Sơ lược về 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.

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). Với ưu điểm sử dụng cáp bản nhỏ, cáp SATA phù hợp với không gian chật hẹp và không làm cản trở không khí lưu thông bên trong thùng máy. Đầu cắm SATA ngày nay được thiết kế thêm chấu cài bằng kim loại, nhằm tránh tình trạng dây cáp vô tình bị ngắt khỏi cổng kết nối trên bo mạch chủ cũng như trên thiết bị lưu trữ khi đang trong quá trình sao lưu dữ liệu.

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.

Đầu cắm 15 chân cung cấp nguồn cho các thiết bị SATA

Các chip điều khiển SATA sử dụng giao tiếp AHCI (Advanced Host Controller Interface) làm giao tiếp chuẩn, hỗ trợ các tính năng cao cấp của SATA như tháo lắp nóng và NCQ (Native Command Queuing). Tất cả thiết bị SATA đều hỗ trợ tháo lắp nóng, tuy nhiên tính năng này chỉ được hỗ trợ khi thiết bị chạy chế độ AHCI. Một số HĐH cũ không hỗ trợ AHCI, trong đó có Windows XP. Các HĐH mới sau này như Windows Vista, Windows 7, FreeBSD, Linux kernel 2.6.19 trở lên, cũng như Solaris và OpenSolaris đều hỗ trợ AHCI.

SATA 3.0 nâng cao tốc độ

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.

Đầu cắm SATA left-angle (bên trái) và SATA right-angle

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 thẳng với chấu cài

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:

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)

- 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

- Cải thiện tính năng tiết kiệm điện năng

- Bổ sung đầu cắm nhỏ LIF (Low Insertion Force) cho các thiết bị lưu trữ kích thước nhỏ gọn 1,8”

- Đầu cắm 7mm thiết kế cho ổ đĩa quang dành cho netbook mỏng và nhẹ

- Phù hợp chuẩn INCITS ATA8-ACS (chuẩn CNTT của Ủy ban Quốc tế INCITS – International Committee for Information Technology Standards)

Được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp máy tính ngày nay, chuẩn giao tiếp SATA sẽ tiếp tục trưởng thành và phát triển mạnh mẽ theo thời gian. Chuẩn giao tiếp SATA 3.0 góp phần mang đến cho lĩnh vực lưu trữ các giải pháp lưu trữ tốc độ cao, hỗ trợ tốt hơn cho các ứng dụng đòi hỏi băng thông dữ liệu cao. Ngoài ra, với tính năng tương thích ngược, SATA 3.0 là một giải pháp hoàn hảo giúp nâng cao tốc độ gấp đôi mà vẫn tiết kiệm chi phí đầu tư cáp cho người dùng.

Giao thức xếp hàng câu lệnh NCQ NCQ là công nghệ được thiết kế nhằm tăng hiệu năng cho đĩa cứng SATA bằng cách cho phép các lớp đĩa tối ưu hóa thứ tự nhận lệnh đọc ghi để thực thi. Điều này giúp làm giảm số lần di chuyển không cần thiết của đầu đọc ghi, để tăng hiệu năng cho ổ đĩa. NCQ gồm 3 quá trình: Xây dựng hàng đợi lệnh bên trong ổ đĩa, truyền dữ liệu cho từng lệnh và khôi phục trở về trạng thái nghỉ. Cách thực thi câu lệnh trong ổ đĩa không hỗ trợ NCQ và có hỗ trợ NCQ