Giới thiệu cơ bản về Serial ATA (SATA) docx

Gi i thi u c b n v Serial ATA (SATA)ớ ệ ơ ả ề
Serial ATA – hay đ n gi n đ c g i là SATAơ ả ượ ọ
– là m t chu n đĩa c ng đ c t o nh m m cộ ẩ ổ ứ ượ ạ ằ ụ
đích thay th cho giao di n parallel ATA v n đ cế ệ ẫ ượ
bi t đ n v i tên IDE. SATA có t c đ t truy n t iế ế ớ ố ộ ề ả
kho ng 150MB/s ho c 300 MB/s so v i t c đ t iả ặ ớ ố ộ ố
đa 133 MB/s trong các công ngh tr c đây. Bàiệ ướ
báo này chúng tôi s gi i thi u cho các b n m iẽ ớ ệ ạ ọ
th c n bi t v Serial ATAứ ầ ế ề
C ng IDE thông th ng (hi n có tên g i là parallelổ ườ ệ ọ
ATA ho c PATA) th c hi n ph ng th c truy n t iặ ự ệ ươ ứ ề ả
d li u song song. u đi m c a vi c truy n t iữ ệ Ư ể ủ ệ ề ả
song song so v i truy n t i n i ti p trong ch đớ ề ả ố ế ế ộ
tr 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 uướ ố ộ ộ ạ ể ử ề ữ ệ ể ế
chính c a nó l i là v n đ t p âm nhi u. Do có nhi u dây d n cùng đ c s d ng (ít nh t là m tủ ạ ấ ề ạ ễ ề ẫ ượ ử ụ ấ ộ
cho m i bit đ c g i), nên dây này s gây xuyên nhi u sang dây khác. Đây chính là lý do t i saoỗ ượ ử ẽ ễ ạ
ATA-66 và các đĩa c ng cao h n c n đ n m t lo i cáp đ c bi t lên đ n 80 dây. S khác bi tổ ứ ơ ầ ế ộ ạ ặ ệ ế ự ệ
gi a cáp 80 dây và cáp 40 dây thông th ng là ch cáp 80 dây có các dây đ t n m gi a cácữ ườ ở ỗ ấ ằ ữ
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 xuyênề ệ ụ ủ ấ ằ ữ ề ệ ể ả ự
nhi u gi a chúng. T c đ truy n t i d li u hi n hành đ i v i chu n parallel IDE là 133 MB/sễ ữ ố ộ ề ả ữ ệ ệ ố ớ ẩ
(ATA/133).
Serial ATA là m t công ngh khác, cho phép truy n t i theo ch đ n i ti p. Tr c kia chúng taộ ệ ề ả ế ộ ố ế ướ
th ng cho r ng truy n d n n i tíêp bao gi cũng cho t c đ th p h n truy n d n song song. Tuyườ ằ ề ẫ ố ờ ố ộ ấ ơ ề ẫ
nhiên v n đ này ch đúng n u chúng ta s d ng cùng m t t c đ clock. Trong tr ng h p này,ấ ề ỉ ế ử ụ ộ ố ộ ườ ợ
truy n d n song song s có t c đ t i thi u nhanh h n t i 8 l n, vì nó có kh năng truy n t i thi uề ẫ ẽ ố ộ ố ể ơ ớ ầ ả ề ố ể
8 bit (m t byte) trong m t chu kỳ, trong khi đó ch có m t bit đ c truy n d n trên m t chu kỳ v iộ ộ ỉ ộ ượ ề ẫ ộ ớ
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 i thì nó cóề ẫ ậ ế ử ụ ố ộ ơ 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.ể ơ ề ẫ ữ ự ệ
V n đ trong vi c tăng t c đ truy n t i song song là vi c tăng t c đ clock, khi t c đ clock càngấ ề ệ ố ộ ề ả ệ ố ộ ố ộ
cao thì s càng có nhi u v n đ phát sinh nh xuyên nhi u t tr ng ch ng h n. Do truy n d nẽ ề ấ ề ư ễ ừ ườ ẳ ạ ề ẫ
n i ti p s d ng ch m t dây d n đ truy n t i d li u nên nó s gi m đ c v n đ v t p âmố ế ử ụ ỉ ộ ẫ ể ề ả ữ ệ ẽ ả ượ ấ ề ề ạ

nhi u, chính vì v y có th cho phép nó s d ng t c đ clock r t cao.ễ ậ ể ử ụ ố ộ ấ
T c đ truy n t i c a chu n Serial ATA là 1.500 Mbps. Vì nó s d ng 8B/10B coding – m i nhómố ộ ề ả ủ ẩ ử ụ ỗ
8 bit đ 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 tượ ộ ố ố ộ ệ ả ủ ế
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 tínhị ạ ớ ố ộ ẩ ọ ấ ộ ố
năng m i nh Native Command Queuing (NCQ), c ng v i t c đ truy n t i cao h n 300 MB/s.ớ ư ộ ớ ố ộ ề ả ơ
Các thi t b có th ho t đ ng v i t c đ này đ c g i là SATA-300. Chu n k tíêp đ c phátế ị ể ạ ộ ớ ố ộ ượ ọ ẩ ế ượ
hành s là SATA-600.ẽ
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 cóạ ầ ả ư ằ ả ồ ộ ẩ
th xây d ng m t thi t b đ ch ch y v i t c đ 150 MB/s nh ng l i s d ng các tính năng m iể ự ộ ế ị ể ỉ ạ ớ ố ộ ư ạ ử ụ ớ
đã đ c cung c p b i SATA II, ví d nh NCQ ch ng h n. Thi t b này s là SATA II, m c dù nóượ ấ ở ụ ư ẳ ạ ế ị ẽ ặ
không ho t đ ng t c đ 300 MB/s.ạ ộ ở ố ộ
Native Command Queuing (NCQ) cho phép tăng hi u su t đĩa c ng b ng cách s p x p l i cácệ ấ ở ứ ằ ắ ế ạ
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 nênệ ử ở ế ạ ủ ủ ạ ổ ỗ ợ ạ
mua m t đĩa c ng có h tr NCQ.ộ ổ ứ ỗ ợ
B n cũng c n l u ý r ng Serial ATA có hai đ ng d n d li u tách bi t, m t cho truy n d li u vàạ ầ ư ằ ườ ẫ ữ ệ ệ ộ ề ữ ệ
m t cho nh n d li u. Trên các thi t k song song, ch có m t đ ng d n d li u, đ ng d n nàyộ ậ ữ ệ ế ế ỉ ộ ườ ẫ ữ ệ 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 choẽ ẻ ả ệ ề ậ ữ ệ ồ ặ ộ
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 sề ộ ậ ằ ử ụ ứ ề ẫ ấ ượ ử
d ng vì v y cáp Serial ATA có đ n 7 dây.ụ ậ ế
M t u đi m khác trong vi c s d ng truy n t i n i ti p là s d ng ít h n s l ng dây c n thi t.ộ ư ể ệ ử ụ ề ả ố ế ử ụ ơ ố ượ ầ 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 Serialổ ử ụ ầ ắ ổ
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 aỉ ư ụ ầ ắ ề ấ ề ế ạ ỏ
nhi 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 trongệ ủ ử ụ ề ỏ ơ ẽ ư
case c a máy tính đ c d dàng h n.ủ ượ ễ ơ
Trong các hình d i đây, b n có th so sánh Serial ATA v i parallel IDE: cáp Serial ATA trông raướ ạ ể ớ
sao và kích th 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 aướ ủ ớ ư ế ự ề ạ ậ ủ
c ng Serial ATA (màu đ trong hình 3) v i c ng parallel IDE (màu xanh trong hình 3).ổ ỏ ớ ổ
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)ổ ỏ ổ ẩ

Cài đ tặ
Cách cài đ t các thi t b Serial ATA có khác đôi chút so v i các thi t b IDE chu n, Serial ATA làặ ế ị ớ ế ị ẩ
k t n i đi m đi m, nghĩa là b n ch có th k t n i m t thi t b trên m t c ng (parallel IDE có thế ố ể ể ạ ỉ ể ế ố ộ ế ị ộ ổ ể
cho phép k t n i hai đĩa ng trên m t c ng b ng cách c u hình master/slave). Chính vì v y cácế ố ổ ứ ộ ổ ằ ấ ậ
đĩa c ng Serial ATA có th cài đ t d dàng h n so v i các parallel IDE: k t n i m t đ u nàyổ ứ ể ặ ễ ơ ớ ổ ế ố ộ ầ
c a cáp v i c ng Serial ATA (th ng n m trên bo m ch ch ) còn đ u còn l i c a cáp đ u vào ủ ớ ổ ườ ằ ạ ủ ầ ạ ủ ấ ổ
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 ngứ ạ ố ế ố ầ ố ộ ắ ữ ẽ ả ệ ượ
c m sai chi u.ắ ề
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 c t oẩ ộ ộ ế ố ồ ớ ế ố ồ ượ ạ
chu n t đ c đ c t k thu t ATX12V 1.3. Chính vì v y n u máy tính c a b n có ngu n ATX12Vẩ ừ ặ ặ ả ỹ ậ ậ ế ủ ạ ồ
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 c s d ngặ ồ ấ ẽ ế ố ặ ế ố ượ ử ụ
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 haiư ế ố ồ ẫ ử ụ ộ ộ ộ
chân đ t).ấ
Các đĩa c ng SATA-300 có m t jumper c u hình đ làm vi c nh các SATA-150. V n đ ổ ứ ộ ấ ể ệ ư ổ ấ ề ở
đây là jumper đã đ c cài đ t trên v trí SATA-150 s h n ch hi u su t làm vi c c a đĩa n uượ ặ ị ẽ ạ ế ệ ấ ệ ủ ổ ế
nó đ c cài đ t trên bo m ch ch có các c ng SATA-300. C u hình đúng cho jumper này r tượ ặ ạ ủ ổ ấ ấ
quan tr ng và chúng tôi s gi i thi u k các chi ti t v v n đ này.ọ ẽ ớ ệ ỹ ế ề ấ ề
Vi c cài đ t đĩa c ng SATA r t đ n gi n; remove ho c thay đ i v trí c a jumper SATA-ệ ặ ổ ứ ấ ơ ả ặ ổ ị ủ
150/SATA-300 (n u có s n, các thông tin chi ti t s đ c gi i thi u bên d i), k t n i cáp Serialế ẵ ế ẽ ượ ớ ệ ướ ế ố
ATA và cáp ngu n v i máy tính đang b t t c a b n.ồ ớ ị ắ ủ ạ
Hình 4: Các đ u n i c a đĩa c ng SATA ầ ố ủ ổ ứ
Hình 5: Các đ u k t n i ngu n Serial ATA trên các b ngu n ATX12V ầ ế ố ồ ộ ồ
Hình 6: c ng SATA đã đ c k t n i v i bo m ch ch Ổ ứ ượ ế ố ớ ạ ủ
Hình 7: đĩa IDE chu n “đã đ c chuy n đ i” thành Serial ATA thông qua m tỔ ẩ ượ ể ổ ộ
adaptor Jumper SATA-150/SATA-300
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 cóộ ố ổ ứ ệ ạ ứ ổ
s đĩa c ng SATA-300 có jumper SATA-150/SATA-300 (cũng đ c bi t đ n nh jumper 1.5ố ổ ứ ượ ế ế ư
Gbps/3 Gbps). V n đ đây là, m c đ nh jumper này đ c c u hình v trí “SATA-150”, v chíấ ề ở ặ ị ượ ấ ở ị ị
h n ch hi u su t đĩa c a b n n u cài đ t trên bo m ch ch v i các c ng SATA-300. Chúng tôiạ ế ệ ấ ổ ủ ạ ế ặ ạ ủ ớ ổ
s gi i thi u cho các b n v s nh h ng c a hi u su t trong khi c u hình sai SATA-300 bênẽ ớ ệ ạ ề ự ả ưở ủ ệ ấ ấ ở

d i.ướ
Tr 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-ướ ặ ổ ứ ạ ầ ả ể
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 cũị ấ ị ế ạ ộ ạ 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 aớ ổ ạ ể ở ị ế ạ ủ ủ
b n h tr SATA300 thì c n chuy n đ i sang v trí này. Các thông tin này có th đ c tìm th yạ ỗ ợ ầ ể ổ ị ể ượ ấ
trên nhãn đĩa, xem th hi n trong hình 8.ổ 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
đĩa c ng này (Seagate Barracuda 7200.10 160 GB) có m t jumper h n ch hi u su t c a Ổ ứ ộ ạ ế ệ ấ ủ ổ
đĩa150 MB/s (1.5 Gbps), xem trong hình 9. Đ làm cho nó làm vi c đúng trong ch đ đĩaể ệ ế ộ ổ
SATA-300, chúng ta c n chuy n jumper (xem s đ trên hình 8). Trong tr ng h p này jumper cóầ ể ơ ồ ườ ợ
th đ c remove v i m t tua vít nh . L u ý r ng ph thu c vào model c a đĩa b n m i có thể ượ ớ ộ ỏ ư ằ ụ ộ ủ ổ ạ ớ ể
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 gìể ị ứ ậ ạ ầ ả ế ữ
đ c vi t trên nhãn đĩa c ng. ượ ế ổ ứ
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
Nh ng gì nh h ng t i hi u su t c a SATA-300 khi c u hình sai? Chúng tôi s t o m t sữ ả ưở ớ ệ ấ ủ ổ ấ ẽ ạ ộ ố
ki m tra trong phòng thí nghi m đ gi i thi u cho các b n v v n đ này. Chúng tôi đã đo t c để ệ ể ớ ệ ạ ề ấ ề ố ộ
truy n t i c a đĩa c ng Seagate Barracuda 7200.10 160 GB v i 3 ch ng trình khác nhau,ề ả ủ ổ ứ ớ ươ
SpeedDisk32, HD Tach và HD Tune, tr c tiên là jumper trên c u hình m c đ nh c a nó (“SATA-ướ ấ ặ ị ủ
150”), sau đó remove jumper và làm cho đĩa c ng là m t SATA-300 đích th c. B n có th xemổ ứ ộ ổ ự ạ ể
đ c k t qu trong các hình bên d iượ ế ả ướ
Nh nh ng gì b n có th th y đ c trong các k t qu c a ba ch ng trình trên. M c dù các t cư ữ ạ ể ấ ượ ế ả ủ ươ ặ ố
đ l n nh t, trung bình và nh nh t v n gi ng nhau nh ng v i jumper v trí SATA-300 thì t c độ ớ ấ ỏ ấ ẫ ố ư ớ ở ị ố ộ
truy n t i burst đã đ c tăng kho ng 60% đ n 69%.Nói tóm l i b n không nên quên ki m tra xemề ả ượ ả ế ạ ạ ể
jumper có đ c đ t đúng v trí hay không khi cài đ t các đĩa c ng SATA-300!ượ ặ ị ặ ổ ứ
B nhân c ngộ ổ
B nhân c ng là m t thi t b m r ng s l ng các c ng đ c cài đ t trên cùng m t c ng SATAộ ổ ộ ế ị ở ộ ố ượ ổ ứ ượ ặ ộ ổ
lên 15.
Nó có m t vài ng d ng, gi ng nh cho phép ng i dùng nhà có th cài đ t thêm nhi u c ngộ ứ ụ ố ư ườ ở ể ặ ề ở ứ
trên m t c ng SATA và cho phép các rack đĩa s d ng ít cáp h n.ộ ổ ổ ử ụ ơ

V i Serial ATA, b n hoàn toàn d dàng k t n i các đĩa c ng n m bên ngoài case máy tính t cớ ạ ễ ế ố ổ ứ ằ ở ố
đ c o vì cáp đ c s d ng (m ng h n so v i cáp 80 dây tr c đây). Tuy nhiên n u chúng ta c nộ ạ ượ ử ụ ỏ ơ ớ ướ ế ầ
cài đ t m t giá có đ n 16 c ng vào m t máy ch thì đây s là 16 Serial ATA cáp t rack đ nặ ộ ế ổ ứ ộ ủ ẽ ừ ế
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 đủ ủ ả ổ ẽ ứ ạ ề ấ ề
này trong hình 10.
Hình 10: K t n i m t máy ch v i 16 đĩa ế ố ộ ủ ớ 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 ngử ụ ộ ổ ể ế ố ằ ử ụ ơ ộ ộ ổ
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 cápế ố ế ộ ổ ẽ ạ ế ố ế ổ ậ ạ ỉ ầ ộ
đ k t n i rack v i máy ch .ể ế ố ớ ủ
Tuy nhiên trong tr ng h p này l i phát sinh v n đ v hi u su t. N u c ng SATA-150 đ c sườ ợ ạ ấ ề ề ệ ấ ế ổ ượ ử
d ng thì băng thông 150 MB/s s ph i phân chia cho c 15 , đi u này có th gây nên hi n t ngụ ẽ ả ả ổ ề ể ệ ượ
t c ngh n c chai.ắ ẽ ổ
Đ gi i quy t v n đ này, m t ph ng pháp khác đã đ c đ a ra. Thay vì s d ng ch m t chipể ả ế ấ ề ộ ươ ượ ư ử ụ ỉ ộ
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 vìủ ộ ổ ạ ể ử ụ ể ế ố ổ ứ ớ ủ ằ
16). T c đ truy n t i t i đa gi a máy ch và giá s là 600 MB/s (4x 150 MB/s) n u s d ng cácố ộ ề ả ố ữ ủ ẽ ế ử ụ
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. Bênổ ặ ẽ ế ử ụ ổ
trong rack, b n có th cài đ t đ n 60 đĩa c ng (15x4), nh ng đ có đ c hi u su t t i u b nạ ể ặ ế ổ ứ ư ể ượ ệ ấ ố ư ạ
nên cài đ t 4 đĩa c ng trên m i m t chip, nh v y s có t t c 16 . Chúng tôi đã minh ch ngặ ổ ứ ỗ ộ ư ậ ẽ ấ ả ổ ứ
k ch b n này trong hình 11. ị ả
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