SATA全称Serial Advanced Technology Attachment，即串行硬盘接口技术。SATA 是一种完全不同于并行 PATA 的新型硬盘接口类型，采用串行方式传输数据。与并行PATA相比，SATA具有较大的优势。首先，SATA 由于采用串行差分方式传输数据，并使用嵌入 式时钟信号，对传输数据进行编解码处理，这就彻底解决了并行总线 PATA 无法解决的四大难题， 即码间干扰、信号偏移、串音干扰和直流偏置。这使 SATA 的工作频率可以提升至非常高的水平， 同时具备了更强的纠错能力，进一步提高了传输质量。
SATA3.0 协议继承了先前的协议结构，同样是由物理层、链路层、传输层和应用层构成，其 结构如图 2-1 所示。其中物理层位于协议的最底层，它的功能是通过信号检测以及原语交互实现 主机端控制器与设备端控制器的链路初始化，建立数据通道，实现并行转串行、串行转并行操作， 并且从接收的数据中提取时钟。链路层位于物理层的上一层。链路层分为发送和接收两个过程， 在发送数据时，发送模块首先计算需要发送数据的 32bitsCRC 校验和，然后将该校验和与需要发 送的有效数据进行加扰，并将计算得到的 CRC 校验和放在有效数据帧的最后一帧，最后 8B/10B 编码后发送到物理层。设备端在收到数据后，通过计算对比 CRC 校验和来检验数据传输是否正 确；在接收数据时，首先对接收到的有效数据进行 8B/10B 解码和解扰码操作，在恢复原始数据 后，计算本组数据的 CRC 校验和，并与设备端发来的校验和比较，验证正确性。传输层同样分 为发送和接收两个过程，在发送数据时，会按照要求将需要发送的数据封装成协议规定的 FIS 帧 数据；而在接收数据时解析收到的 FIS 帧，判断该 FIS 帧是哪种类型的帧，并将解析出的信息发 送到应用层。应用层是整个协议的顶层，应用层负责命令解析、寄存器值更新以及实现 DMA 方 式的数据读取。
1.2 物理层分析
物理层作为整个协议的最底层，采用带外信号( Out Of Band,OOB)与设备建立链接，以下简称 OOB 信号。协议将物理层分为两个模块：控制模块和模拟前端。控制模块通过状态机的状态转换 来实现主机与设备的原语信号交互以及通信链路的建立；物理层的模拟前端通过物理层的高速差 分电路和 OOB 信号控制电路组成。
物理层实现的功能主要有：
1．实现速度为 6Gb/s 的差分比特流数据的接收与发送；
2．实现 40bits 数据的串转并、并转串操作；
3．在传输的比特流中实现有效数据提取以及时钟提取；
4．通过检测 K 码字符 K28.5 对齐数据；
5．控制 OOB 的检测与发送，实现物理层通信链路的初始化；
6．实现省电以及休眠两种模式和速率匹配调节；
7．反馈当前工作状态到链路层；
8．可实现能选择的阻抗匹配调节；
9．能够对设备端发起的 BIST 操作做出应答。
OOB 信号被用来与设备进行初始化连接，因此与其他信号相比，具有较高的优先级。SATA 协议规定了三种 OOB 信号，分别是：COMWAKE、COMRESET 以及 COMINIT，它们均是通过 K28.5，D10.2 和 D27.3 不同排列组合构成的。COMINIT 和 COMRESET 信号有着相同的结构， 都是在时长 320ns 的空闲之间插入 106.7ns 的 ALIGN 原语，使原语与空闲的时间比为 1：3，如 图 2-3 所示。COMRESET 信号由主机端发送，而 COMINIT 信号由设备端发送是 COMINIT 信号 和 COMRESET 信号的区别。
COMWAKE 信号的结构是在时长 106.7ns 的空闲插入同等时长的 ALIGN 原语，从而实现原 语与空闲的时长比为 1：1，其信号结构如图 2-4 所示。
