串列ATA（Serial ATA: Serial Advanced Technology Attachment）是一种计算机汇流排，负责主机板和大容量存储设备（如硬碟及光碟驱动器）之间的数据传输，主要用于个人计算机。串列ATA与串列SCSI（SAS: Serial Attached SCSI）的两者排线兼容，SATA硬碟可接上SAS接口。
2000年11月由“Serial ATA Working Group”团体所制定，取代旧式PATA（Parallel ATA或旧称IDE）接口的旧式硬碟，因採用串列方式传输数据而得名。在数据传输上这一方面，SATA的速度比以往更加快捷，并支持热插拔，使计算机运作时可以插上或拔除硬体。另一方面，SATA汇流排使用嵌入式时钟频率信号，具备比以往更强的纠错能力，能对传输指令（不仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，提高数据传输的可靠性。不过，SATA和以往最明显的分别，是使用较细的排线，有利机箱内部的空气流通，某程度上增加了整个平台的稳定性。
串口硬碟是一种完全不同于并行ATA的新型硬碟接口类型，由于採用串列方式传输数据而知名。相对于并行ATA来说，就具有很多的优势。首先，Serial ATA以连续串列的方式传送数据，一次只会传送1位数据。这样能减少SATA接口的针脚数目，使连线电缆数目变少，效率也会更高。实际上，Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作，分别用于连线电源、连线地线、传送数据和接收数据，同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统複杂性。其次，Serial ATA的起点更高、发展潜力更大，Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/s，这比最快的并行ATA（即ATA/133）所能达到133MB/s的最高数据传输率还高，而在Serial ATA 2.0的数据传输率达到300MB/s，最终SATA将实现600MB/s的最高数据传输率。
SATA的物理设计，可说是以Fibre Channel(光纤通道)作为蓝本，所以採用四芯接线；需求的电压则大幅度减低至250mV(最高500mV)，较传统并行ATA接口的5V少上20倍！因此，厂商可以给Serial ATA硬碟附加上高级的硬碟功能，如热插拔(Hot Swapping)等。更重要的是，在连线形式上，除了传统的点对点(Point-to-Point)形式外，SATA还支持“星形”连线，这样就可以给RAID这样的高级套用提供设计上的便利；在实际的使用中，SATA的主机汇流排适配器(HBA，Host Bus Adapter)就好像网路上的交换机一样，可以实现以通道的形式和单独的每个硬碟通讯，即每个SATA硬碟都独占一个传输通道，所以不存在象并行ATA那样的主/从控制的问题。
前景
Serial ATA规範不仅立足于未来，而且还保留了多种向后兼容方式，在使用上不存在兼容性的问题。在硬体方面，Serial ATA标準中允许使用转换器提供同并行ATA设备的兼容性，转换器能把来自主机板的并行ATA信号转换成Serial ATA硬碟能够使用的串列信号，已经有多种此类转接卡/转接头上市，这在某种程度上保护了原有投资，减小了升级成本；在软体方面，Serial ATA和并行ATA保持了软体兼容性，这意味着厂商丝毫也不必为使用Serial ATA而重写任何驱动程式和作业系统代码。
Serial ATA相较并行ATA可谓优点多多，将成为并行ATA的廉价替代方案。并且从并行ATA过渡到Serial ATA也是大势所趋，应该只是时间问题。相关厂商也在大力推广SATA接口，例如Intel的ICH6系列南桥晶片相较于ICH5系列南桥晶片，所支持的SATA接口从2个增加到了4个，而并行ATA接口则从2个减少到了1个；nVidia的nForce4系列晶片组已经支持SATA II即Serial ATA 2.0，而且三星已经採用Marvell 88i6525 SOC晶片开发新一代的SATA II接口硬碟，并在2005年初推出。
Port Selector技术原理图简单来说，连线埠选择器就是为一个硬碟提供两条连线连线到控制器，其中一条是冗余的（即多出来的意思）。这种设计的好处是万一其中一条连线断了，还有另一条可以连线。由此看来，不但可以用RAID防止硬碟损坏，还能用这个Port Selector来防止连线线损坏。Port Multiplier技术原理图
连线埠倍增器
SATA 1.0的一个缺点就是可连线性不好，即连线多个硬碟的扩展性不好。因为在SATA 1.0规範中，一个SATA接口只能连线一个设备。SATA的制定者们显然也意识到了这个问题，于是他们在SATA2.0中引入了Port Multiplier的概念。Port Multiplier是一种可以在一个控制器上扩展多个SATA设备的技术，它採用4位（bit）宽度的Port Multiplier连线埠栏位，其中控制连线埠占用一个地址，因此最多能输出15个设备连线----与并行SCSI相当。Port Multiplier的上行连线埠只有1个，在频宽为150MB/s的时候容易成为瓶颈，但如果上行连线埠支持300MB/s的频宽，就与Ultra320 SCSI十分接近了。Port Multiplier技术对需要多硬碟的用户很有用，提供这种功能的晶片组极少。
SATA 3.0最终规格相比SATA 2.0版本除了频宽提升一倍至6Gb/s 。同时亦多入了多项全新技术，包括新增NCQ指令以改良传输技术，并减低传输时所需功耗。根据Serial ATA Revison 3.0规格白皮书，除了频宽提升至最高6Gb/s外SATA 3.0亦会增加NCQ的指令数目，包括为实时性的资源提供优先处理，主要用于影像及音像传输方面。此外SATA 3.0同时会为正被系统处理中的资源作优先安排，大大提升了系统的执行效率。
为了提升电池续航力，SATA 3.0採用全新INCITS ATA8-ACS标準，并可兼容旧有SATA装置，不仅进一步改良传输讯号技术，亦大幅减低了SATA传输时所需功耗。针对现时NB市场对缩减产品体积的需求，SATA 3.0提供了较一般SATA接口细小的LIF接口(Low Insertion Force Connector)，专门针对1.8吋的储存装置，包括即将上市的仅厚7mm光碟机。
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NCQ的说明
Port Multiplier技术原理图
SATA硬碟