串列ATA（Serial ATA: Serial Advanced Technology Attachment）是一種計算機匯流排，負責主機板和大容量存儲設備（如硬碟及光碟驅動器）之間的數據傳輸，主要用於個人計算機。串列ATA與串列SCSI（SAS: Serial Attached SCSI）的兩者排線兼容，SATA硬碟可接上SAS接口。
2000年11月由“Serial ATA Working Group”團體所制定，取代舊式PATA（Parallel ATA或舊稱IDE）接口的舊式硬碟，因採用串列方式傳輸數據而得名。在數據傳輸上這一方面，SATA的速度比以往更加快捷，並支持熱插拔，使計算機運作時可以插上或拔除硬體。另一方面，SATA匯流排使用嵌入式時鐘頻率信號，具備比以往更強的糾錯能力，能對傳輸指令（不僅是數據）進行檢查，如果發現錯誤會自動矯正，提高數據傳輸的可靠性。不過，SATA和以往最明顯的分別，是使用較細的排線，有利機箱內部的空氣流通，某程度上增加了整個平台的穩定性。
串口硬碟是一種完全不同於並行ATA的新型硬碟接口類型，由於採用串列方式傳輸數據而知名。相對於並行ATA來說，就具有很多的優勢。首先，Serial ATA以連續串列的方式傳送數據，一次只會傳送1位數據。這樣能減少SATA接口的針腳數目，使連線電纜數目變少，效率也會更高。實際上，Serial ATA 僅用四支針腳就能完成所有的工作，分別用於連線電源、連線地線、傳送數據和接收數據，同時這樣的架構還能降低系統能耗和減小系統複雜性。其次，Serial ATA的起點更高、發展潛力更大，Serial ATA 1.0定義的數據傳輸率可達150MB/s，這比最快的並行ATA（即ATA/133）所能達到133MB/s的最高數據傳輸率還高，而在Serial ATA 2.0的數據傳輸率達到300MB/s，最終SATA將實現600MB/s的最高數據傳輸率。
SATA的物理設計，可說是以Fibre Channel(光纖通道)作為藍本，所以採用四芯接線；需求的電壓則大幅度減低至250mV(最高500mV)，較傳統並行ATA接口的5V少上20倍！因此，廠商可以給Serial ATA硬碟附加上高級的硬碟功能，如熱插拔(Hot Swapping)等。更重要的是，在連線形式上，除了傳統的點對點(Point-to-Point)形式外，SATA還支持“星形”連線，這樣就可以給RAID這樣的高級套用提供設計上的便利；在實際的使用中，SATA的主機匯流排適配器(HBA，Host Bus Adapter)就好像網路上的交換機一樣，可以實現以通道的形式和單獨的每個硬碟通訊，即每個SATA硬碟都獨占一個傳輸通道，所以不存在象並行ATA那樣的主/從控制的問題。
前景
Serial ATA規範不僅立足於未來，而且還保留了多種向後兼容方式，在使用上不存在兼容性的問題。在硬體方面，Serial ATA標準中允許使用轉換器提供同並行ATA設備的兼容性，轉換器能把來自主機板的並行ATA信號轉換成Serial ATA硬碟能夠使用的串列信號，已經有多種此類轉接卡/轉接頭上市，這在某種程度上保護了原有投資，減小了升級成本；在軟體方面，Serial ATA和並行ATA保持了軟體兼容性，這意味著廠商絲毫也不必為使用Serial ATA而重寫任何驅動程式和作業系統代碼。
Serial ATA相較並行ATA可謂優點多多，將成為並行ATA的廉價替代方案。並且從並行ATA過渡到Serial ATA也是大勢所趨，應該只是時間問題。相關廠商也在大力推廣SATA接口，例如Intel的ICH6系列南橋晶片相較於ICH5系列南橋晶片，所支持的SATA接口從2個增加到了4個，而並行ATA接口則從2個減少到了1個；nVidia的nForce4系列晶片組已經支持SATA II即Serial ATA 2.0，而且三星已經採用Marvell 88i6525 SOC晶片開發新一代的SATA II接口硬碟，並在2005年初推出。
Port Selector技術原理圖簡單來說，連線埠選擇器就是為一個硬碟提供兩條連線連線到控制器，其中一條是冗餘的（即多出來的意思）。這種設計的好處是萬一其中一條連線斷了，還有另一條可以連線。由此看來，不但可以用RAID防止硬碟損壞，還能用這個Port Selector來防止連線線損壞。Port Multiplier技術原理圖
連線埠倍增器
SATA 1.0的一個缺點就是可連線性不好，即連線多個硬碟的擴展性不好。因為在SATA 1.0規範中，一個SATA接口只能連線一個設備。SATA的制定者們顯然也意識到了這個問題，於是他們在SATA2.0中引入了Port Multiplier的概念。Port Multiplier是一種可以在一個控制器上擴展多個SATA設備的技術，它採用4位（bit）寬度的Port Multiplier連線埠欄位，其中控制連線埠占用一個地址，因此最多能輸出15個設備連線----與並行SCSI相當。Port Multiplier的上行連線埠只有1個，在頻寬為150MB/s的時候容易成為瓶頸，但如果上行連線埠支持300MB/s的頻寬，就與Ultra320 SCSI十分接近了。Port Multiplier技術對需要多硬碟的用戶很有用，提供這種功能的晶片組極少。
SATA 3.0最終規格相比SATA 2.0版本除了頻寬提升一倍至6Gb/s 。同時亦多入了多項全新技術，包括新增NCQ指令以改良傳輸技術，並減低傳輸時所需功耗。根據Serial ATA Revison 3.0規格白皮書，除了頻寬提升至最高6Gb/s外SATA 3.0亦會增加NCQ的指令數目，包括為實時性的資源提供優先處理，主要用於影像及音像傳輸方面。此外SATA 3.0同時會為正被系統處理中的資源作優先安排，大大提升了系統的執行效率。
為了提升電池續航力，SATA 3.0採用全新INCITS ATA8-ACS標準，並可兼容舊有SATA裝置，不僅進一步改良傳輸訊號技術，亦大幅減低了SATA傳輸時所需功耗。針對現時NB市場對縮減產品體積的需求，SATA 3.0提供了較一般SATA接口細小的LIF接口(Low Insertion Force Connector)，專門針對1.8吋的儲存裝置，包括即將上市的僅厚7mm光碟機。
NCQ的說明
Port Multiplier技術原理圖
SATA硬碟