Nếu chúng ta đã sở hữu một máy tính để bàn hoặc máy tính xách tay trong một thập kỷ rưỡi qua, chúng ta có thể tin tưởng đó là phần cứng tương thích Serial ATA (SATA). Cho dù đó là ổ cứng (HDD), ổ thể rắn (SSD) hay ổ quang, hầu như tất cả chúng đều sử dụng SATA cho đến gần đây.
Vậy SATA là gì?
Serial Advanced Technology Attachment (SATA) là sự cải tiến của giao diện Parallel ATA (PATA) được phát triển để kết nối hệ thống máy chủ với các thiết bị ngoại vi, chẳng hạn như ổ đĩa cứng và ổ đĩa lưu trữ quang. Nhu cầu tăng tốc độ truyền dữ liệu đã thúc đẩy việc chuyển từ kết nối bus song song sang kết nối nối tiếp. Với một bus dữ liệu song song 16 bit, nhiễu xuyên âm tín hiệu, trong số những thứ khác, đã trở thành một vấn đề. Những vấn đề này được giải quyết bằng cách sử dụng kiến trúc nối tiếp với các tín hiệu vi sai thay vì kiến trúc bus song song. Cáp được sử dụng với kết nối nối tiếp ít phức tạp hơn và nhỏ hơn về mặt vật lý so với cáp được sử dụng với bus song song 16 bit. Cần có cáp 40 chân cho kết nối PATA so với cáp 7 chân cho kết nối SATA, và cáp PATA có chiều dài tối đa là 18 inch so với mét hoặc hơn đối với cáp SATA. Vì cáp được sử dụng cho các kết nối nối tiếp nhỏ hơn về mặt vật lý, nó cho phép linh hoạt hơn trong thiết kế hệ thống và cho phép lắp đặt nhiều thiết bị lưu trữ hơn ở cùng một vị trí mà không phải lo lắng về hệ thống cáp lớn cồng kềnh.
Mặc dù các đầu nối SATA được mô tả như một cổng hoặc đầu nối duy nhất, nhưng SATA bao gồm hai cổng: Đầu nối dữ liệu và đầu nối nguồn. Đầu tiên là đầu nối bảy chân ngắn, hình chữ L, trong khi loại sau là đầu nối 15 chân mở rộng hơn – chữ “L” cao hơn trong hai đầu.
Cả hai đầu nối thường được đảo ngược trên các ổ đĩa mà chúng cho phép kết nối, với các chân đế của hình chữ “L” tương ứng đối diện nhau. Ngoài chiều dài, chúng có thể được phân biệt bằng cáp kết nối với chúng.
Trong trường hợp cáp dữ liệu SATA thường được làm bằng nhựa đặc, kéo dài thành cáp phẳng, một băng tần, đầu nối nguồn SATA sẽ tiếp tục từ đầu của nó thành nhiều dây tròn, mỏng, có màu sắc khác nhau. Cả hai loại cáp này đều cần thiết để thiết bị SATA hoạt động và cả hai đều thực hiện các công việc khác nhau.
Cáp dữ liệu cung cấp kết nối tốc độ cao với phần còn lại của máy tính, truyền thông tin qua lại theo yêu cầu, trong khi cáp nguồn là thứ cung cấp điện cho ổ đĩa để chạy ngay từ đầu.
Các thế hệ SATA
SATA II
SATA 3Gb / s là giao diện SATA thế hệ thứ hai chạy ở tốc độ 3.0 Gb / s. Giao diện hỗ trợ thông lượng băng thông lên đến 300MB / s và chiều dài cáp lên đến một mét.
SATA III
SATA lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 2000, thay thế cho các loại cáp ribbon PATA cũ. Nó đã được sửa đổi vào năm 2003 và một lần nữa vào năm 2004 và 2008, đưa SATA lên phiên bản ba, thường được gọi là SATA III hoặc 3.0. SATA 6Gb / s là giao diện SATA thế hệ thứ ba chạy ở tốc độ 6.0Gb / s. Giao diện hỗ trợ thông lượng băng thông lên đến 600MB / s, hỗ trợ chiều dài cáp lên đến một mét và tương thích ngược với giao diện SATA 3Gb / s.
Các tiêu chuẩn này đã tăng tốc độ và bổ sung các tính năng bổ sung để cho phép ổ lưu trữ nhanh hơn và đáng tin cậy hơn, nhưng không thay đổi giao diện vật lý của chính đầu nối SATA. SATA III là giao diện SATA phổ biến nhất được sử dụng ngày nay, mặc dù đã có năm bản sửa đổi kể từ khi được giới thiệu, cụ thể là 3.1 đến 3.5.
Trong Bản sửa đổi 3.1, SATA tập trung vào việc cải thiện hiệu suất của SSD, cho phép các máy tính chủ xác định dung lượng của thiết bị phần cứng của chúng và cổng có thể tạo ra USB, Mô-đun lưu trữ đa năng (USM). Các cải tiến cho Bản sửa đổi 3.2 bao gồm giảm bớt USM, kết hợp ổ SSD siêu nhỏ để thu nhỏ kích thước của các thành phần lưu trữ, thêm cổng USB 3.0 và giảm yêu cầu điện năng cho các thiết bị hoạt động liên tục. Bản Revision 3.3 cung cấp cho người dùng sự lựa chọn linh hoạt và cao hơn, với các tùy chọn khởi động so le và chỉ báo hoạt động, cũng như cải thiện khả năng bảo trì trung tâm dữ liệu và dung lượng đĩa ổ cứng. Bản cập nhật năm 2018 của SATA, Bản sửa đổi 3.4, đã bổ sung các cải tiến như theo dõi nhiệt độ thiết bị SATA, ghi dữ liệu bộ nhớ cache quan trọng và khả năng tương thích nâng cao với các nhà sản xuất, đồng thời giảm thiểu tác động đến cách PC của chúng ta hoạt động.
Đã có một vài giao diện SATA thay thế trong những năm qua, như mSATA cho ổ đĩa máy tính xách tay, ra mắt vào năm 2011. Thế hệ mới nhất của công nghệ đó là tiêu chuẩn M.2. Hiện tại, các ổ đĩa nhanh nhất đã vượt ra ngoài giao diện mSATA và bây giờ tận dụng các cổng PCI Express để có hiệu suất cao hơn.
Được giới thiệu lần đầu với SATA 3.2 vào năm 2013, SATA Express cho phép tương thích chéo với các ổ đĩa SATA III và PCI Express. Tuy nhiên, nó không phải là một lựa chọn phổ biến trong khi eSATA cung cấp tốc độ giống như SATA cho các ổ đĩa ngoài.
Ngày nay, hầu hết các ổ đĩa gắn ngoài tốc độ cao đều sử dụng kết nối USB 3.0, thường là với chuẩn Type-C của đầu nối.
SATA Express
Tổ chức Serial ATA International (SATA-IO) gần đây đã công bố Serial ATA Revision 3.2 và cùng với đó là việc triển khai SATA Express đầu tiên. SATA Express là thông số kỹ thuật mới kết hợp PCI Express với Serial ATA để tạo ra một giao diện siêu nhanh hơn giúp giảm bớt tình trạng tắc nghẽn SATA mà chúng ta thường mắc phải với phần lớn các Ổ cứng thể rắn (SSD) cao cấp. Đặc điểm kỹ thuật SATA III cho phép tốc độ lên đến 6Gbps (600MB / s), tốc độ nhanh trước đây, nhưng giờ đây với chuẩn SATA Express mới, chúng ta có thể mong đợi tốc độ lên đến 16Gbps (1,97GB / s) trong thời gian sớm nhất.
Chuẩn SATA Express hỗ trợ cả giải pháp lưu trữ SATA và PCIe, chúng ta không thể chạy song song cả hai. Về cơ bản, điều này có nghĩa là nếu cắm một thiết bị SATA, sẽ chỉ sử dụng SATA và nếu cắm một thiết bị PCIe, sẽ chỉ chạy qua PCIe. Ổ đĩa thông báo cho máy chủ lưu trữ xem nó có phải là PCIe của SATA hay không. Nếu đang chạy một thiết bị PCIe, sẽ có sẵn 2 làn PCI Express và điều đó có nghĩa là có khả năng có hiệu suất lên đến 16 Gbps (1970MB / s) (8Gbps trên mỗi làn) trên PCIe Gen 3.0 hoặc lên đến 10 Gbps (1000MB / s) trên PCIe Gen 2.0. Bus PCI Express mà chúng ta đang chạy và bus mà bộ điều khiển PCIe hỗ trợ trên thiết bị lưu trữ là rất quan trọng.
Hình ảnh bên cho thấy
Khe cắm (1) được chế tạo để gắn vào thiết bị PCIe. Khe cắm (2) sẽ là một phần của cụm cáp để nhận Khe cắm (1) hoặc phích cắm SATA tiêu chuẩn và Khe cắm (3) sẽ gắn vào bảng nối đa năng hoặc bo mạch chủ để nhận Khe cắm (1) hoặc Khe cắm SATA tiêu chuẩn. Hai đầu nối cuối cùng là một cặp kết hợp được thiết kế để cho phép cáp (5) kết nối với bo mạch chủ PC để bàn (4).