Giới thiệu cơ bản về Serial ATA (SATA)

Gi

i thi u c b n v Serial ATA (SATA)

ớ

ệ ơ ả ề

c g i là SATA ọ ơ ượ

ẩ ổ ế ớ ộ ố ặ

ẽ ớ ệ ạ

ệ ng (hi n có tên g i là parallel ề ả i ọ ứ ặ ệ ữ ệ ề ả ố ế ớ ộ ộ ạ ể ướ ng th c truy n t ề ả i ế ộ i n i ti p trong ch đ ế c đây là t c đ cao, cùng m t lúc b n có th g i đi nhi u bit d li u. Tuy nhiên đi m y u Serial ATA – hay đ n gi n đ ả – là m t chu n ụ c t o nh m m c đĩa c ng đ ằ ượ ạ ứ ộ ượ c đích thay th cho giao di n parallel ATA v n đ ẫ ệ i t đ n v i tên IDE. SATA có t c đ t truy n t bi ề ả ế ế i kho ng 150MB/s ho c 300 MB/s so v i t c đ t ộ ố ớ ố ả c đây. Bài đa 133 MB/s trong các công ngh tr ệ ướ ọ i thi u cho các b n m i báo này chúng tôi s gi th c n bi t v Serial ATA ứ ầ ế ề C ng IDE thông th ổ ườ ATA ho c PATA) th c hi n ph ự ươ ệ d li u song song. u đi m c a vi c truy n t ủ Ư ể song song so v i truy n t ề ể ử ẫ ề ử ụ ượ ấ ề ạ ử ạ t lên đ n 80 dây. S khác bi ơ ứ ễ ẽ ầ ự ệ ạ ặ ữ ấ ằ ỗ c s d ng (ít nh t là m t ộ i sao ệ t ế ch cáp 80 dây có các dây đ t n m gi a các ữ ể ả ữ ự ụ ệ i d li u hi n hành đ i v i chu n parallel IDE là 133 MB/s ủ ề ả ữ ệ ề ẩ ố ớ ề ữ ễ ệ ố ộ

c kia chúng ta ề ả ệ ộ cũng cho t c đ th p h n truy n d n song song. Tuy ng cho r ng truy n d n n i tíêp bao gi i theo ch đ n i ti p. Tr ố ế ộ ố ế ơ ộ ấ ườ ề ề ố ằ ề ườ ộ ỉ ng h p này, ợ ề ố ờ ử ụ ể ộ ố ề ả ộ ố i 8 l n, vì nó có kh năng truy n t ầ ẫ ượ i thi u nhanh h n t ơ ớ ộ ẽ ộ ề ỉ ể i thi u ớ c truy n d n trên m t chu kỳ v i ơ ấ ẫ ộ ẫ ử ụ ề ế ậ ố ộ tr ố ữ ệ chính c a nó l i là v n đ t p âm nhi u. Do có nhi u dây d n cùng đ ạ ủ ấ c g i), nên dây này s gây xuyên nhi u sang dây khác. Đây chính là lý do t cho m i bit đ ễ ượ ỗ đĩa c ng cao h n c n đ n m t lo i cáp đ c bi ATA-66 và các ộ ế ổ gi a cáp 80 dây và cáp 40 dây thông th ng là ườ ở dây truy n tín hi u, m c đích c a dây đ t n m gi a các dây truy n tín hi u là đ gi m s xuyên ấ ằ ệ nhi u gi a chúng. T c đ truy n t (ATA/133). Serial ATA là m t công ngh khác, cho phép truy n t ướ th ẫ ẫ nhiên v n đ này ch đúng n u chúng ta s d ng cùng m t t c đ clock. Trong tr ế truy n d n song song s có t c đ t ố 8 bit (m t byte) trong m t chu kỳ, trong khi đó ch có m t bit đ ộ i thì nó có truy n d n song song. Tuy v y, n u s d ng t c đ clock cao h n trong khi truy n t ề ả th nhanh h n truy n d n song song. Đó chính là nh ng gì mà Serial ATA đã th c hi n. ệ ự ữ ể ề ẫ ơ

ấ ệ ề ề ả ệ ố ộ ố i song song là vi c tăng t c đ clock, khi t c đ clock càng ộ ộ tr ễ ừ ườ ấ ư i d li u nên nó s gi m đ ố ng ch ng h n. Do truy n d n ẫ c v n đ v t p âm ẽ ử ụ ể ề ề ề ạ ẳ ượ ạ ấ V n đ trong vi c tăng t c đ truy n t cao thì s càng có nhi u v n đ phát sinh nh xuyên nhi u t ề ề n i ti p s d ng ch m t dây d n đ truy n t ẽ ả ề ả ữ ệ ẫ ỉ ộ nhi u, chính vì v y có th cho phép nó s d ng t c đ clock r t cao. ử ụ ố ế ễ ể ậ ấ ố ộ

ề ả ủ ử ụ ỗ i c a chu n Serial ATA là 1.500 Mbps. Vì nó s d ng 8B/10B coding – m i nhóm ế t ả ủ ệ ộ ị ẩ ộ ố ộ ộ ố ớ ố ạ ẩ ấ ọ ớ ố ư ộ ộ ơ c mã hóa thành m t s 10-bit – nên t c đ clock hi u qu c a nó là 150 MB/s. Các thi i cao h n 300 MB/s. c g i là SATA-300. Chu n k tíêp đ c phát ạ ộ ớ ố ượ ượ ể ế ộ ọ T c đ truy n t ộ ố 8 bit đ ố ượ b Serial ATA ch y v i t c đ chu n này g i là SATA-150. Serial ATA II cung c p m t s tính năng m i nh Native Command Queuing (NCQ), c ng v i t c đ truy n t ề ả ớ Các thi t b có th ho t đ ng v i t c đ này đ ẩ ế ị hành s là SATA-600. ẽ

ầ ẩ ộ ộ ỉ ả ồ ớ i s d ng các tính năng m i ạ ử ụ t b này s là SATA II, m c dù nó ẽ ớ ố ư ượ ặ ẳ ạ B n c n ph i l u ý r ng SATA II và SATA-300 hoàn toàn không ph i là đ ng nghĩa. M t chu n có ả ư ằ ạ t b đ ch ch y v i t c đ 150 MB/s nh ng l th xây d ng m t thi ư ạ ộ ế ị ể ự ể đã đ c cung c p b i SATA II, ví d nh NCQ ch ng h n. Thi ở ế ị ụ ấ t c đ 300 MB/s. không ho t đ ng ở ố ạ ộ ộ

đĩa c ng b ng cách s p x p l ứ ệ ằ ắ ế ạ ạ ỗ ợ ủ ủ ạ ạ i các Native Command Queuing (NCQ) cho phép tăng hi u su t ấ ở l nh g i b i máy tính. N u bo m ch ch c a b n có các c ng SATA II có h tr NCQ thì b n nên ổ ệ mua m t đĩa c ng có h tr NCQ. ế ỗ ợ ử ở ộ ổ ứ

ng d n d li u tách bi ữ ệ ườ ệ ẫ ộ ng d n d li u, đ ầ ư ậ ộ ườ ỉ t k song song, ch có m t đ ế ế ậ ữ ệ ặ ữ ệ ẻ ồ ẫ ề ằ ử ứ ề ề ấ ộ t, m t cho truy n d li u và B n cũng c n l u ý r ng Serial ATA có hai đ ằ ạ ữ ệ ề m t cho nh n d li u. Trên các thi ng d n này ẫ ữ ệ ộ ườ ẫ s chia s cho c vi c truy n và nh n d li u. Cáp Serial ATA g m có hai c p dây (m t cho ộ ả ệ ẽ truy n và m t cho nh n) b ng cách s d ng cách th c truy n d n khác. 3 dây đ t cũng đ c s ượ ử ụ ậ d ng vì v y cáp Serial ATA có đ n 7 dây. ụ ế ậ

ể ộ ư i n i ti p là s d ng ít h n s l ử ụ ố ượ ử ụ ầ ơ ầ ổ M t u đi m khác trong vi c s d ng truy n t ế t. ề ả ố ế Các c ng Parallel IDE s d ng các đ u c m 40-chân và cáp 80-dây. Trong khi đó các c ng Serial ắ ỏ ATA ch s d ng đ u c m 7 chân và cáp 7 dây. Đi u này giúp ích r t nhi u đ n khía c nh t a ng dây c n thi ổ ạ ệ ử ụ ắ ỉ ư ụ ề ề ế ầ ấ

t c a máy tính, vì s d ng nhi u cáp m ng h n s làm cho không khí l u thông bên trong ơ ư ẽ ỏ nhi case c a máy tính đ ệ ủ ủ ử ụ c d dàng h n. ễ ề ơ ượ

ể ạ i đây, b n có th so sánh Serial ATA v i parallel IDE: cáp Serial ATA trông ra ướ ớ ủ c c a nó so v i IDE 80-dây nh th nào và s so sánh v khía c nh v t lý c a ủ ư ế ự ề ạ ậ ớ Trong các hình d sao và kích th ướ c ng Serial ATA (màu đ trong hình 3) v i c ng parallel IDE (màu xanh trong hình 3). ớ ổ ổ ỏ

Hình 1: Cáp Serial ATA

Hình 2: So sánh gi a cáp Serial ATA và cáp 80-dây đ c s d ng b i các thi t b parallel IDE ữ ượ ử ụ ở ế ị

Hình 3: Các c ng Serial ATA (màu đ ) và các c ng parallel IDE chu n (màu xanh) ẩ ổ ỏ ổ

Cài đ tặ

t b Serial ATA có khác đôi chút so v i các thi ặ ế ị ế ị ẩ ạ ộ ổ ộ ỉ ể ế ố ộ ổ ậ ổ ể ế ố ằ ơ ứ ể ứ ổ ặ ễ ớ ng n m trên bo m ch ch ) còn đ u còn l ằ ạ ầ t b IDE chu n, Serial ATA là ớ ể t b trên m t c ng (parallel IDE có th ế ị đĩa ng trên m t c ng b ng cách c u hình master/slave). Chính vì v y các ấ parallel IDE: k t n i m t đ u này ế ố ộ ầ i c a cáp đ u vào ổ ấ ệ ượ ng ạ ủ ả ườ ố ế ố ẽ ầ ắ Cách cài đ t các thi k t n i đi m đi m, nghĩa là b n ch có th k t n i m t thi ể ế ố cho phép k t n i hai đĩa c ng Serial ATA có th cài đ t d dàng h n so v i các ổ c a cáp v i c ng Serial ATA (th ủ ớ ổ ủ c ng b n mu n k t n i. Vì đ u n i này có m t kh c hình ch V nên s không x y ra hi n t ữ ộ ố ạ ứ c m sai chi u. ắ ề

ộ ộ ế ố ượ ạ c t o ế ố ồ ớ ặ ả ỹ ồ ạ ủ ậ ậ ồ ượ ẽ ấ k thu t ATX12V 1.3. Chính vì v y n u máy tính c a b n có ngu n ATX12V ế ặ ộ đ c đ c t ồ ế ố ế ố ộ ử ụ ư ẫ ồ Chu n Serial ATA cũng có m t b k t n i ngu n 15- chân m i. K t n i ngu n này đ ẩ chu n t ẩ ừ ặ ử ụ c s d ng 1.3 ho c ngu n công su t trên thì nó s có k t n i này. M c dù k t n i 15 chân đ ế ố ặ nh ng k t n i ngu n này v n s d ng các dây 5 chân (m t +12 V, m t +5 V, m t +3.3 V và hai ộ chân đ t).ấ

SATA-150. V n đ ổ ứ ư ấ ổ ộ đĩa c ng SATA-300 có m t jumper c u hình đ làm vi c nh các ấ ể c cài đ t trên v trí SATA-150 s h n ch hi u su t làm vi c c a ẽ ạ ượ ệ ặ ị ượ ủ ổ Các đây là jumper đã đ nó đ ặ quan tr ng và chúng tôi s gi t v v n đ này. ề ở ấ đĩa n u ế ủ ổ c cài đ t trên bo m ch ch có các c ng SATA-300. C u hình đúng cho jumper này r t ấ ọ ệ ế ệ ấ ề i thi u k các chi ti ỹ ạ ẽ ớ ế ề ấ ệ

ệ ặ ổ ấ ơ ứ ả ủ i thi u bên d c gi i), k t n i cáp Serial ổ ị ệ ế ố ướ ế ẵ ớ t c a b n. Vi c cài đ t 150/SATA-300 (n u có s n, các thông tin chi ti ATA và cáp ngu n v i máy tính đang b t ị ắ ủ ớ đĩa c ng SATA r t đ n gi n; remove ho c thay đ i v trí c a jumper SATA- ặ t s đ ế ẽ ượ ạ ồ

Hình 4: Các đ u n i c a đĩa c ng SATA ố ủ ổ ầ ứ

Hình 5: Các đ u k t n i ngu n Serial ATA trên các b ngu n ATX12V ế ố ầ ồ ộ ồ

Hình 6: c ng SATA đã đ Ổ ứ ượ c k t n i v i bo m ch ch ủ ế ố ớ ạ

ượ Ổ ẩ c chuy n đ i” thành Serial ATA thông qua m t ộ ể ổ đĩa IDE chu n “đã đ Hình 7: adaptor Jumper SATA-150/SATA-300

ệ ạ

ổ t đ n nh jumper 1.5 ư ế ế v trí “SATA-150”, v chí ị đĩa c ng SATA-300 có jumper SATA-150/SATA-300 (cũng đ ặ ế ượ c c u hình ấ ủ ớ ứ c bi ở ị ổ ặ ề ở đĩa c a b n n u cài đ t trên bo m ch ch v i các c ng SATA-300. Chúng tôi bên ng c a hi u su t trong khi c u hình sai SATA-300 đây là, m c đ nh jumper này đ ượ ị ạ ủ ấ ạ ề ự ả ưở ủ ệ ấ ạ ở M t s c ng SATA-300 không làm vi c đúng trên các bo m ch ch a các c ng SATA-150 do có ộ ố ổ ứ s ứ ố ổ Gbps/3 Gbps). V n đ ấ h n ch hi u su t ế ệ ấ ổ ạ s gi i thi u cho các b n v s nh h ệ ẽ ớ i.ướ d

c khi cài đ t đĩa c ng SATA-300 b n c n ph i ki m tra xem nó có jumper SATA-150/SATA- ứ ướ ặ ổ ả ể ạ ầ ị ấ ế ạ ộ ế ạ ể ượ ể ổ ể Tr 300 hay không và xem nó có b c u hình đúng v trí hay không: n u b n có m t bo m ch ch cũ ạ ủ ị ủ ủ v i các c ng SATA-150 thì b n nên đ jumper v trí SATA-150, tuy nhiên n u bo m ch ch c a ở ị ớ ạ ổ ấ c tìm th y b n h tr SATA300 thì c n chuy n đ i sang v trí này. Các thông tin này có th đ ị ỗ ợ ạ trên nhãn ổ ầ đĩa, xem th hi n trong hình 8. ể ệ

Hình 8: Nh ng thông tin chi ti t trên nhãn c a đĩa gi i thích v jumper SATA-150/SATA-300. ữ ế ủ ổ ả ề

ứ ế ệ ạ ộ đĩa c ng này (Seagate Barracuda 7200.10 160 GB) có m t jumper h n ch hi u su t c a ấ ủ ổ đĩa ệ ể ế ộ ổ ợ ơ ồ ể ầ ườ c remove v i m t tua vít nh . L u ý r ng ph thu c vào model c a ủ ổ ỏ ư ạ ằ ớ ộ ụ ậ ớ ữ ộ ạ ứ ế ả ầ Ổ đĩa150 MB/s (1.5 Gbps), xem trong hình 9. Đ làm cho nó làm vi c đúng trong ch đ SATA-300, chúng ta c n chuy n jumper (xem s đ trên hình 8). Trong tr ng h p này jumper có đĩa b n m i có th th đ ể ể ượ chuy n v trí jumper thay vì c remove nó. Chính vì v y b n c n ph i quan tâm đ n nh ng gì ể c vi đ ị t trên nhãn đĩa c ng. ứ ượ ế ổ

Hình 9: đĩa c ng v i jumper SATA-150/SATA-300 đang đ c đ t v trí “SATA-150” Ổ ứ ớ ượ ặ ở ị

ng t ớ ả ệ ữ ưở ẽ ạ ấ ể i hi u su t c a ấ ủ ổ ể ớ ề ấ ộ ệ ạ ệ đĩa c ng Seagate Barracuda 7200.10 160 GB v i 3 ch i c a ề ả ủ ổ ứ SATA-300 khi c u hình sai? Chúng tôi s t o m t s ộ ố i thi u cho các b n v v n đ này. Chúng tôi đã đo t c đ ố ề ng trình khác nhau, ươ ủ ặ ớ ấ ị SATA-300 đích th c. B n có th xem ự ộ ổ ứ ể ạ Nh ng gì nh h ki m tra trong phòng thí nghi m đ gi truy n t c tiên là jumper trên c u hình m c đ nh c a nó (“SATA- SpeedDisk32, HD Tach và HD Tune, tr ướ 150”), sau đó remove jumper và làm cho đĩa c ng là m t ổ đ c k t qu trong các hình bên d i ướ ượ ế ả

c trong các k t qu c a ba ch ữ ể ấ ươ ượ ế ng trình trên. M c dù các t c ố ặ v trí SATA-300 thì t c đ ả ủ ư ở ị ỏ ố ấ i burst đã đ ượ ể ế Nh nh ng gì b n có th th y đ ư ạ đ l n nh t, trung bình và nh nh t v n gi ng nhau nh ng v i jumper ấ ẫ ộ ớ truy n t ả ề ả jumper có đ c đ t đúng v trí hay không khi cài đ t các đĩa c ng SATA-300! ộ ớ ố i b n không nên quên ki m tra xem c tăng kho ng 60% đ n 69%.Nói tóm l ạ ạ ứ ượ ặ ặ ổ ị

B nhân c ng ộ ổ

t b m r ng s l ng các c ng đ c cài đ t trên cùng m t c ng SATA ộ ộ ế ị ở ộ ố ượ ổ ứ ượ ộ ổ ặ B nhân c ng là m t thi ổ lên 15.

i dùng nhà có th cài đ t thêm nhi u ứ ư ố ườ ở ề ở ứ c ng ể ặ Nó có m t vài ng d ng, gi ng nh cho phép ng ụ trên m t c ng SATA và cho phép các rack đĩa s d ng ít cáp h n. ộ ộ ổ ổ ử ụ ơ

đĩa c ng n m bên ngoài case máy tính ằ ổ ạ ứ c s d ng (m ng h n so v i cáp 80 dây tr ượ t c ở ố ầ c đây). Tuy nhiên n u chúng ta c n ế ố ớ ễ ỏ ơ ế c ng vào m t máy ch thì đây s là 16 Serial ATA cáp t ớ ộ ạ ặ ướ ẽ ổ ứ ủ ừ ộ ộ rack đ n ế ề ề ấ ế ủ ủ ứ ẽ ạ ổ V i Serial ATA, b n hoàn toàn d dàng k t n i các đ c o vì cáp đ ử ụ cài đ t m t giá có đ n 16 máy ch , và máy ch ph i có 16 c ng SATA. Chúng tôi s minh ch ng cho các b n v v n đ ả này trong hình 10.

đĩa Hình 10: K t n i m t máy ch v i 16 ộ ế ố ủ ớ ổ

ộ ể ế ố ằ ơ ổ ộ ộ ỉ ầ ử ụ ổ ế ố ế ạ ậ ộ ổ S d ng b nhân c ng hoàn toàn có th k t n i b ng cách s d ng ít cáp h n. M t b nhân c ng ử ụ k t n i đ n m t c ng SATA s cho phép b n k t n i đ n 15 đĩa. Và vì v y b n ch c n m t cáp ế ố ế ạ ẽ đ k t n i rack v i máy ch . ủ ể ế ố ộ ổ ớ

ườ ế ấ ổ ợ ng h p này l ạ ẽ i phát sinh v n đ v hi u su t. N u c ng SATA-150 đ ổ ử c s ượ ệ ượ , đi u này có th gây nên hi n t ng ể ấ ề ả Tuy nhiên trong tr ề ề ệ d ng thì băng thông 150 MB/s s ph i phân chia cho c 15 ả ụ t c ngh n c chai. ắ ẽ ổ

ng pháp khác đã đ ử ụ ỉ ộ ượ ư ế ấ ổ ộ ươ ể ử ụ ổ ứ ớ ể ế ố ẽ ử ụ ữ ủ ế ế ổ c hi u su t t ượ ấ ố ư ứ ệ ể ổ t c 16 i u b n ạ ứ . Chúng tôi đã minh ch ng đĩa c ng (15x4), nh ng đ có đ ẽ ử ụ ư ấ ả ặ ế ỗ ư ậ ể ứ ặ ổ i quy t v n đ này, m t ph Đ gi c đ a ra. Thay vì s d ng ch m t chip ề ể ả c a b nhân c ng, b n có th s d ng 4 đ k t n i giá c ng v i máy ch b ng 4 cáp (thay vì ạ ộ ủ ủ ằ i đa gi a máy ch và giá s là 600 MB/s (4x 150 MB/s) n u s d ng các 16). T c đ truy n t i t ề ả ố ộ ố c ng SATA-150 ho c s là 1,200 MB/s (4x 300 MB/s) n u s d ng các c ng SATA-300. Bên ẽ ặ ổ trong rack, b n có th cài đ t đ n 60 ạ đĩa c ng trên m i m t chip, nh v y s có t nên cài đ t 4 ộ ổ k ch b n này trong hình 11. ả ị

Hình 11: K t n i máy ch v i 16 đĩa ng b ng b nhân c ng ế ố ủ ớ ổ ứ ằ ộ ổ

quantrimang