Tìm hiểu các ATA (ATA 5- 8) (Phần 2)

ATA-5 xuất hiện đầu tiên năm 1998 là được xây dựng trên giao diện ATA-4 trước đó. ATA-5 bao gồm Ultra-ATA/66 (cùng được gọi là Ultra-DMA hay UDMA/66), gấp đôi tốc độ truyền liên tục Ultra-ATA bằng cách làm giảm những lần thiết lập và gia tăng tốc độ đồng hồ.

ATA/ATAPI-5

Tốc độ đồng hồ nhanh hơn làm gia tăng nhiễu gây các sự cố với cáp 40 chân tiêu chuẩn được dùng bởi ATA và Ultra-ATA. Để loại trừ nhiễu, các ổ đĩa chạy ở chế độ UDMA/66 hoặc nhanh hơn bắt buộc dùng cáp 80-conductor 40-pin. Cáp này thêm vào 40 đường tiếp đất xen giữa mỗi đường của 40 đường tín hiệu và tiếp đất cơ bản giúp bảo vệ những tín hiệu thoát nhiều. Nhận xét rằng cáp này hoạt động tốt với những thiết bị không phải Ultra-ATA cũ hơn, do nó vẫn có cùng đầu nối 40 chân.

Công việc với ATA-5 bắt đầu năm 1998, tiêu chuẩn này được hoàn tất và công bố chính thức năm 2000 như “ANSI NCITS 340-2000. AT Attachment -5 với Packet Interface”.

Những phần thêm vào chính trong tiêu chuẩn ATA-5 bao gồm như sau:

Các chế độ truyền Ultra-DMA (UDMA) chạy ở chế độ thứ tư (Mode 4). 66MBps (được gọi là UDMA/66 hay Ultra-ATA/66).
Cáp 80-conductor hiện nay dùng cho hoạt động UDMA/66.
Tự động nhận biết cáp 40- hay 80-conductor.
Chế độ UDMA nhanh hơn UDMA/33 xảy ra nếu chỉ có một cáp 80-conductor được nhận ra.

Các cáp 80-conductor 40-pin hỗ trợ tính năng lựa chọn cáp và có những đầu nối mã hóa bằng màu sắc. Đầu nối màu xanh (end) nên được nối với giao diện chủ ATA (thường là bo mạch). Đầu nối màu đen (đầu đối diện – opposite end) được biết đến như vị trí chính (master position), nơi ổ đĩa trọng yếu cắm vào. Đầu nối màu xám (chính giữa) cho những thiết bị phụ (slave device).

Để sử dụng chế độ UDMA/33 hay UDMA/66, giao diện ATA, ổ đĩa, BIOS và cáp phải có khả năng hỗ trợ chế độ bạn muốn dùng. Hệ điều hành cùng phải có khả năng điều khiển truy cập bộ nhớ trực tiếp. Windows và các phiên bản sau này có đầy đủ khả năng này, nhưng những phiên bản cũ hơn của Windows (trước khi có Service Pack 3) phải yêu cầu những trình điều khiển thêm vào hay được cập nhật để khai thác hoàn toàn những chế độ nhanh hơn này. Liên hệ nhà sản xuất bo mạch hay hệ thống cho những trình điều khiển mới nhất.

Độ tin cậy, các chế độ Ultra-DMA kết hợp cơ cấu dò tìm lỗi được biết đến là CRC (CRC: cyclical redundancy checking). CRC là một thuật toán kiểm tra tổng được dùng để dò tìm những lỗi trong dòng dữ liệu. Cả hai, phần chủ (host- bộ điều khiển) và ổ đĩa tính toán giá trị CRC cho mỗi chuyển giao Ultra-DMA. Sau khi dữ liệu được truyền, ổ đĩa tính toán một giá trị CRC và được so sánh với giá trị CRC phần chủ ban đầu. Nếu một khác biệt được phát hiện, phần chủ có thể được yêu cầu để chọn lựa chế độ truyền thấp hơn và thử lại yêu cầu ban đầu cho dữ liệu.

ATA/ATAPI-6

ATA-6 bắt đầu sự phát triển suốt năm 2000 và bao gồm Ultra-ATA/100 (cùng được gọi là Ultra-DMA hay UDMA/100), làm gia tăng tốc độ truyền liên tục Ultra-ATA bằng cách giảm các lần thiết lập và làm gia tăng tốc độ đồng hồ. Như với ATA-5, các chế độ nhanh hơn yêu cầu cáp 80-conductor được cải tiến. Sử dụng chế độ ATA/100 đòi hỏi giao diện bo mạch và ổ đĩa hỗ trợ chế độ này.

Công việc với với ATA-6 bắt đầu năm 2000, tiêu chuẩn này được hoàn tất và công bố chính thức năm 2002 như “ANSI NCITS 361-2002, AT Attachment – 6 với Packet Interface”.

Những thay đổi hay phần thêm vào chủ yếu trong tiêu chuẩn bao gồm như sau:

Ultra-DMA (UDMA) Mode 5 được thêm vào, cho phép các chuyển giao 100MBps (được gọi là UDMA/100, Ultra-ATA/100, hay chỉ là ATA/100).
Việc đếm sector cho mỗi lệnh gia tăng từ 8 bit (256 sector hoặc 131KB) đến 16 bit (65,536 sector hoặc 33.5MB), cho phép những tệp tin lớn hơn được chuyển giao có hiệu quả.
Định vị LBA mở rộng từ 228 đến 248 (281,474,976,710,656) sector, hỗ trợ ổ đĩa lên tới 144.12PB (petabytes = triệu lũy thừa bốn byte). Tính năng này thường được xem như LBA 48bit hay lớn hơn hỗ trợ 137GB bởi nhà sản xuất; Maxtor nói đến tính năng này như Big Drive.
Định vị CHS lỗi thời; các ổ đĩa chỉ phải dùng định vị LBA 28 bit hay 48 bit.

Ngoài việc thêm tốc độ chuyển giao UDMA Mode 5 100MBps, ATA-6 cùng mở rộng dung lượng ổ đĩa đáng kể, chỉ sớm hay muộn thôi. ATA-5 và những tiêu chuẩn cũ hơn hỗ trợ ổ đĩa chỉ lên tới dung lượng 137GB, là một hạn chế ngay khi các ổ đĩa lớn hơn đang dần có mặt. Các ổ đĩa 3 1/2” có khả năng thương mại vượt quá 137GB được giới thiệu suốt năm 2001, nhưng chúng chỉ là những phiên bản SCSI bởi vì SCSI không có những hạn chế tương tự như ATA. Với ATA-6, giới hạn định vị sector được mở rộng từ (228) sector đến (248) sector. Điều này có nghĩa là định vị LBA trước đây có thể sử dụng chỉ các số 28 bit, nhưng với ATA-6, định vị LBA có thể sử dụng các số 48 bit nếu cần thiết. Với 512 byte cho mỗi sector, nâng dung lượng ổ đĩa được hỗ trợ tối đa lên tới 144.12PB. Tương đương nhiều hơn 144.12 triệu lũy thừa bốn byte! Nhận xét rằng định vị 48 bit là tùy chọn và chỉ cần thiết cho những ổ đĩa lớn hơn 137GB. Các ổ đĩa 137GB hay nhỏ hơn có thể dùng định vị 28 bit hay 48 bit.

ATA/ATAPI-7

Công việc với ATA-7 bắt đầu vào cuối năm 2001, được hoàn tất và công bố chính thức năm 2004. Như các tiêu chuẩn ATA trước kia, ATA-7 được xây dựng trên tiêu chuẩn cũ (ATA-6), với một số phần bổ sung.

Những phần thêm chủ yếu đối với ATA-7 bao gồm:

Ultra-DMA (UDMA) Mode 6 được thêm vào. Điều này cho phép những chuyển giao 133MBps (được gọi là UDMA/133, Ultra-ATA/133, hay chỉ ATA/133). Như với UDMA Mode 5 (100MBps) và UDMA Mode 4 (66MBps) sử dụng cáp 80- conductor được yêu cầu.
Thêm hỗ trợ cho những sector lớn. Điều này cho phép một thiết bị được định dạng vì thế có nhiều sector logic cho mỗi sector vật lý. Mỗi sector vật lý lưu trữ một trường ECC, nên những sector vật lý lớn cho phép hiệu quả định dạng được gia tăng với ít hơn các byte ECC được dùng tổng thể.
Thêm hỗ trợ cho những sector vật lý dài. Điều này cho phép những byte dữ liệu thêm vào được sử dụng cho mỗi sector (520 hay 528 byte thay vì 512 byte) cho những ứng dụng máy chủ. Các thiết bị dùng những sector lớn không tương thích ngược với những thiết bị hay ứng dụng dùng các sector 512 byte, như là các hệ thống máy xách tay và máy để bàn tiêu chuẩn.
Serial ATA kết hợp như bộ phận của tiêu chuẩn ATA-7.
Tài liệu ATA-7 được tách ra thành ba cuốn. Cuốn 1 bao hàm tập lệnh (command set) và các thanh ghi logic (logical register); cuốn 2 bao hàm các giao thức vận chuyển parallel (parallel transport protocol) và những liên kết nối (interconnect); cuốn 3 bao hàm các giao thức vận chuyển serial (serial transport protocol) và những liên kết nối (interconnect).

Nhận xét rằng mặc dầu thông lượng được gia tăng từ bộ điều khiển ổ đĩa (trên ổ đĩa) đến bo mạch qua các chế độ UDMA, phần lớn các ổ đĩa ATA – thậm chí những khả năng UDMA Mode 6 (133MBps) từ ổ đĩa đến bo mạch – vẫn có một tốc độ chuyển giao trung bình dưới 60MBps được duy trì tối đa trong khi đọc dữ liệu. Điều này có nghĩa là mặc dầu các ổ đĩa ATA mới hơn có thể chuyển giao ở những tốc độ lên đến 133MBps từ bo mạch trên ổ cứng đến bo mạch chủ, dữ liệu từ môi trường ổ đĩa (các platter) qua các đầu đọc đến bo mach trên ổ đĩa ít hơn nửa tốc độ đó. Vì lý do đó, chạy một ổ đĩa có khả năng UDMA Mode 6 (133MBps) trên bo mạch chỉ có khả năng UDMA Mode 5 (100MBps) thực sự không làm chậm tốc độ nhiều. Tương tự như vậy, nâng cấp thiết bị tiếp hợp chủ ATA từ ổ đĩa 100MBps đến ổ đĩa 133MBps sẽ không giúp cải thiện nhiều nêu ổ đĩa đọc dữ liệu từ các platter ổ đĩa chỉ bằng nửa tốc độ đó. Luôn luôn nhớ rằng tốc độ truyền môi trương thì khả quan trọng hơn tốc độ truyền giao diện khi chọn lựa một ổ đĩa do tốc độ truyền môi trường là yếu tố hạn chế.

Chế độ truyền ATA/133 ban đầu được thông qua bởi Maxtor, chỉ một ít nhà sản xuất ổ đĩa và chipset khác thừa nhận nó. Trong số các nhà sản xuất chipset VIA. ALi và SiS thêm vào hỗ trợ ATA/133 cho những chipset mới nhất của họ, trước khi tiến đến Serial ATA, nhưng Intel quyết định không đưa ATA/133 vào chipset của họ thay vào đó bổ sung Serial ATA (150MBps hay 300MBps) để thay thế. Điều này có nghĩa là đa số hệ thống không dùng Parallel ATA không hỗ trợ ATA/133: tuy nhiên, tất cả ổ đĩa ATA/133 làm việc tốt trong chế độ ATA/100.

SATA/ATAPI-8

Năm 2004 công việc bắt đầu với ATA-8, và các thành phần tiêu chuẩn được công bố năm 2008 và 2009. Như với các tiêu chuẩn ATA trước, ATA-8 được dựng trên tiêu chuẩn cũ với một số phần bổ sung. Như với phiên bản trước, ATA-8 cũng bao gồm SATA.

Những tính năng chính của ATA-8 như sau:

Sự thay thế của những chức năng đọc dài/ghi dài (read long/write long function).
Quản lý HPA (host protected area) được cải tiến.
Như sự phát triển của tiến độ ATA-8, trông chờ những tính năng mới được thiết kế bởi ủy ban SATA-IO sẽ được kết hợp, bao gồm tốc độ truyền SATA 3Gbps và 6Gbps nhanh hơn.

Tìm hiểu thêm về laptop và các loại màn hình máy tính!