Структура интерфейса SATA построена по четырехуровневой модели, тем самым сильно напоминая USB и SCSI-3. Многоуровневая модель выбрана не случайно – она позволяет в будущем достаточно гибко модернизировать стандарт, не прибегая к его существенной переработке. Для операционной системы разница между PATA и SATA несущественна – новый интерфейс полностью эмулирует старый. Основное отличие заключается во взаимодействии винчестеров с самим контроллером. Каждый канал SATA-контроллера имеет два порта, в результате чего диски подключаются индивидуальным кабелем. Это дало возможность отказаться от пресловутых перемычек переключения режима Master/Slave. Каждый винчестер работает в режиме Master Without Slave Present.

Информационные сигналы SATA-интерфейса передаются при напряжении всего 0.25 В – сравни с 5 В у Parallel ATA. Такое низкое напряжение является заделом на будущее. С течением времени ожидается постоянное уменьшение питающих напряжений всех компонентов ПК. Как мы уже отмечали, это связано с утоньшением техпроцесса изготовления чипов.