Канальний рівень. 
Історія, порівняльні характеристики і перспективи розвитку інтерфейсів Parallel ATA, Serial ATA і Serial ATA II

Канальний рівень виконує функції арбітражу та результату виконання операцій передачі даних, скремблювання, а також реалізує механізми виявлення й корекції помилок.

Арбітраж та контроль передачі. Сам по собі фізичний рівень може тільки передавати дані, що надійшли на його вхід. Для запобігання конфліктів, коли це й пристрій, і хост контролер хочуть передати дані, на канальному рівні передбачений спеціальний механізм контролю, який отримав назву арбітражу. Крім того в обов’язки канального рівня входить стеження за тим, чи були дані успішно передані і повідомлення про це вищестоящому — транспортному рівню. Легко збагнути навіщо це потрібно.

Виявлення і корекція помилок. На відміну від стандарту ATA, який різними механізмами виявлення та виправлення обростав в міру росту швидкодії, тобто тоді, коли припирають і без них було не обійтися, в Serial ATA кілька механізмів закладені спочатку. По-перше, хорошою распознаваемость володіє використовуваний на фізичному рівні NRZ. Але це не головне, ряд помилок може успішно його минути. Як говорилося вище, застосовується надлишкове кодування 8B/10B. Суть його проста: 8 біт вихідних даних доповнюються 2-ма додатковими бітами. Разом виходить 10 біт — тобто 1024 можливих бітових комбінацій може бути в отриманому коді, в той час як у вихідному — тільки 256. З результуючого коду відбирають 256 комбінацій, які будуть відповідати 256-ти комбінаціям вихідного коду, а інші вважають забороненими. Це дозволяє розпізнавати спотворення даних — якщо прийнята заборонена послідовність, то при передачі відбулася помилка. Крім того, в Serial ATA використовується CRC код. До речі те, що жорсткі диски з SATA мають максимальну швидкість обміну по інтерфейсу в 150 Мбайт в секунду, при тому, що для SATA заявлена швидкість передачі на фізичному рівні в 1.5 Гбіт / с, пояснюється використанням надлишкового 8B/10B кодування, що знижує корисну пропускну здатність інтерфейсу до 1.2 Гбіт / с.

Скремблювання. Код NRZ, використовуваний на фізичному рівні не володіє властивістю самосинхронізації, так як при послідовності нулів або одиниць сигнал в лінії просто перетворюється на постійний сигнал певного рівня. Скремблювання допомагає боротися з цим явищем, перемішуючи дані, що підлягають передачі певним чином так, щоб ймовірність появи одиниць і нулів на виході була приблизно однаковою. Працює канальний рівень так: отримуєінформаційний кадр від транспортного, виконуючи логічне кодування та обчислення CRC, і спускає вниз — до фізичного рівня. При отриманні даних від фізичного порядок дії зворотний.

Транспортний і прикладної рівні.

Завданням транспортного рівня є забезпечення вищерозміщеним протоколах передачі з тим ступенем надійності, яка їм потрібна. Він упаковує надійшли від прикладного рівня ATA команди в кадри і зраджує їх наступному, або розпаковує надійшли знизу дані і передає на прикладний рівень.

Завданням прикладного рівня є організація взаємодії між драйвером контролера і всього програмного, що за ним далі варто й самим контролером через блок регістрів і портів.