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コンピュータとハードディスクや光学ドライブなどの記憶装置を接続するIDE(ATA)規格の拡張仕様の一つ。従来のATA仕様の後継仕様で、2000年11月に業界団体「Serial ATA Working Group」によって仕様の策定が行われた。同グループにはコンピュータメーカーや記憶装置メーカーの大手が参加している。
シリアルATAは、Ultra ATAなどの現在のATA仕様で採用されていたパラレル転送方式を、シリアル転送方式に変更したもの。これにより、シリアルATAではシンプルなケーブルで高速な転送速度を実現することができる。従来のパラレル方式のATA諸規格との互換性も持っている。さらに、従来はドライブごとに必要だったジャンパピンなどの設定もシリアルATAでは不要になり、ハードディスクなどを「接続すればすぐ使える」ようになるとされている。従来のパラレル方式のATA仕様で転送速度が最も高速なのはUltra ATA/133の133MB/sで、パラレル方式ではこれ以上の高速化は難しいとされる。
シリアルATAの最初の規格「Serial ATA 1.0」は1.5Gbps(1バイトの転送に10ビット使うため、転送速度は150MB/s)と、従来の約1.4倍の速度を実現する。2004年4月には通信速度を3Gbps(転送速度は300MB/s)に引き上げたシリアルATA2(Serial ATA/300、SATA300とも)規格が、2009年5月には6Gbps(600MB/s)のシリアルATA3(Serial ATA/600、SATA600とも)規格が発表された。