Serial ATA (SATA), mSATA : les ports, câbles et fonctionnement

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Serial ATA ou SATA (Serial Advanced Technology Attachment) est une norme de connectique pour disque dur, SSD et CD/DVD à la carte mère.
Il se présente sous la forme d'interfaces et de ports avec des câbles spécifiques.
Elle succède à PATA (parallel ATA).

La communication avec les périphériques SATA fonctionnent grâce à AHCI (Advanced HCI) qui lui remplace IDE.
SATA est donc aussi une interface de bus qui connecte les systèmes hôtes aux périphériques de stockage à l'aide d'une liaison série

Cet article vous explique dans les grande lignes ce qu'est SATA et son fonctionnement.
La différence entre SATA et un disque dur/SSD ainsi que quelques mots sur NVMe.

Serial ATA (SATA), mSATA : les ports, câbles et fonctionnement
Serial ATA (SATA), mSATA : les ports, câbles et fonctionnement

Qu'est-ce que SATA ou un disque dur SATA ?

SATA est donc une norme qui régit des ports sur les cartes mères pour disques dur et SSD 3,5" et 2.5" pour les connecter à la carte mère.
Pour rappel :

Ce standard apporte beaucoup de fonctionnalités par rapport à son prédécesseur.
Ainsi les différences entre ATA et SATA :

  • Un débit plus important
  • la gestion des câbles (paires torsadées moins sensible aux perturbations que les nappes de fils)
  • le branchement à chaud (hot-plug). Vous pouvez débrancher et brancher les périphériques sans à avoir à éteindre l'appareil

Voici la connectique SATA d'un disque dur :

Prise et connectique SATA sur un disque dur

Le câble SATA est facilement reconnaissance car il est rouge avec un embout noir et argenté.
Il est beaucoup plus fin par rapport à son prédécesseur le câble IDE.
Le câble de données fournit la connexion haute vitesse au reste de l'ordinateur, transférant les informations dans les deux sens comme demandé, tandis que le câble d'alimentation est ce qui donne au lecteur l'électricité nécessaire pour fonctionner en premier lieu.

Le câble et nappe SATA

Les ports SATA sur la carte mère le sont aussi, car ils sont colorés, placés généralement sur un côté de la carte mère.
Ils peuvent être verticaux ou horizontaux.
Reportez-vous au mode d'emploi du PC ou de la carte mère pour trouver l'emplacement.

Les ports SATA sur la carte mère

A gauche des ports SATA et à droite (en bleu) un port SATA Express.

Les ports SATA sur la carte mère

Ainsi pour connecter un disque dur/SSD en SATA, on connecte le câble rouge à la carte mère et la prise d’alimentation au bloc d'alimentation.
Vous avez un exemple sur cette page :

Les versions de SATA : SATA III, eSATA, mSATA

Comme toute norme, elle évolue dans le temps avec des révisions et déclinaisons.

Le SATA a été introduit pour la première fois en 2000 et remplacent les anciens câbles IDE PATA.
Il a été révisé en 2003 et à nouveau en 2004 et 2008, amenant SATA à la version trois, communément appelée SATA III ou 3.0.
Ces normes ont augmenté la vitesse et ajouté des fonctionnalités supplémentaires pour permettre des disques de stockage plus rapides et plus fiables, mais n'ont pas modifié l'aspect physique du connecteur SATA lui-même.
SATA III est l'interface SATA la plus couramment utilisée aujourd'hui, bien qu'il y ait eu quatre révisions depuis son introduction, à savoir 3.1 à 3.4.

SATAe

SATAe (SATA Express) est une interface matérielle pour les disques SATA utilisant deux voies de PCI Express (PCIe) afin d'augmenter le taux de transfert sur SATA ordinaire.
Les débits peuvent atteindre 16 Go/s avec SATA 3.2 ou 3.3.
Cette déclinaison de la norme SATA est apparue autour de 2014, mais peu de lecteurs se sont matérialisés.
Le port SATA Express à 18 broches connectait un lecteur Express ou deux lecteurs SATA normaux.

Le câble SATAe (SATA Express)

mSATA et M.2

mSATA pour mini SATA est donc une version miniature du standard SATA.

La spécification mSATA décrit comment mapper des signaux SATA sur un connecteur de mini-carte PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) pour permettre une utilisation avec une large gamme d'applications.

Ainsi les SSD mSATa se présentent sous la forme de carte électronique comme les cartes mPCIe.
On peut les mêmes slots mais Il faut que le port mPCIe soit reliés aux contrôleurs SATA.

mSATA est remplacé par le NGFF (Next Generation Form Factor) M.2 SSD.
Il s'agit d'un raffinement de la norme mSATA et utilise un nouveau connecteur, appelé M.2, qui prend en charge une large gamme de périphériques. Le connecteur M.2 n'est pas compatible avec les périphériques mSATA.

Alors que les interfaces mSATA ne prennent en charge que différentes versions de SATA (c'est-à-dire SATA 1.0 à SATA 3.0), le connecteur M.2 permet d'utiliser des périphériques SATA 3.0, USB 3.0 et PCIe 3.0 à condition que la carte mère les prenne en charge.
M.2 est un connecteur qui peut prendre en charge les SSD NGFF et NVMe en fonction de la configuration de la carte mère

Une carte mSATA
source hexus.net

Les débits et vitesses SATA

Révision #Débit théorique (Gbit/s)Débit théorique (Mo/s)Débit pratique (Mo/s)
SATA I ou SATA 1501,5192150
SATA II ou SATA 3003384300
SATA III ou SATA 6006768600
source https://fr.wikipedia.org/wiki/Serial_ATA

SATA et AHCI

Advanced Host Controller Interface, ou AHCI, est une norme technique pour une interface qui permet au logiciel de communiquer avec les périphériques Serial ATA (SATA).
La spécification décrit une structure de mémoire système permettant aux fournisseurs de matériel informatique d'échanger des données entre la mémoire du système hôte et les périphériques de stockage connectés.
AHCI offre aux développeurs de logiciels et aux concepteurs de matériel une méthode standard pour détecter, configurer et programmer les adaptateurs SATA / AHCI.

Le BIOS des PC laissent permet de configurer le contrôleur SATA en AHCI ou RAID.

Pour les disques SSD modernes, l'interface a été remplacée par NVMe.

SATA VS NVMe

NVMe (Non-Volatile Memory Express) est une interface de communication et un pilote qui utilise le port M.2 et U.2.
Il faut que la carte mère soit compativle NVMe.
Les SSD NVMe sont beaucoup plus rapides que les SSD M.2 SATA mais ils sont aussi plus chers.
Les disques dur et SSD SATA utilisent AHCI pensait pour les disques dur HDD sont plus lents.

AHCI (pour SATA)NVME
file d'attente de commandes164 000
Nombre de commandes par
file d'attente
3264 000
Latence6 ms2,8 ms
Communicationavec le contrôleur SATADirectement avec le processeur
input/output operations
IOPS
10 0001 million
AHCI VS NVME

Conclusion et liens

SATA est donc une spécification qui régit les standards de connexion des disques dur et SSD.
Cette norme évolue dans le temps et on peut trouver des révisions ainsi que des déclinaisons.

  • SATA est le standard pour disque dur HDD, SSD 3.5" et 2.5"
  • mSATA est une norme pour carte PCIe abandonnée au profit du M.2
  • NVMe est le plus rapide de tous mais il faut que la carte mère soit compatible et les prix des SSD sont plus élevés

Ainsi pour de meilleurs performances, il faut opter pour des SSD NVMe.

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