Những điều nên biết về Serial ATA (SATA)

Những điều nên biết Serial ATA (SATA) Serial ATA – hay đơn giản gọi SATA – chuẩn ổ đĩa cứng tạo nhằm mục đích thay cho giao diện parallel ATA biết đến với tên IDE SATA có tốc đột truyền tải khoảng 150MB/s 300 MB/s so với tốc độ tối đa 133 MB/s công nghệ trước Bài báo giới thiệu cho bạn thứ cần biết Serial ATA Cổng IDE thông thường (hiện có tên gọi parallel ATA PATA) thực phương thức truyền tải liệu song song Ưu điểm việc truyền tải song song so với truyền tải nối tiếp chế độ trước tốc độ cao, lúc bạn gửi nhiều bit liệu Tuy nhiên điểm yếu lại vấn đề tạp âm nhiễu Do có nhiều dây dẫn sử dụng (ít cho bit gửi), nên dây gây xuyên nhiễu sang dây khác Đây lý ATA-66 ổ đĩa cứng cao cần đến loại cáp đặc biệt lên đến 80 dây Sự khác biệt cáp 80 dây cáp 40 dây thông thường chỗ cáp 80 dây có dây đất nằm dây truyền tín hiệu, mục đích dây đất nằm dây truyền tín hiệu để giảm xuyên nhiễu chúng Tốc độ truyền tải liệu hành chuẩn parallel IDE 133 MB/s (ATA/133) Serial ATA công nghệ khác, cho phép truyền tải theo chế độ nối tiếp Trước thường cho truyền dẫn nối tíêp cho tốc độ thấp truyền dẫn song song Tuy nhiên vấn đề sử dụng tốc độ clock Trong trường hợp này, truyền dẫn song song có tốc độ tối thiểu nhanh tới lần, có khả truyền tối thiểu bit (một byte) chu kỳ, có bit truyền dẫn chu kỳ với truyền dẫn song song Tuy vậy, sử dụng tốc độ clock cao truyền tải nhanh truyền dẫn song song Đó mà Serial ATA thực Vấn đề việc tăng tốc độ truyền tải song song việc tăng tốc độ clock, tốc độ clock cao có nhiều vấn đề phát sinh xuyên nhiễu từ trường chẳng hạn Do truyền dẫn nối tiếp sử dụng dây dẫn để truyền tải liệu nên giảm vấn đề tạp âm nhiễu, cho phép sử dụng tốc độ clock cao Tốc độ truyền tải chuẩn Serial ATA 1.500 Mbps Vì sử dụng 8B/10B coding – nhóm bit mã hóa thành số 10-bit – nên tốc độ clock hiệu 150 MB/s Các thiết bị Serial ATA chạy với tốc độ chuẩn gọi SATA-150 Serial ATA II cung cấp số tính Native Command Queuing (NCQ), cộng với tốc độ truyền tải cao 300 MB/s Các thiết bị hoạt động với tốc độ gọi SATA-300 Chuẩn kế tíêp phát hành SATA-600 Bạn cần phải lưu ý SATA II SATA-300 hồn tồn khơng phải đồng nghĩa Một chuẩn xây dựng thiết bị để chạy với tốc độ 150 MB/s lại sử dụng tính cung cấp SATA II, ví dụ NCQ chẳng hạn Thiết bị SATA II, khơng hoạt động tốc độ 300 MB/s Native Command Queuing (NCQ) cho phép tăng hiệu suất đĩa cứng cách xếp lại lệnh gửi máy tính Nếu bo mạch chủ bạn có cổng SATA II có hỗ trợ NCQ bạn nên mua ổ đĩa cứng có hỗ trợ NCQ Bạn cần lưu ý Serial ATA có hai đường dẫn liệu tách biệt, cho truyền liệu cho nhận liệu Trên thiết kế song song, có đường dẫn liệu, đường dẫn chia sẻ cho việc truyền nhận liệu Cáp Serial ATA gồm có hai cặp dây (một cho truyền cho nhận) cách sử dụng cách thức truyền dẫn khác dây đất sử dụng cáp Serial ATA có đến dây Một ưu điểm khác việc sử dụng truyền tải nối tiếp sử dụng số lượng dây cần thiết Các cổng Parallel IDE sử dụng đầu cắm 40-chân cáp 80-dây Trong cổng Serial ATA sư dụng đầu cắm chân cáp dây Điều giúp ích nhiều đến khía cạnh tỏa nhiệt máy tính, sử dụng nhiều cáp mỏng làm cho khơng khí lưu thơng bên case máy tính dễ dàng Trong hình đây, bạn so sánh Serial ATA với parallel IDE: cáp Serial ATA trông kích thước so với IDE 80-dây so sánh khía cạnh vật lý cổng Serial ATA (màu đỏ hình 3) với cổng parallel IDE (màu xanh hình 3) Hình 1: Cáp Serial ATA Hình 2: So sánh cáp Serial ATA cáp 80-dây sử dụng thiết bị parallel IDE Hình 3: Các cổng Serial ATA (màu đỏ) cổng parallel IDE chuẩn (màu xanh) Cài đặt Cách cài đặt thiết bị Serial ATA có khác đôi chút so với thiết bị IDE chuẩn, Serial ATA kết nối điểm điểm, nghĩa bạn kết nối thiết bị cổng (parallel IDE cho phép kết nối hai ổ đĩa ứng cổng cách cấu hình master/slave) Chính ổ đĩa cứng Serial ATA cài đặt dễ dàng so với ổ parallel IDE: kết nối đầu cáp với cổng Serial ATA (thường nằm bo mạch chủ) đầu lại cáp đấu vào ổ cứng bạn muốn kết nối Vì đầu nối có khắc hình chữ V nên khơng xảy tượng cắm sai chiều Chuẩn Serial ATA có kết nối nguồn 15- chân Kết nối nguồn tạo chuẩn từ đặc đặc tả kỹ thuật ATX12V 1.3 Chính máy tính bạn có nguồn ATX12V 1.3 nguồn cơng suất có kết nối Mặc dù kết nối 15 chân sử dụng kết nối nguồn sử dụng dây chân (một +12 V, +5 V, +3.3 V hai chân đất) Các ổ đĩa cứng SATA-300 có jumper cấu hình để làm việc ổ SATA-150 Vấn đề jumper cài đặt vị trí SATA-150 hạn chế hiệu suất làm việc ổ đĩa cài đặt bo mạch chủ có cổng SATA-300 Cấu hình cho jumper quan trọng giới thiệu kỹ chi tiết vấn đề Việc cài đặt ổ đĩa cứng SATA đơn giản; remove thay đổi vị trí jumper SATA-150/SATA-300 (nếu có sẵn, thông tin chi tiết giới thiệu bên dưới), kết nối cáp Serial ATA cáp nguồn với máy tính bị tắt bạn Hình 4: Các đầu nối ổ đĩa cứng SATA Hình 5: Các đầu kết nối nguồn Serial ATA nguồn ATX12V Hình 6: Ổ cứng SATA kết nối với bo mạch chủ Hình 7: Ổ đĩa IDE chuẩn “đã chuyển đổi” thành Serial ATA thông qua adaptor Jumper SATA-150/SATA-300 Một số ổ cứng SATA-300 không làm việc bo mạch chứa cổng SATA-150 có số ổ đĩa cứng SATA-300 có jumper SATA- 150/SATA-300 (cũng biết đến jumper 1.5 Gbps/3 Gbps) Vấn đề là, mặc định jumper cấu hình vị trí “SATA-150”, vị chí hạn chế hiệu suất ổ đĩa bạn cài đặt bo mạch chủ với cổng SATA-300 Chúng giới thiệu cho bạn ảnh hưởng hiệu suất cấu hình sai SATA-300 bên Trước cài đặt ổ đĩa cứng SATA-300 bạn cần phải kiểm tra xem có jumper SATA-150/SATA-300 hay khơng xem có bị cấu hình vị trí hay khơng: bạn có bo mạch chủ cũ với cổng SATA-150 bạn nên để jumper vị trí SATA-150, nhiên bo mạch chủ bạn hỗ trợ SATA300 cần chuyển đổi sang vị trí Các thơng tin tìm thấy nhãn ổ đĩa, xem thể hình Hình 8: Những thơng tin chi tiết nhãn ổ đĩa giải thích jumper SATA-150/SATA-300 Ổ đĩa cứng (Seagate Barracuda 7200.10 160 GB) có jumper hạn chế hiệu suất ổ đĩa150 MB/s (1.5 Gbps), xem hình Để làm cho làm việc chế độ ổ đĩa SATA-300, cần chuyển jumper (xem sơ đồ hình 8) Trong trường hợp jumper remove với tua vít nhỏ Lưu ý phụ thuộc vào model ổ đĩa bạn chuyển vị trí jumper thay remove Chính bạn cần phải quan tâm đến viết nhãn ổ đĩa cứng Hình 9: Ổ đĩa cứng với jumper SATA-150/SATA-300 đặt vị trí “SATA-150” Những ảnh hưởng tới hiệu suất ổ SATA-300 cấu hình sai? Chúng tơi tạo số kiểm tra phịng thí nghiệm để giới thiệu cho bạn vấn đề Chúng đo tốc độ truyền tải ổ đĩa cứng Seagate Barracuda 7200.10 160 GB với chương trình khác nhau, SpeedDisk32, HD Tach HD Tune, trước tiên jumper cấu hình mặc định (“SATA-150”), sau remove jumper làm cho ổ đĩa cứng ổ SATA-300 đích thực Bạn xem kết hình bên Như bạn thấy kết ba chương trình Mặc dù tốc độ lớn nhất, trung bình nhỏ giống với jumper vị trí SATA-300 tốc độ truyền tải burst tăng khoảng 60% đến 69%.Nói tóm lại bạn khơng nên quên kiểm tra xem jumper có đặt vị trí hay khơng cài đặt ổ đĩa cứng SATA-300! Bộ nhân cổng Bộ nhân cổng thiết bị mở rộng số lượng ổ cứng cài đặt cổng SATA lên 15 Nó có vài ứng dụng, giống cho phép người dùng nhà cài đặt thêm nhiều cứng cổng SATA cho phép rack ổ đĩa sử dụng cáp Với Serial ATA, bạn hoàn toàn dễ dàng kết nối ổ đĩa cứng nằm bên ngồi case máy tính tốc độ cạo cáp sử dụng (mỏng so với cáp 80 dây trước đây) Tuy nhiên cần cài đặt giá có đến 16 ổ cứng vào máy chủ 16 Serial ATA cáp từ rack đến máy chủ, máy chủ phải có 16 cổng SATA Chúng tơi minh chứng cho bạn vấn đề hình 10 Hình 10: Kết nối máy chủ với 16 ổ đĩa Sử dụng nhân cổng hồn tồn kết nối cách sử dụng cáp Một nhân cổng kết nối đến cổng SATA cho phép bạn kết nối đến 15 ổ đĩa Và bạn cần cáp để kết nối rack với máy chủ Tuy nhiên trường hợp lại phát sinh vấn đề hiệu suất Nếu cổng SATA-150 sử dụng băng thơng 150 MB/s phải phân chia cho 15 ổ, điều gây nên tượng tắc nghẽn cổ chai Để giải vấn đề này, phương pháp khác đưa Thay sử dụng chip nhân cổng, bạn sử dụng để kết nối giá ổ cứng với máy chủ cáp (thay 16) Tốc độ truyền tải tối đa máy chủ giá 600 MB/s (4x 150 MB/s) sử dụng cổng SATA-150 1,200 MB/s (4x 300 MB/s) sử dụng cổng SATA-300 Bên rack, bạn cài đặt đến 60 ổ đĩa cứng (15x4), để có hiệu suất tối ưu bạn nên cài đặt ổ đĩa cứng chip, có tất 16 ổ Chúng minh chứng kịch hình 11 Hình 11: Kết nối máy chủ với 16 ổ đĩa ứng nhân cổng Sơ đồ chân Đây chân cho cáp liệu cáp nguồn Serial ATA Như đề cập từ trước, Serial ATA sử dụng hai kênh liệu riêng biệt, có tên A B, cách sử dụng truyền tải khác nhau, có dấu + – bên Trên dây đánh dấu dấu “-”, liệu copy ngược truyền tải dây tương ứng với tín hiệu “+” Đầu cắm liệu Serial ATA Chân Chức Đất A+ A- Đất B- B+ Đất Đầu cắm nguồn Serial ATA Chân Chức +3.3 V +3.3 V +3.3 V Đất Đất Đất +5 V +5 V +5 V 10 Đất 11 Dự trữ/Đất 12 Đất 13 +12 V 14 +12 V 15 +12 V ... cáp Serial ATA trơng kích thước so với IDE 80-dây so sánh khía cạnh vật lý cổng Serial ATA (màu đỏ hình 3) với cổng parallel IDE (màu xanh hình 3) Hình 1: Cáp Serial ATA Hình 2: So sánh cáp Serial. .. cứng SATA Hình 5: Các đầu kết nối nguồn Serial ATA nguồn ATX12V Hình 6: Ổ cứng SATA kết nối với bo mạch chủ Hình 7: Ổ đĩa IDE chuẩn “đã chuyển đổi” thành Serial ATA thông qua adaptor Jumper SATA-150/SATA-300... qua adaptor Jumper SATA-150/SATA-300 Một số ổ cứng SATA-300 không làm việc bo mạch chứa cổng SATA-150 có số ổ đĩa cứng SATA-300 có jumper SATA- 150/SATA-300 (cũng biết đến jumper 1.5 Gbps/3 Gbps)