに使う電子デバイスの位置を変えなければなりません。現在のドライブでも、1.2GBit/sが問題になるほどの速度は出ていません。
ドライブの接続に使用するケーブル。上側がPATA 80本、真ん中がPATA 40本、下側（青）がSATA
改訂内容
2016年現在、SATA規格は5種類のリビジョンがあります。
| 正式名称 | とも呼ばれます。 | ネットデータレート | |
| Gbit/s | Mbyte/s | ||
| シリアルATA 1,5 Gbit/s | SATA I | 1,20 | 150 |
| シリアルATA 3,0Gbit/s、SATA Revision 2.x | SATA II, SATA-300 | 2,40 | 300 |
| シリアルATA 6,0Gbit/s、SATA Revision 3.x | SATA III, SATA-600 | 4,80 | 600 |
| SATA Express 8,0 Gbit/s（PCIe 3.x）、SATA Revision 3.2 | 7,88 | 985 | |
| SATA Express 16,0 Gbit/s（PCIe 4.0）、SATA Revision 3.2 | 15,76 | 1.969 | |
SATA Express
SATA Expressは、PCI Expressと同じプロトコルを使用したSATA規格のバージョンです。現在のSSD（ソリッドステートドライブ）は、6GBit/sで規定されているSATA IIIを飽和させることが可能です。このため、SATA Expressが導入されました。
互換性
シリアルATA規格の異なるバージョンは、互いに互換性があります。つまり、古いデバイスでも新しいコントローラで動作させることができますが、そのデバイスが作られた規格の機能と速度しかサポートしません。同様に、新しい規格で作られたデバイスは、古いコントローラで動作させることができます。この場合、コントローラが制限要因となり、新しい機能の一部がサポートされない可能性があります。SAS（Serial Attached SCSI）コントローラはSATAドライブと互換性がありますが、SATAコントローラはSASドライブと互換性がありません。
オペレーティングシステムのレベルでは、SATAとPATAのデバイスは同じに見えます。しかし、物理的なレベルでは、両者は互換性がありません。
コネクター
SATAを使用する機器を使用するためには、マザーボードに接続する必要があります。これは、おそらくSATAとPATAの最も目に見える違いです。SATAドライブには2種類のコネクタがあり、1つはデータ転送用、もう1つは電力転送用です。いくつかのケースでは、外付けドライブを接続するために、両方が1つのケーブルに結合されています。しかし、通常は2つの異なるコネクタが使用されています。コネクタの中には、固定できるものもあります。
電源コネクタ
標準コネクタ
PATAでは、4ピンのモレックスコネクタを使用して電力を伝送することが規定されています。SATAでは、このコネクタを使用します。4ピンMolexコネクタは、フロッピードライブの電源にも使用されてきました。SATAはこのコネクタを変更しました。SATAでは、電源コネクタとデータコネクタは似ていますが、電源コネクタはデータコネクタより幅が広くなっています。標準の電源コネクタは15ピンである。標準的な3.5インチと2.5インチのドライブに使用されています。
スリムコネクターとマイクロコネクター
小型のフォームファクターでは、6本のピンとコーディングノッチを持つ小型の電源コネクタも使用できます。より小型のドライブには、8ピンのコネクターがあります。コーディングノッチは、電源コネクターがデータを転送するプラグに接続できないようにするものです。
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6ピンのスリムラインSATA電源コネクター
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SATA規格のスリム型光学ドライブの背面。
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1.8インチ（46mm）マイクロSATAハードディスクで、コネクタにデータピンとパワーピンの番号が記載されています。
データコネクタ
電源コネクタと同様に、データコネクタにも用途に応じたさまざまなバージョンがあります。標準コネクタは7ピンで、3.5インチと2.5インチのドライブに使用されます。その他のフォームファクターとしては、mSATA、M.2（またはNGFF）が一般的です。
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3.5 "および2.5 "ドライブに使用される標準的なコネクタです。
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2.5インチSATAドライブの上にmSATA SSDを載せたもの
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mSATA（左）とM.2（サイズ2242、右）のSSDのサイズ比較
eSATAとeSATAp
eSATAは、外付けドライブを接続するために使用されるSATAのバージョンです。そのプラグはより堅牢であり、そのケーブルはより頑丈である。この市場では、SATAはUSBやFirewireなど、他の規格と競合しています。多くの外付けドライブは、外付けケースに入った標準的なSATAドライブです。USBやFirewireで通信するためには、追加の電子ボードが必要です。このボードは、SATAと外部インタフェース間の変換を行います。eSATAを使用する場合、変換は必要ありません。USBまたはFirewireを使用すると、他の利点があるかもしれません。
また、eSATAにはeSATApというバージョンもあります。これは、USBのピンとSATAのピン、そして電源コネクタのピンを組み合わせたものです。これにより、1本のケーブルでSATAやUSBドライブを直接外部に接続することが可能になります。データだけでなく、電源もこのケーブルで伝送されるため、余分な電源接続は必要ありません。
ドライブに搭載されているSATAポート。左側の短いポートがデータ転送用、右側の長いポートが電力供給用。
標準的なSATA電源ケーブル
質問と回答
Q:SATAとは何ですか?
A:SATA（シリアルアドバンストテクノロジーアタッチメント）とは、ストレージデバイスや光学ドライブをコンピュータに接続するために定義された規格のことです。
Q:SATAの前に使われていた規格は何ですか?
A:事前に使用されていた最も一般的な規格は、ATAまたはIDEと呼ばれ、現在はPATAと改名されています。
Q:SATAとPATAのケーブルはどのように違うのですか?
A:両者の大きな違いはケーブルにあり、SATAケーブルは7本、PATAケーブルは40本または80本の配線があります。
Q:デスクトップパソコンではSATAを使うのが一般的なのでしょうか?
A:2022年現在、ほぼすべてのデスクトップパソコンにSATAインターフェースが搭載されています。
Q:まだPATAを使用しているコンピュータはありますか?
A:はい、一部の古いコンピュータはまだPATAを使用しており、主に産業用アプリケーションや組み込みシステムで使用されています。
Q:ノートパソコンは通常SATAインターフェイスを搭載していますか?
A: いいえ、一部のノートPCにはSATAインターフェイスがありません。PCIE規格に基づくNVME SSDを接続するためのM.2 NVMEインターフェイスが搭載されています。また、ノートパソコンによっては、フラッシュメモリーを内蔵しているものもあります。
Q:ノートPCは今後もSATAを使い続けるのでしょうか?
A:ほとんどの場合、そうではありません。将来的には、ノートパソコン（および一部のコンピュータ）は、SATAを使用せずに、現在のインターフェイスをM.2 NVME SSDに置き換えるでしょう。
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