SATA ve PATA Bağlantısı Nedir?

Günümüzde oyunculardan video editörlerine ve bulut hizmetlerine kadar herkes veri depolama için daha hızlı çözümler talep ediyor. Bunun nedeni basit: Yeni nesil depolama teknolojileri daha yüksek performans sunuyor. Oyuncular için bu daha az gecikme süresi, editörler için hızlı video oluşturma süreleri, işletmeler için ise iş yüklerini bulutta hızlı ve sorunsuz bir şekilde çalıştırabilecekleri anlamına geliyor. Evet, NVMe oldukça hızlı ve gelişmeye devam ediyor. SATA ise uzun yıllar kahrımızı çeken, halen de geçerliliğini koruyan bir standart.

SATA, depolama ile ilgili neredeyse her şeyin anakartınıza bağlanma şeklidir. Son 10-15 yıl içinde bir bir masaüstü bilgisayarınız veya dizüstü bilgisayarınız olduysa, Serial ATA (SATA) uyumlu bir donanım mutlaka kullanmışsınızdır. İster sabit sürücü (HDD), ister katı hal sürücüsü (SSD) veya optik sürücü olsun, yakın zamana kadar neredeyse hepsi SATA bağlantısını kullanıyordu.

PCIe bağlantısı ve NVMe protokolüyle birlikte devir yavaş yavaş değişmeye başladı. Yine de özellikle büyük boyutlu HDD’ler ve SSD’ler söz konusu olduğunda SATA hala önemli bir oyuncu konumunda.

SATA Nedir?

SATA, Seri İleri Teknoloji Eklentisi (Serial Advanced Technology Attachment) kelimelerinin kısaltması. Bu teknoloji, son 15 yıldır bilgisayarın devre kartı ile dahili veya harici depolama aygıtı arasında veri taşımak için kullanılan en popüler arabirim olmuştur. Yakın zamana kadar neredeyse tüm masaüstü ve dizüstü bilgisayarlar SATA uyumlu donanıma sahipti. Ancak SSD’lerin artan popülaritesi ve bunlar için özel olarak tasarlanmış NVMe teknolojisinin geliştirilmesi ile SATA’nın popülaritesi son yıllarda azalmaya başladı.

Serial ATA, dahili disketler, HDD’ler ve optik disk sürücüleri için bir endüstri standardı olan Parallel Advanced Technology Attachment (PATA) üzerine bir geliştirme olarak piyasaya sürülmüştü. SATA protokol özellikleri ilk kez yayınlandığında, PATA arayüzlerine göre aşağıdakiler de dahil olmak üzere birçok önemli avantaj elde edildi:

• Daha hızlı veri aktarım hızları, her açıdan verinin daha hızlı taşınmasını ve daha iyi görüntü kalitesi sağladı.
• Daha kompakt kablo seçenekleri, daha kolay kablo yönlendirme ve gelişmiş bilgisayar havalandırmasına imkan tanıdı.
• Daha düşük voltajlı bağlantılar, donanım arızalarının azalmasına yardımcı oldu.
• Daha az güç tüketimiyle yüksek hızlı veri aktarımı için farklı sinyalleme teknikleri kullanıma sunuldu.

Bununla birlikte, SATA’nın NVMe’ye göre hala sahip olduğu önemli bir avantajı var: Eski donanımlarla uyumluluk. SATA HDD’ler ve SSD’ler kontrolcü donanımı aracılığıyla bir anakarta bağlanır. En basit yapılandırmasında (IDE modu), bağlı sabit sürücü bir PATA cihazı olarak tanınabilir. Böylelikle eski sistemlerle olan uyumluluk korunuyor lakin SATA sürücü IDE modundayken performansta bir düşüş yaşanması kaçınılmaz.

Eski bir cihazla uyumluluk bir gereklilik değilse, kullanıcılar daha iyi performans için bir SATA kontrolcüsü Gelişmiş Ana Bilgisayar Denetleyici Arabirimi (Advanced Host Controller Interface, AHCI) moduna ayarlayabilir. AHCI modunda aynı zamanda çalışırken sürücü değiştirme desteği sunabilir. Yani sürücüler kapatılmadan çıkarılıp takılabilir.

Başka bir SATA modu olan Yedek Bağımsız Disk Dizisi (Redundant Array of Independent Disks, RAID) modu, kullanıcılara aynı verilerin kopyalarını birden fazla HDD veya SSD gibi farklı konumlarda saklama olanağı vererek ek bir veri koruma katmanı sunuyor.

mSATA

İnce mSATA ve M.2 SATA cihazları, kart seviyesinde flash depolama sağlamak için geliştirilmekte. 2009 yılında SATA-IO, küçük form faktörlü SSD’ler için mSATA spesifikasyonunu duyurmuştu.

Bir mSATA cihazı, SATA-IO spesifikasyonunu temel alan bir flash sürücüdür. Dizüstü bilgisayarlarda ve diğer taşınabilir bilgi işlem cihazlarında kullanılıyor. mSATA standardı, SATA sinyallerini mSATA konektörü kullanarak bilgisayarın anakartındaki dahili olarak monte edilmiş bir PCIe kartıyla eşleştiriyor. mSATA sürücüler, küçük ana cihazların içine sığacak şekilde kasasız halde tasarlanıyor. Performansları ise kabaca geleneksel SATA SSD’lere eşdeğer.

Üreticiye bağlı olarak, bazı bilgisayar sistemleri hem mSATA hem de PCIe SSD’lerin bellek yuvasına takılmasına izin vermekte. İki protokol tarafından kullanılan pinler ve yuvalar aynı, ancak standartlar doğal olarak uyumlu değil. Sistem yöneticileri, sürücüleri mSATA ya da PCIe modunda çalışacak şekilde yapılandırmalı.

eSATA

External SATA (eSATA), bağlantı noktası adı verilen belirli eklenti bölgeleri aracılığıyla harici sürücüler için destek sağlayan SATA teknolojisinin bir diğer önemli özelliği. eSATA diğer seçeneklerden daha hızlı. Ayrıca HDD’ler, disket sürücüler, çıkarılabilir sürücüler, Blu-ray’ler, CD-ROM’lar ve DVD’ler gibi mevcut birçok disk sürücü teknolojisiyle uyumlu. Video/ses düzenleme ve veri yedekleme dahil olmak üzere eSATA sürücüleri için birçok yaygın kullanım alanı mevcut.

SATA Modları

SATA iki modda çalışabilir:

• IDE Modu: IDE, Tümleşik Sürücü Elektroniği (Integrated Drive Electronics) anlamına geliyor. IDE modu, düşük performans pahasına PATA ile çalışan eski donanımlarla geriye dönük uyumluluk sağlamak için kullanılan bir moddur.
• AHCI Modu: AHCI, yani Gelişmiş Ana Bilgisayar Denetleyici Arayüzü, hot-swapping desteği de sağlayan yüksek performanslı bir mod.

SATA Nesilleri

SATA kablosu şimdiye kadar SATA-1, SATA-2 ve SATA-3 olmak üzere üç nesil geçirdi. Aralarında esasen hiçbir fark yok, sadece aktarım hızı ve bazı özellikler açısından farklılık var:

SATA bağlantısı söz konusu olduğunda dikkat çekmeye değer birkaç farklı tür var. SATA ilk olarak 2000 yılında tanıtıldı ve PATA şerit kablolarının yerini aldı. Bu standart 2003, 2004 ve 2008 yıllarında tekrar revize edilerek SATA III ya da SATA 3.0 olarak adlandırılan son halini aldı. Yeni revizyonlarla hız artırılsa ve ek özellikler eklense de, bağlantı noktasının fiziksel görünümü değişmedi. SATA III günümüzde kullanılan en yaygın SATA arayüzü, ancak piyasaya sürülmesinden bu yana 3.1’den 3.5’e kadar beş revizyon yapıldı.

• SATA Revizyon 1: Bu cihazlar kişisel masaüstü ve ofis bilgisayarlarında yaygın olarak kullanılmış ve birincil/ikincil konfigürasyonda birbirine papatya dizimi şeklinde bağlanmış PATA sürücülerden yapılandırılmıştır. SATA Revizyon 1 cihazları en yüksek 1,5 Gbps aktarım hızına ulaşdı.
• SATA Revizyon 2: Bu tür aygıtlar, bağlantı noktası çarpanları, bağlantı noktası seçicileri ve geliştirilmiş kuyruk derinliği ile aktarım hızını iki katına çıkararak 3,2 Gbps’ye yükseltti.
• SATA Revizyon 3: 6 Gbps’ye kadar sürücü aktarım hızlarını desteklendi. Revizyon 3 sürücüler, daha düşük aktarım hızlarına sahip olsalar da SATA Revizyon 1 ve Revizyon 2 cihazlarla geriye dönük olarak uyumlu.
• SATA Revizyon 3.1: Ara revizyon, tüketici tabanlı taşınabilir depolama uygulamaları için SATA Evrensel Depolama Modülü için nihai tasarım gereksinimleri ekledi.
• SATA Revizyon 3.2: Bu güncelleme SATA Express spesifikasyonunu ekledi. Başka bir söylemle, SATA bağlantı noktalarının ve PCI Express (PCIe) şeritlerinin eşzamanlı kullanımı destekleniyor.
• SATA Revizyon 3.3: Bu revizyon shingled manyetik kayıt kullanımı üzerine iyileştirmeler getirdi.
• SATA Revizyon 3.5: Son değişiklik, PCIe flash ve diğer I/O protokolleriyle daha fazla entegrasyon ve uyumluluk getirdi.

Veri ve Güç Bağlantısı

SATA cihazı olarak adlandırılan sayısız bilgisayar ürünü olmasına rağmen, bu şekilde adlandırılmalarının nedeni SATA arayüzünü kullanmaları. Başka bir deyişle, bilgisayarınız biri sürücüde diğeri anakartta olmak üzere iki SATA bağlantı noktası üzerinden bağlanır. SATA konektörleri tek bir bağlantı noktası veya konektör olarak tanımlansa da, SATA veri konnektörü ve güç konnektörü olarak iki bağlantı noktasını kapsıyor. Veri aktarımı sağlayan kısa, yedi pinli bir konnektör. Diğeri ise daha uzun 15 pinli bir konnektör.

Her iki konektör de bağlantı sağladıkları sürücülerde tipik olarak ters çevrilir ve ilgili “L” şekillerinin tabanları birbirine bakar. Uzunluklarının ötesinde, kendilerine bağlanan kablolarla da ayırt edilebilirler. SATA veri kablosu genellikle düz, tek bantlı bir kabloya uzanan katı plastikten oluşurken, SATA güç konnektörü kafasından farklı renklerde birden fazla, ince, yuvarlak kabloya devam edecektir.

SATA cihazlarının çalışması için her iki kablo da gereklidir ve her ikisi de farklı işler yapar. Adından da anlaşılacağı gibi, veri kablosu veri aktarmak için kullanılır. Bu kablonun konektörü 7 pinlidir. Bir ucunu PC’nin SATA arayüzüne, diğer ucunu da sabit sürücüye bağlamanız gerekir. Kablo, hızlı aktarım hızı sağlamak için genellikle düz bir hat kullanır. SATA güç kabloları veri kablolarından daha büyüktür çünkü 15 pinli bir arayüze sahiptirler. Esas olarak güce ihtiyaç duyan depolama aygıtlarına ve optik sürücülere güç sağlamak için tasarlanmıştır.

PATA Nedir?

Daha eski günlere dönerek PATA’yı da yad edelim. Söylediğimiz gibi, SATA’dan önce PATA, yani Paralel İleri Teknoloji Eklentisi (Parallel Advanced Technology Attachment) vardı. Seri modda veriler bit bit aktarılır ve paralel modda verileri taşıyan birkaç akış vardır. PATA’nın önemli bir dezavantajı var. PATA dış müdahalelere karşı oldukça hassastır ve bu nedenle SATA’nın PATA’dan daha yüksek hızlarda çalışmasına izin verir. SATA kabloları PATA kablolarına kıyasla daha ince, daha esnek ve daha kompakt yapıda.

SATA ve PATA karşılaştırıldığında, seri bağlantı daha az kablo gerektiriyor ve paralel bağlantıya göre daha net sinyaller gönderilebiliyor. Bu, seri sinyalleri uzun mesafelerde veri iletimi için uygun hale getirmekte.

Paralel sinyal eşzamanlıdır ve daha geniş bir veri yolu gerektirir. Birden fazla bit aynı kabloda bulunan farklı teller üzerinden aynı anda gönderilir. Bir saat sinyali farklı kanallar arasındaki zamanlamayı senkronize eder. Sonuç olarak, paralel iletim sinyal parazitini önlemek için daha kısa mesafelere daha uygundur. Paralelliğin gerektirdiği çoklu kablolar da onu seri iletimden biraz daha maliyetli hale getiriyor.

SATA, 1980’lerde geliştirilen IDE tabanlı PATA standardına kıyasla birçok avantaj sunmakta. Bunlara üst kısımda bakmıştık.

Artık M.2 ve NVMe Var

2008 yılından bu yana SATA, masaüstü ve dizüstü bilgisayarlara HDD ve SSD’leri takabilmek için ana standarttı. Ancak artık bunun ötesine geçiyoruz. En son NVMe protokolünü destekleyen M.2 sürücüleri artık herkes biliyor olmalı. Bu SSD’ler PCIe arayüzünü kullanarak maksimum düzeyde performans sunuyor. Ayrıca bağlantı şekilleri ve tasarımları da tamamen farklı.

M.2 ve NVMe sürücüler SATA veri kablolarıyla kısıtlanmıyor ve sonuç olarak daha iyi performans sunabiliyorlar. PCI Express 4.0 ile birlikte üst düzey sürücüler 7 GB/sn’nin üzerine çıkan hızlar sağladı. Sürüm 5.0 ile hızlar ikiye katlandı, 14 GB/sn’nin ötesine taşındı. Üstelik şimdi 27 GB/sn’yi aşan hızlarla PCIe 6.0 SSD‘leri konuşmaya başladık. Unutmayın, SATA arayüzü en fazla 600 MB/sn’lik hız sunabiliyordu.

NVMe vs. SATA

Sadece hız ve performansın dikkate alındığı birebir karşılaştırmada, NVMe protokolü SATA’dan çok daha üstündür. SATA, özellikle HDD’lere ve HDD’lerden veri aktarımını kolaylaştırmak için bir SCSI depolama arayüzü olarak tasarlanırken, NVMe özellikle flash teknolojisi kullanan SSD’lerde kullanılmak üzere tasarlanmıştır.

NVMe, bir bilgisayarı bir veya daha fazla çevre cihazına bağlamak için standart olan bir seri genişletme veri yolu olan PCI express (PCIe) üzerinden bağlanan sistemlere veri aktarımını hızlandırmaya yardımcı olur. Tasarım farklılıkları nedeniyle NVMe, PCIe soketlerini kullanmak ve depolama ile CPU arasında veri aktarmak için SATA’ya göre daha iyi bir donanıma sahip. HDD’ler veri depolamak ve verilere erişmek için hala endüstri standardıyken SATA mantıklıydı, ancak SSD’ler daha popüler olmaya başladıkça NVMe çoğu kullanıcı için mükemmel bir seçenek haline geldi

Ek olarak, NVMe’nin kolaylaştırılmış protokolü son yıllarda popülerliği artan makine öğrenimi ve yapay zeka gibi gerçek zamanlı uygulamalar için SATA’dan daha uygun olmasını sağlamakta. NVMe ayrıca yerleşik yüksek performansı ve veri koruması sayesinde hibrit bulut, çoklu bulut ve ana bilgisayar depolama ortamlarını desteklemek için de iyi bir konuma sahip.

Bunun yanında, SATA’nın belirli kullanıcılar için hala anlamlı olduğu bazı durumlar var. Örneğin, NVMe SSD’lerin popülerliği fiyatı düşürse de SATA hala NVMe’den daha ekonomik. İşte iki teknolojinin özelliklerine göre karşılaştırması:

• Performans: NVMe SSD’ler, NVMe komutlarını daha hızlı gönderip alabildikleri ve daha iyi verim sağlayabildikleri için SATA SSD’lere göre çok daha yüksek hızlar ve performans sunabiliyor. Yeni teknolojili sürücüler, SSD depolama birimini doğrudan bir sunucuya veya merkezi işlem birimine (CPU) bağlamak için PCIe kullanırken, SATA SSD’ler daha yavaş olan Serial ATA Express veri yolu arayüzünü kullanıyor.
• Bant Genişliği: NVMe’nin kullandığı PCIe bağlantısı daha büyük ve SATA bağlantı noktasından daha fazla bant genişliğine sahip. Ayrıca düzenli olarak her PCIe nesliyle birlikte bant genişliği ikiye katlanıyor. Öte yandan SATA, bağlantılarda PCIe’den çok daha düşük bant genişliği sağlıyor. Yeni sürümler gelmiyor, hız da sabit kaldı maalesef. PCIe bağlantıları, SATA’ya göre daha ölçeklenebilirdir çünkü kullanıcıların aynı nesilde bant genişliğini iki katına çıkarmasını sağlayan “şeritler” kullanılmakta.
• Paralellik: NVMe’nin en önemli özelliklerinden biri de, paralellik olarak bilinen birden fazla iş parçacığı üzerinde aynı anda eşzamanlı işlemleri çalıştırabilmesi. NVMe SSD’ler 64.000 kuyruk derinliğine sahipken, SATA bir kuyrukta herhangi bir zamanda yalnızca 32 G/Ç isteğini destekleyebiliyor. NVMe, öncüllerinin “kesme” tabanlı aygıt sürücüsü yerine paralel komut kuyrukları ve bir “yoklama döngüsü” kullanarak gecikme süresini ve sistem ek yüklerini azaltabiliyor.
• Uyumluluk: Yapay zeka, makine öğrenimi ve bulut gibi daha yeni teknolojiler söz konusu olduğunda NVMe, aynı zaman diliminde bu teknolojilere paralel olarak geliştirildiği için SATA’ya nazaran çok daha iyi bir seçenek. NVMe ayrıca cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar ve oyun konsolları dahil olmak üzere tüm modern işletim sistemleriyle sorunsuz bir şekilde çalışıyor. Ancak eski teknolojilerle (HDD’ler gibi) uyumluluk söz konusu olduğunda, SATA’yı destekleyen birçok eski cihaz var. Eski tip aygıtların hiçbiri NVMe ile uyumlu değil.
• Maliyet: Hem NVMe hem de SATA son yıllarda daha uygun fiyatlı hale gelmiş olsa da, SATA halen maliyet açısından daha iyi bir konumda. Piyasadaki aynı kapasiteye sahip SATA ve NVMe SSD’leri kıyaslarsanız hemen aradaki farkı göreceksiniz. Kurumsal sınıf SSD’lerin fiyatları ise çok daha yüksek olabilir. NVMe, kurumsal iş yükleri için endüstri standardı haline gelmiş olsa da SATA SSD’ler, çok daha hızlı oldukları için HDD’lerin yerini rahatlıkla alarak sistemlerde yaygın olarak kullanılmaya devam ediyor.