Cổng SATA là gì? Cách nhận biết và kết nối ổ HDD, SSD

Cổng SATA kết nối bo mạch chủ với ổ HDD hoặc SSD tương thích, giúp máy tính đọc và ghi dữ liệu trên ổ. Khi nâng cấp bộ nhớ, việc xác định loại đầu nối và tốc độ của cổng giúp bạn chọn ổ phù hợp với máy. Cùng Viettel IDC tìm hiểu cổng SATA là gì và hướng dẫn cách kiểm tra khả năng tương thích trước khi lắp ổ vào máy tính để bàn.

Cổng SATA là gì?

Cổng SATA (Serial ATA, viết đầy đủ là Serial Advanced Technology Attachment) là một chuẩn giao tiếp dùng để kết nối các thiết bị lưu trữ dữ liệu (như ổ cứng HDD, ổ cứng SSD) và ổ đĩa quang với bo mạch chủ (mainboard) của máy tính. Ra đời vào năm 2000 để thay thế chuẩn Parallel ATA (PATA) cũ kỹ, SATA đã trở thành chuẩn kết nối phổ biến nhất cho thiết bị lưu trữ nhờ tốc độ vượt trội và thiết kế gọn gàng hơn.

Cấu tạo cơ bản của cổng SATA

Cổng SATA (Serial Advanced Technology Attachment) có cấu tạo cơ bản gồm hai phần chính là cáp dữ liệu (Data Cable) và cáp nguồn (Power Cable), được thiết kế theo dạng đầu cắm chữ L để chống cắm ngược chiều.

Đầu nối cáp dữ liệu SATA (7 chân):

- Gồm 3 chân nối đất và 4 chân tín hiệu. Bốn chân tín hiệu được chia thành hai cặp vi sai, một cặp để gửi và một cặp để nhận dữ liệu nối tiếp giữa ổ lưu trữ và bộ điều khiển SATA.

- Đầu nối dữ liệu hẹp hơn đầu nối nguồn. Dây SATA mỏng và dẹt hơn cáp dải PATA (IDE) đời cũ, giúp đi dây gọn hơn và giảm cản trở luồng gió trong thùng máy.

Đầu nối cáp nguồn SATA (15 chân):

- Gồm các nhóm chân cấp điện áp 3,3 V, 5 V, 12 V cùng các chân nối đất và chân có chức năng riêng. Ổ sử dụng mức điện áp theo thiết kế của từng model. 

- Đầu nối nguồn rộng hơn đầu nối dữ liệu và nằm ngay bên cạnh trên ổ. Khi lắp ổ vào máy tính để bàn, dây nguồn SATA đi từ bộ nguồn (PSU) đến đầu nối 15 chân, còn dây dữ liệu nối đầu 7 chân với cổng SATA trên mainboard.

Cổng SATA dùng để làm gì?

Cổng SATA trên mainboard cho phép máy tính đọc và ghi dữ liệu trên các thiết bị lưu trữ hỗ trợ SATA. Tùy loại thiết bị được kết nối, SATA phục vụ các nhu cầu sau:

- Kết nối HDD SATA để mở rộng dung lượng lưu trữ: Người dùng có thể lắp thêm ổ HDD SATA để lưu ảnh, video, tài liệu hoặc bản sao lưu. Chẳng hạn, máy tính vẫn khởi động từ SSD, còn HDD đóng vai trò là ổ lưu dữ liệu riêng.

- Kết nối SSD SATA để cài hệ điều hành và ứng dụng: Khi thay HDD bằng SSD SATA, máy tính có thể khởi động, mở phần mềm và truy cập tệp nhanh hơn nhờ ổ SSD có thời gian truy xuất dữ liệu thấp hơn.

- Kết nối ổ đĩa quang để đọc hoặc ghi đĩa: Các ổ CD, DVD hoặc Blu-ray dùng giao tiếp SATA kết nối với mainboard qua cổng này. Khả năng đọc hay ghi phụ thuộc vào loại ổ và định dạng đĩa được hỗ trợ.

Các phiên bản SATA và tốc độ tải

SATA có ba thế hệ chính gồm SATA I, SATA II và SATA III. Trong đó, SATA III có nhiều bản cập nhật, từ SATA 3.0 đến SATA 3.5.

SATA I (SATA 1.0)

SATA I là thế hệ đầu tiên, có tốc độ đường truyền tối đa 1,5 Gb/s, tương ứng khoảng 150 MB/s dữ liệu theo lý thuyết. Thế hệ này chuyển từ truyền dữ liệu song song của PATA (IDE) sang truyền nối tiếp, cho phép sử dụng dây cáp nhỏ gọn hơn để kết nối ổ với bo mạch chủ. SATA-IO ghi nhận bản sửa đổi SATA 1.0a vào tháng 1/2003.

SATA II (SATA 2.0)

SATA II xuất hiện năm 2004, nâng tốc độ đường truyền lên 3 Gb/s, tương ứng khoảng 300 MB/s theo lý thuyết. Một cải tiến đáng chú ý là NCQ (Native Command Queuing), cho phép ổ sắp xếp lại thứ tự xử lý các lệnh đọc và ghi đang chờ. Với HDD, ổ có thể ưu tiên truy cập các vị trí gần nhau để giảm quãng đường di chuyển của đầu đọc

SATA III (SATA 3.0 đến SATA 3.5)

Cổng SATA 3 có tốc độ đường truyền tối đa 6 Gb/s, tương ứng khoảng 600 MB/s dữ liệu theo lý thuyết. Từ SATA 3.0 đến SATA 3.5, các bản sửa đổi giữ mức tốc độ này cho đường truyền SATA và bổ sung những tính năng khác nhau cho ổ lưu trữ.

Ưu điểm và nhược điểm của cổng SATA

Cổng SATA giúp người dùng dễ dàng bổ sung ổ lưu trữ hoặc tận dụng ổ HDD, SSD từ máy cũ. Khi chọn ổ để nâng cấp, cần cân nhắc cả tốc độ đường truyền lẫn số cổng, đầu nguồn và khay lắp còn trống.

Ưu điểm

- Hỗ trợ nhiều loại thiết bị lưu trữ: Cùng một cổng SATA trên mainboard, người dùng có thể kết nối HDD SATA để mở rộng dung lượng, SSD SATA để cài hệ điều hành hoặc ổ đĩa quang dùng giao tiếp SATA.

- Tương thích ngược với các phiên bản cũ: SSD SATA 3 có hỗ trợ tương thích ngược vẫn dùng được với cổng SATA 2. Điều này giúp người dùng nâng cấp ổ trên máy đời cũ mà chưa cần thay mainboard, dù tốc độ liên kết sẽ theo mức mà cổng hỗ trợ.

- Dây dữ liệu nhỏ gọn, dễ bố trí: So với cáp dải PATA (IDE) đời cũ, dây SATA hẹp hơn nên dễ luồn qua các khe đi dây trong thùng máy và ít cản luồng gió.

Nhược điểm

- Giới hạn tốc độ của SSD: Cổng SATA 3 đạt tối đa 6 Gb/s, tương ứng khoảng 600 MB/s theo lý thuyết. Khi cần thường xuyên truyền tệp lớn, SSD NVMe dùng PCIe có lợi thế về băng thông nếu máy hỗ trợ.

- Ổ SATA gắn trong máy bàn cần hai đường dây riêng: Với HDD hoặc SSD SATA 2,5 inch dùng đầu nối tiêu chuẩn, người dùng phải nối dây dữ liệu đến mainboard và dây cấp điện từ bộ nguồn. Khi lắp thêm nhiều ổ, cần tính cả số đầu nguồn và vị trí cố định ổ trong thùng máy. 

- Số cổng sử dụng được phụ thuộc vào thiết kế mainboard: Một số bo mạch chia sẻ tài nguyên giữa cổng SATA và khe M.2. Ví dụ, trên ASUS PRIME Z590-A, khi khe M.2_2 hoạt động ở chế độ SATA, cổng SATA6G_2 bị vô hiệu hóa. Vì vậy, khi lắp đồng thời nhiều ổ, cần đối chiếu sơ đồ kết nối trong tài liệu của đúng model mainboard.

So sánh SATA với các chuẩn giao tiếp khác

SATA thay thế PATA (IDE) trên các máy tính đời sau bằng cách chuyển từ truyền dữ liệu song song sang truyền nối tiếp. Khi so với SSD NVMe, khác biệt chính nằm ở đường truyền mà ổ sử dụng và loại cổng hoặc khe cắm máy cần có.

SATA với PATA (IDE) cũ

PATA truyền nhiều bit cùng lúc qua các đường tín hiệu song song, còn SATA truyền dữ liệu nối tiếp qua các cặp tín hiệu. Nhờ đó, cáp dữ liệu SATA hẹp hơn cáp dải PATA và dễ bố trí hơn trong thùng máy. 

SATA với SSD NVMe (chuẩn PCIe)

Khi so sánh hai loại SSD, SSD SATA truyền dữ liệu qua giao tiếp SATA, còn SSD NVMe dùng giao thức NVMe trên đường truyền PCIe. PCIe cung cấp băng thông cao hơn, giúp SSD NVMe có lợi thế khi đọc hoặc ghi các tệp lớn, chẳng hạn khi chuyển video dung lượng cao giữa hai ổ có tốc độ tương đương. 

Cách kiểm tra máy có hỗ trợ ổ SATA không trước khi mua

Để biết máy có hỗ trợ ổ SATA hay không, hãy tra thông số theo đúng model laptop hoặc mainboard rồi đối chiếu với loại ổ định mua. SSD SATA 2,5 inch và SSD M.2 SATA dùng cùng giao tiếp SATA nhưng có cách lắp khác nhau.

- Bước 1- Tra thông số lưu trữ của máy

Tìm mục Storage trong tài liệu của nhà sản xuất. Với máy tính để bàn, tra số lượng và tốc độ của các cổng SATA trên mainboard. Với laptop, kiểm tra máy có khay SATA 2,5 inch hay khe M.2 hỗ trợ SATA. Nếu chọn SSD M.2 SATA, hãy đối chiếu cả kích thước ổ mà khe hỗ trợ, chẳng hạn M.2 2280

- Bước 2 -  Kiểm tra vị trí lắp và phụ kiện

Để lắp thêm ổ SATA vào máy bàn, bạn cần cổng SATA còn trống, cáp dữ liệu, đầu nguồn SATA và vị trí cố định ổ. Với laptop có khay 2,5 inch, hãy kiểm tra độ dày ổ được hỗ trợ và xem máy đã có sẵn cáp hoặc đầu nối ổ hay chưa.

- Bước 3 -  Đối chiếu giao tiếp của ổ với cổng hoặc khe cắm

Nếu tài liệu ghi SATA 6 Gb/s, đó là cổng SATA 3 trên mainboard. SSD SATA 3 tương thích ngược vẫn dùng được với cổng SATA 2 ở tốc độ đường truyền tối đa 3 Gb/s. Nếu mua SSD M.2 SATA, hãy chọn khe được ghi rõ hỗ trợ SATA hoặc SATA/PCIe.

Cách kết nối ổ SATA với máy tính để bàn

Để lắp HDD hoặc SSD SATA 2,5 inch vào máy tính để bàn, bạn cần một cổng SATA còn trống trên mainboard, một dây dữ liệu SATA và một đầu nguồn SATA từ bộ nguồn (PSU). Hai dây đảm nhiệm hai chức năng riêng. Dây dữ liệu kết nối ổ với mainboard, còn dây nguồn cấp điện cho ổ hoạt động.

- Bước 1 - Tắt máy và cố định ổ: Tắt máy tính, rút dây điện khỏi bộ nguồn rồi mở nắp thùng máy. Đặt ổ vào khay đúng kích thước và cố định bằng vít hoặc ngàm để ổ không xê dịch khi cắm dây.

- Bước 2 -  Kết nối dây dữ liệu SATA: Cắm một đầu dây vào đầu nối 7 chân trên ổ, sau đó cắm đầu còn lại vào cổng SATA trên mainboard. Căn theo rãnh chữ L và cắm vừa khít để tránh làm hỏng đầu nối.

- Bước 3 -  Kết nối dây nguồn SATA: Lấy đầu nguồn SATA từ PSU và cắm vào đầu nối 15 chân trên ổ. Đầu nguồn rộng hơn đầu dữ liệu và nằm ngay cạnh đầu dữ liệu, nên bạn có thể dựa vào độ rộng và rãnh chữ L để xác định đúng vị trí.

- Bước 4 -  Kiểm tra máy đã nhận ổ: Cắm lại dây điện, bật máy và vào BIOS/UEFI để kiểm tra tên ổ trong mục lưu trữ. Nếu ổ mới đã xuất hiện trong BIOS/UEFI nhưng chưa hiện trong File Explorer, mở Disk Management trên Windows để kiểm tra xem ổ đã được khởi tạo, tạo phân vùng và gán ký tự ổ đĩa hay chưa.

Nếu BIOS/UEFI chưa nhận ổ, hãy tắt máy, ngắt nguồn và kiểm tra lại cả dây dữ liệu lẫn dây nguồn. Nếu máy đã lắp SSD M.2, hãy tra tài liệu mainboard để xác định cổng SATA đang dùng có bị vô hiệu hóa do chia sẻ tài nguyên với khe M.2 hay không.

Kết luận

Khi đã hiểu cổng SATA là gì, bạn có thể đối chiếu thông số của ổ với tài liệu của đúng model máy để kiểm tra khả năng tương thích trước khi mua. Nếu lắp ổ SATA vào máy tính để bàn, hãy kết nối cả dây dữ liệu lẫn dây nguồn rồi kiểm tra trong BIOS/UEFI để xác nhận máy đã nhận ổ.