A porta IDE tradicional (agora chamada “Parallel ATA”, IDE paralela ou simplesmente PATA) transfere dados de forma paralela. A vantagem da transmissão paralela é que ela é mais rápida do que a transmissão em série, pois transmite vários bits por vez. Sua grande desvantagem, porém, é em relação ao ruído. Como terão de existir muitos fios (pelo menos um para cada bit a ser transmitido por vez), um fio gera interferência no outro. É por esse motivo que os discos rígidos ATA-66 e superiores precisam de um cabo especial, de 80 vias. A diferença entre esse cabo de 80 vias e o cabo IDE comum de 40 vias é que ele possui um fio de terra entre cada fio original, funcionando como uma blindagem contra interferências.

No Serial ATA, por outro lado, a transmissão dos dados é feita de modo serial, ou seja, transmitindo um bit por vez. A maioria das pessoas pensa que a transmissão serial é mais lenta que a transmissão em paralelo. Acontece que isto só é verdade se compararmos os dois tipos de transmissão usando a mesma taxa de clock. Neste caso a transmissão paralela será pelo menos oito vezes mais rápida, já que pelo menos oito bits (um byte) serão transmitidos por pulso de clock, enquanto que na transmissão serial apenas um bit será transmitido por pulso de clock. No entanto, se um clock maior for usado na transmissão serial, ela pode ser mais rápida do que a transmissão paralela. Isto é exatamente o que acontece com o Serial ATA.

O problema em aumentar a taxa de transferência na transmissão paralela é ter que aumentar o clock, já que quanto maior o clock maiores são os problemas relacionados à interferência eletromagnética. Como a transmissão serial utiliza apenas um fio para transmitir os dados, ela sofre menos com problemas de ruído o que permite obter clocks elevados, resultando em uma taxa de transferência maior.

A taxa de transferência do padrão Serial ATA é de 1.500 Mbps. Como este padrão utiliza o esquema de codificação 8B/10B (o mesmo esquema de codificação usado nas redes Fast Ethernet) – onde cada grupo de oito bits é codificado em um sinal de 10 bits – sua taxa de transferência efetiva é de 150 MB/s. Dispositivos Serial ATA trabalhando nesta velocidade são também conhecidos como SATA-150. O padrão Serial ATA II traz novos recursos como a tecnologia Native Command Queuing (NCQ), além oferecer a taxa de transferência de 300 MB/s, o dobro do padrão SATA original. Dispositivos que podem trabalhar nesta velocidade são também conhecidos como SATA-300. O próximo padrão a ser lançado será o SATA-600.

É importante notar que o SATA II e SATA-300 não são sinônimos. Você pode construir um dispositivo que trabalhe apenas a 150 MB/s mas que use pelo menos um dos novos recursos oferecido pelo padrão SATA II, como o NCQ. Este seria um dispositivo SATA II, apesar de não trabalhar a 300 MB/s.

A tecnologia Native Command Queuing (NCQ) aumenta o desempenho do disco rígido reordenando os comandos de leitura enviados pelo computador.  Compre um disco rígido que também tenha suporte a esta tecnologia.

É também muito importante notar que o Serial ATA implementa dois caminhos de dados separados, um para a transmissão e outro para recepção dos dados. Na transmissão paralela apenas um caminho é usado, que é compartilhado tanto para transmissão quanto para recepção. O cabo Serial ATA é formado por dois pares de fios (um para transmissão e outro para recepção) usando transmissão diferencial.

Além dos fios de transmissão e recepção, três fios terra são utilizados. O cabo Serial ATA usa, portanto, sete fios.

Outra vantagem da utilização da transmissão serial é que poucos fios são necessários no cabo. Portas IDE tradicionais utilizam um conector de 40 pinos e um cabo de 80 vias. As portas Serial ATA utilizam um conector de sete pinos e um cabo com sete fios. Isto ajuda e muito no fluxo de ar dentro do micro, já que cabos mais finos não obstruem a passagem do ar.