SATA lub Serial ATA odniosły ogromny sukces jeśli chodzi o pamięć masową komputera. Standaryzacja interfejsu pozwala na łatwą instalację i zgodność między komputerami i urządzeniami pamięci masowej. Problem polega na tym, że konstrukcja zserializowanej komunikacji osiągnęła swoje granice, ponieważ wiele dysków półprzewodnikowych jest ograniczona przez wydajność interfejsu, a nie napędu. Z tego powodu konieczne było opracowanie nowych standardów komunikacji między komputerem a dyskami pamięci masowej. W tym momencie SATA Express podejmuje działania, aby wypełnić lukę w wydajności.
Komunikacja SATA lub PCI-Express
Istniejące specyfikacje SATA 3.0 były ograniczone do szerokości pasma 6.0Gbps, co przekłada się na około 750 MB / s. Teraz narzut na interfejs i wszystko to oznacza, że efektywna wydajność została ograniczona do zaledwie 600 MB / s. Wiele obecnych generacji dysków półprzewodnikowych zasadniczo osiągnęło ten limit i potrzebuje jakiejś formy szybszego interfejsu. Specyfikacja SATA 3.2, którą SATA Express wprowadza w ramach nowego środka komunikacji między komputerem a urządzeniami, umożliwia urządzeniom wybór, czy chcą korzystać z istniejącej metody SATA, zapewniając kompatybilność wsteczną ze starszymi urządzeniami, czy też wykorzystują szybszą PCI -Autobus pospieszny.
Magistrala PCI-Express była tradycyjnie używana do komunikacji między procesorem a urządzeniami peryferyjnymi, takimi jak karty graficzne, interfejsy sieciowe, porty USB itp. Zgodnie z obecnymi standardami PCI-Express 3.0, jedna linia PCI-Express może obsłużyć do 1 GB / s czyni to szybciej niż obecny interfejs SATA. Tak można osiągnąć pojedynczą linię PCI-Express, ale urządzenia mogą korzystać z wielu pasów. Zgodnie ze specyfikacją SATA Express napęd z nowym interfejsem może wykorzystywać dwa pasy PCI-Express (często określane jako x2), aby uzyskać przepustowość 2 GB / s, co stanowi prawie trzykrotność prędkości poprzednich prędkości SATA 3.0.
Nowe złącze SATA Express
Teraz nowy interfejs wymagał również nowego złącza. Może to wyglądać nieco podobnie, ponieważ złącze faktycznie łączy dwa złącza danych SATA wraz z trzecim nieco mniejszym złączem, które zajmuje się komunikacją opartą na magistrali PCI-Express. Dwa złącza SATA są w rzeczywistości w pełni funkcjonalnymi portami SATA 3.0. Oznacza to, że pojedyncze złącze SATA Express na komputerze może obsługiwać dwa starsze porty SATA. Problem pojawia się, gdy chcesz podłączyć nowszy napęd oparty na SATA Express do złącza. Wszystkie złącza SATA Express będą korzystać z pełnej szerokości, niezależnie od tego, czy napęd oparty jest na starszej komunikacji SATA, czy nowszej PCI-Express. Tak więc jeden SATA Express może obsługiwać dwa dyski SATA lub jeden napęd SATA Express.
Dlaczego więc napęd SATA Express oparty na magistrali PCI Express nie używa dwóch portów SATA? Ma to związek z tym, że napęd oparty na SATA Express może korzystać z obu technologii, więc musi mieć interfejs z obydwoma. Ponadto wiele portów SATA jest połączonych z paskiem PCI-Express do komunikacji z procesorem. Używając interfejsu PCI-Express bezpośrednio z napędem SATA Express, skutecznie blokujesz komunikację z dwoma portami SATA połączonymi z tym interfejsem.
Ograniczenia interfejsu poleceń
SATA skutecznie przekazuje dane między urządzeniem a procesorem w komputerze. Oprócz tej warstwy znajduje się warstwa poleceń, która działa na górze, aby wysłać polecenia dotyczące tego, co powinno być napisane i odczytywane z dysku. Od lat jest to obsługiwane przez AHCI (Advanced Host Controller Interface). Zostało to tak ujednolicone, że zasadniczo jest wpisane w każdy system operacyjny obecny na rynku. To skutecznie sprawia, że dyski SATA są podłączane i odtwarzane. Nie są potrzebne żadne dodatkowe sterowniki. Chociaż technologia działa dobrze ze starszymi, wolniejszymi technologiami, takimi jak dyski twarde i dyski flash USB, naprawdę zatrzymuje szybsze dyski SSD. Problem polega na tym, że podczas gdy kolejka poleceń AHCI może przechowywać 32 polecenia w kolejce, nadal może przetwarzać tylko jedno polecenie na raz, ponieważ istnieje tylko jedna kolejka.
Tutaj pojawia się zestaw poleceń NVMe (Non-Volatile Memory Express). Zawiera on łącznie 65 536 kolejek poleceń, z których każda może pomieścić 65 536 poleceń na kolejkę. W efekcie pozwala to na równoległe przetwarzanie poleceń zapisu na dysk. Nie jest to korzystne dla dysku twardego, ponieważ jest nadal skutecznie ograniczone do pojedynczego polecenia z powodu głowic napędów, ale dla dysków półprzewodnikowych z wieloma układami pamięci, może skutecznie zwiększyć ich przepustowość, pisząc wiele poleceń do różnych układów i komórki jednocześnie.
To może brzmieć świetnie, ale jest trochę problem. Jest to nowa technologia, która nie jest wbudowana w większość istniejących systemów operacyjnych na rynku. W rzeczywistości większość z nich będzie wymagać zainstalowania dodatkowych sterowników, aby dyski mogły korzystać z nowej technologii NVMe. Oznacza to, że wdrożenie najszybszej wydajności dysków SATA Express może zająć trochę czasu, ponieważ oprogramowanie musi dojrzeć podobnie do pierwszego wprowadzenia AHCI. Na szczęście SATA Express pozwala napędom używać jednej z dwóch metod, dzięki czemu można nadal korzystać z nowej technologii teraz ze sterownikami AHCI i potencjalnie przenieść się do nowszych standardów NVMe później w celu poprawy wydajności, chociaż prawdopodobnie wymaga ponownego sformatowania dysku.
Inne funkcje dodane z SATA Express poprzez SATA 3.2 Specs
Teraz nowe specyfikacje SATA dodają więcej niż tylko nowe metody komunikacji i złącze. Większość z nich jest przeznaczona dla komputerów przenośnych, ale mogą one również przysłużyć się innym komputerom niemobilnym.Najbardziej znaną funkcją oszczędzania energii jest nowy tryb DevSleep. Jest to zasadniczo nowy tryb zasilania, który pozwala niemal całkowicie wyłączyć systemy w pamięci, zmniejszając pobór mocy w trybie uśpienia. To powinno pomóc w poprawie czasu pracy specjalnych laptopów, w tym Ultrabooków zaprojektowanych z myślą o dyskach SSD i niskim zużyciu energii.
Użytkownicy dysków SSHD (półprzewodnikowe dyski hybrydowe) również skorzystają z nowych standardów, ponieważ wprowadzili nowy zestaw optymalizacji. W aktualnych implementacjach SATA kontroler napędu określałby, które elementy powinny i nie powinny być buforowane w zależności od tego, co widzi przynosząc żądane. Dzięki nowej strukturze system operacyjny może zasadniczo poinformować kontroler napędu, które elementy powinien przechowywać w pamięci podręcznej, co zmniejsza nakład pracy na sterowniku napędu i poprawia wydajność.
Wreszcie istnieje funkcja dla zastosowań z konfiguracjami dysków RAID. Jednym z celów RAID jest redundancja danych. W przypadku awarii napędu można wymienić dysk, a następnie dane zostaną odbudowane z danych sumy kontrolnej. Zasadniczo zbudowali nowy proces w standardach SATA 3.2, który może pomóc w ulepszeniu procesu odbudowy poprzez rozpoznanie, które dane są uszkodzone, a które nie.
Wdrażanie i dlaczego nie został złapany
SATA Express jest oficjalnym standardem od końca 2013 r., Ale nie pojawił się na rynku w systemach komputerowych aż do wydania chipsetów Intel H97 / Z97 wiosną 2014 r. Nawet z płytami głównymi wyposażonymi w nowy interfejs, w chwili uruchomienia nie ma napędów, które mogą korzystać z nowego interfejsu. Jest to prawdopodobnie spowodowane problemami związanymi z obsługą systemu operacyjnego dla nowej kolejki poleceń, aby w pełni wykorzystać zalety SATA Express. Przynajmniej obecne implementacje umożliwiają używanie złącz SATA Express z istniejącymi napędami SATA. To powinno ułatwić wdrażanie tych, którzy kupują tę technologię teraz, gdy dyski staną się dostępne.
Powodem, dla którego interfejs naprawdę się nie przyłapał, jest interfejs M.2. Jest to używane wyłącznie w dyskach półprzewodnikowych, które wykorzystują mniejszą obudowę, która jest używana w laptopach, ale także w systemach stacjonarnych. Dyski twarde wciąż mają problemy przekraczające standardy SATA. M.2 ma nieco większą elastyczność, ponieważ nie opiera się na większych dyskach, ale może również korzystać z czterech pasm PCI-Express, co oznacza szybsze dyski niż dwie linie SATA Express. W tym momencie konsumenci mogą nigdy nie zauważyć, że SATA Express jest kiedykolwiek adoptowany.
