tìm hiểu về chuẩn giao tiếp sata

Kể từ khi được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 2001, chuẩn giao tiếp SATA Serial Advanced Technology Attachment đã dần thay thế giao tiếp PATA Parallel ATA và trở thành giao tiếp chủ yếu

TÌM HIỂU VỀ CHUẨN GIAO TIẾP SATA

Phạm Thành Công

 I.Cấu tạo sơ lược chuẩn SATA

 1.Thiết kế chuẩn sata

 Năm 1999, các công ty gồm APT, Dell, IBM, Intel, Maxtor, Quantum, Seagate hợp tác thiết kế chuẩn SATA Kể từ khi được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 2001, chuẩn giao tiếp SATA (Serial Advanced Technology Attachment) đã dần thay thế giao tiếp PATA (Parallel ATA) và trở thành giao tiếp chủ yếu cho các thiết bị lưu trữ gắn trong máy tính để bàn cũng như máy tính xách tay Chuẩn này giúp kết nối bo mạch chủ với các thiết bị lưu trữ như đĩa cứng, ổ lưu trữ thể rắn (SSD), ổ quang hay các thiết bị băng từ di động

Chân Chức năng

Bảng sơ đồ chân đầu nối dữ liệu giao tiếp SATA

 Chuẩn giao tiếp SATA sử dụng cáp dữ liệu gồm 7 dây dẫn (3 dây nối đất và 4 dây dữ liệu chia thành 2 cặp), có đầu nối rộng 8mm ở hai đầu SATA sử dụng cấu trúc điểm-điểm (point-to-point) để truyền dữ liệu, kết nối trực tiếp giữa chip điều khiển

và thiết bị lưu trữ, nên không cần cấu hình theo mô hình

master/slave phức tạp như giao tiếp PATA

 Cáp SATA thường có chiều dài lên đến 1m, và một cáp chỉ kết nối trực tiếp bo mạch chủ với một thiết bị lưu trữ duy

nhất, không giống như giao tiếp PATA, một cáp có thể kết

nối bo mạch chủ với 2 thiết bị lưu trữ, sử dụng cáp gồm 40 hay 80 dây dẫn, độ dài giới hạn 45cm (hiện nay cũng có cáp PATA dài đến 90cm)

Chuẩn SATA cũng sử dụng cáp nguồn khác với chuẩn đầu cắm nguồn 4 chân của Molex đã tồn tại hàng chục năm nay Tương

tự như cáp dữ liệu, cáp nguồn SATA cũng nhỏ dẹp, sử dụng đầu cắm 15 chân và cung cấp 3 mức nguồn 3,3V, 5V và 12V

SATA được thiết kế để thay thế cho thế hệ HDD giao diện ATA hiện nay trong khi vẫn duy trì được giao thức lệnh Nó là một kiến trúc “serial” (tuần tự) mới ngược với bus ổ đĩa bên trong

“parallel” (song song) Hay cụ thể hơn, nó là một liên kết tuần

tự (serial link) – một sợi cáp có tối thiểu chỉ 4 sợi dây hình

thành một mối kết nối từ điểm này tới điểm kia (point-to-point) giữa các thiết bị

◦ SATA gom nhiều mẩu dữ liệu lại thành từng gói và truyền

đi với tốc độ cao hơn (về lý thuyết tới 30 lần) so với

“parallel” Ở HDD ATA, chức năng kiểm tra lỗi CRC

(Cyclic Redundancy Checking, kiểm độ dư vòng) chỉ được thực hiện trên các dữ liệu đang được truyền tãi qua lại Còn SATA tích hợp CRC trên cả hai mức độ lệnh và gói dữ liệu để cải thiện tính an toàn và ổn định của bus Với tốc

độ truyền tải dữ liệu tới 150 MB/s (so với tốc độ cao nhất của HDD ATA hiện nay - UltraATA/133 là 133 MB/s), SATA cải thiện sức hoạt động của HDD, tăng tốc độ của

nó lên tương ứng với các tốc độ ngày càng cao của các

thiết bị và phần mềm ứng dụng về âm thanh, phim ảnh,

 Tốc độ truyền tải của chuẩn Serial ATA là 1.500 Mbps Vì nó

sử dụng 8B/10B coding – mỗi nhóm 8 bit được mã hóa thành một số 10-bit – nên tốc độ clock hiệu quả của nó là 150 MB/s Các thiết bị Serial ATA chạy với tốc độ chuẩn này gọi là

SATA-150 Serial ATA II cung cấp một số tính năng mới như Native Command Queuing (NCQ), cộng với tốc độ truyền tải cao hơn 300 MB/s Các thiết bị có thể hoạt động với tốc độ này được gọi là SATA-300 Chuẩn kế tíêp được phát hành sẽ

làSATA-600

 Bạn cần phải lưu ý rằng SATA II và SATA-300 hoàn toàn không phải là đồng nghĩa Một chuẩn có thể xây dựng một thiết bị để chỉ chạy với tốc độ 150 MB/s nhưng lại sử dụng các tính năng mới đã được cung cấp bởi SATA II, ví dụ như NCQ chẳng hạn Thiết bị này sẽ là SATA II, mặc dù nó

không hoạt động ở tốc độ 300 MB/s

Tốc độ cổng SATA

SATA 1.0: Chuẩn giao tiếp SATA thế hệ đầu

với tốc độ truyền 150MB/giây.

SATA 2.0: Chuẩn SATA nâng cao, tốc độ

truyền 300MB/giây, tương thích ngược SATA

1.0.

SATA 3.0: Chuẩn giao tiếp SATA mới nhất với

tốc độ truyền

 II So sánh 2 chuẩn kết nối thông dụng IDE và SATA

1 Cổng IDE :

Cổng IDE thông thường (hiện có tên gọi là parallel ATA hoặc PATA) thực hiện phương thức truyền tải dữ liệu song song

Ưu điểm của việc truyền tải song song so với truyền tải nối tiếp trong chế độ trước đây là tốc độ cao, cùng một lúc bạn

có thể gửi đi nhiều bit dữ liệu Tuy nhiên điểm yếu chính của

nó lại là vấn đề tạp âm nhiễu Do có nhiều dây dẫn cùng

được sử dụng (ít nhất là một cho mỗi bit được gửi), nên dây này sẽ gây xuyên nhiễu sang dây khác

Đây chính là lý do tại sao ATA-66 và các ổ đĩa cứng cao hơn cần đến một loại cáp đặc biệt lên đến 80 dây Sự khác biệt giữa cáp 80 dây và cáp 40 dây thông thường là ở chỗ cáp 80 dây có các dây đất nằm giữa các dây truyền tín hiệu, mục đích của dây đất nằm giữa các dây truyền tín hiệu là để giảm sự xuyên nhiễu giữa chúng Tốc độ truyền tải dữ liệu hiện hành đối với chuẩn parallel IDE là 133 MB/s

(ATA/133)

2 Cổng SATA

 Serial ATA là một công nghệ khác, cho phép truyền tải theo chế độ nối tiếp Trước kia chúng ta thường cho rằng truyền dẫn nối tíêp bao giờ cũng cho tốc độ thấp hơn truyền dẫn song song Tuy nhiên vấn

đề này chỉ đúng nếu chúng ta sử dụng cùng một tốc độ clock Trong trường hợp này, truyền dẫn song song sẽ có tốc độ tối thiểu nhanh hơn tới 8 lần, vì nó có khả năng truyền tối thiểu 8 bit (một byte)

trong một chu kỳ, trong khi đó chỉ có một bit được truyền dẫn trên một chu kỳ với truyền dẫn song song Tuy vậy, nếu sử dụng tốc độ clock cao hơn trong khi truyền tải thì nó có thể nhanh hơn truyền dẫn song song Đó chính là những gì mà Serial ATA đã thực hiện.

 III Các loại chuẩn SATA phổ biến hiện nay

 1 Chuân giao tiếp sata 3.0

 Ngày 27/5/2009, tổ chức Serial ATA International

Organization (SATA-IO) đã chính thức công bố đặc tả kỹ thuật cho chuẩn giao tiếp SATA phiên bản 3.0 So với

SATA 2.0, chuẩn SATA 3.0 có tốc độ nhanh gấp đôi và có những cải tiến mới

 Với băng thông dữ liệu lên đến 6Gb/giây (SATA 2.0 là 3Gb/ giây), SATA 3.0 góp phần tăng hiệu năng cho ổ đĩa lưu trữ, giảm hiện tượng nghẽn cổ chai trong quá trình truyền \dữ liệu

Đầu cắm SATA

left-angle (bên trái)

và SATA right-angle

Nhờ tính năng tương thích ngược với các chuẩn giao tiếp SATA 1.0 và 2.0, nên các chuẩn đầu cắm và cáp kết nối hiện đang dùng cho phiên bản SATA 2.0 đều sử dụng

được cho SATA 3.0.

Điều này không những giúp người dùng giảm thiểu chi phí sắm cáp mới khi nâng cấp lên SATA 3.0 mà còn giúp các hãng sản xuất duy trì chính sách đầu tư của họ.

 Đặc tả SATA 3.0 có nhiều tính năng cải tiến so với phiên bản trước, bao gồm:

 - Giao thức điều khiển dòng dữ liệu NCQ mới cho các ứng dụng đòi hỏi tốc độ truyền dữ liệu cao như các ứng dụng

video/audio

 - Khả năng quản lý NCQ nhằm tăng hiệu năng tổng thể của

hệ thống



 SATA 3.0 sử dụng cùng chuẩn cáp và đầu cắm 7 chân như các

 thế hệ SATA trước, so với cáp

PATA 40 chân (bên trái)

2 Chuân giao tiếp sata 3.1

Tổ chức quốc tế Serial ATA (Serial ATA International

Organization – SATA-IO) vừa cho ra mắt các thông số kỹ thuật của chuẩn giao tiếp SATA 3.1 nhằm mang đến các hướng dẫn rõ ràng trên tiêu chuẩn USM (Universal Storage Module) Điều này sẽ cho phép tạo ra và sử dụng các giải pháp lưu trữ cable-free dành cho di động hay mở rộng trong điện tử tiêu dùng

3 SATA Express và µSSD: Hai chuẩn giao tiếp SATA mới

chương trình phát triển chuẩn giao tiếp SATA mới: SATA

Express và µSSD Trong đó, SATA Express là chuẩn kết

hợp cấu trúc hạ tầng phần mềm SATA với giao diện PCI Express (PCIe), và μSSD là chuẩn dành cho việc sản xuất SSD là chuẩn dành cho việc sản xuất

hệ thống SATA chip đơn ứng dụng trong các giải pháp lưu trữ nhúng Cả hai chuẩn mới này sẽ hỗ trợ một cách toàn diện từ các loại thiết bị di động cho đến các dòng PC cao cấp và máy chủ

• Đặc tả µSSD sẽ cung cấp một chuẩn giao tiếp điện SATA ứng dụng trong các thiết bị dùng chip dán (BGA) Hiện tại,

để kết nối bộ điều khiển SATA với thiết bị dùng giao tiếp SATA (bất kể đó là SATA thường hay micro SATA hoặc mini SATA), chúng ta đều phải dùng đến một đầu nối vật lý, chưa kể đầu nối còn có kích cỡ khá lớn nữa Nhưng với

chuẩn µSSD, giao tiếp SATA giờ đây sẽ nằm trong chân

pinout của chip dán BGA trên bo mạch chủ, và không cần dùng đến đầu nối ngoài nữa, ví dụ chỉ cần cắm thẳng ổ SSD vào bộ điều khiển SATA là xong

 ATA Express được thiết kế sao cho vừa giữ nguyên chuẩn SATA trong khi cho phép gia tăng hiệu năng hoạt động của các ổ SSD SandForce phải mất cả một năm tròn mới cho ra được một bộ điều khiển có thể tương thích được giao tiếp

SATA tốc độ 6Gb/s Nhiều công ty đã phải biến PCI Express thành giải pháp cung ứng nhiều băng thông hơn so với băng thông truyền tải của một cổng SAS/SATA đơn SATA

Express ra đời là để giải quyết vấn đề này