SATA или Serial ATA имели огромный успех, когда дело доходит до компьютерного хранилища. Стандартизация интерфейса позволяет легко установить и совместимость между компьютерами и устройствами хранения. Проблема в том, что дизайн сериализованной связи достиг своих пределов, поскольку многие твердотельные накопители ограничены производительностью интерфейса, а не диском. В связи с этим необходимо разработать новые стандарты связи между компьютером и накопителями. Здесь SATA Express работает, чтобы заполнить пробел в производительности.
Связь SATA или PCI-Express
Существующие спецификации SATA 3.0 были ограничены только пропускной способностью 6.0 Гбит / с, что соответствует примерно 750 МБ / с. Теперь с накладными расходами на интерфейс и все это означает, что эффективная производительность была ограничена только 600 МБ / с. Многие из нынешних поколений твердотельных накопителей существенно достигли этого предела и нуждаются в некотором виде более быстрого интерфейса. Спецификация SATA 3.2, в которой SATA Express является частью нового средства связи между компьютером и устройствами, позволяя устройствам выбирать, хотите ли они использовать существующий метод SATA, обеспечить обратную совместимость со старыми устройствами или использовать более быструю PCI-карту -Экспресс-автобус.
Шина PCI-Express традиционно использовалась для связи между процессором и периферийными устройствами, такими как графические карты, сетевые интерфейсы, порты USB и т. Д. В соответствии с текущими стандартами PCI-Express 3.0 на одной линии PCI-Express может работать до 1 ГБ / s делает его быстрее, чем текущий интерфейс SATA. Это то, что может достичь одна полоса PCI-Express, но устройства могут использовать несколько полос движения. Согласно спецификациям SATA Express, привод с новым интерфейсом может использовать две полосы PCI-Express (часто называемые x2), чтобы иметь потенциальную полосу пропускания 2 ГБ / с, что почти в три раза превышает скорость предыдущих скоростей SATA 3.0.
Новый разъем SATA Express
Теперь новому интерфейсу также нужен новый разъем. Он может выглядеть несколько схожим, потому что разъем фактически объединяет два разъема SATA данных вместе с третьим чуть меньшим разъемом, который имеет дело с коммуникациями на основе PCI-Express. Два разъема SATA на самом деле являются полностью функциональными портами SATA 3.0. Это означает, что один разъем SATA Express на компьютере может поддерживать два старых порта SATA. Проблема возникает, когда вы хотите подключить новый разъем SATA Express к разъему. Все разъемы SATA Express будут использовать всю ширину, зависит ли накопитель от более старой связи SATA или нового PCI-Express. Таким образом, один SATA Express может обрабатывать либо два диска SATA, либо один диск SATA Express.
Итак, почему диск на базе SATA Express на базе PCI Express не использует только один третий разъем, а не два порта SATA? Это связано с тем, что накопитель на базе SATA Express может использовать любую технологию, поэтому для этого должен быть интерфейс с обоими. В дополнение к этому, многие порты SATA связаны с полосой PCI-Express для связи с процессором. Используя интерфейс PCI-Express напрямую с приводом SATA Express, вы фактически отключите связь с двумя портами SATA, связанными с этим интерфейсом.
Ограничения интерфейса команд
SATA - это эффективный способ передачи данных между устройством и ЦП на компьютере. В дополнение к этому слою, есть командный уровень, который выполняется поверх этого, чтобы отправить команды на то, что должно быть записано и прочитано с диска хранения. В течение многих лет это выполнялось AHCI (Advanced Host Controller Interface). Это было настолько стандартизировано, что оно по существу записывается в каждую операционную систему, которая в настоящее время находится на рынке. Это позволяет подключать и воспроизводить диски SATA. Никаких дополнительных драйверов не требуется. В то время как технология хорошо работала со старыми более медленными технологиями, такими как жесткие диски и USB-накопители, она действительно удерживает более быстрые SSD. Проблема в том, что, хотя очередь команд AHCI может содержать 32 команды в очереди, она по-прежнему может обрабатывать только одну команду за раз, потому что есть только одна очередь.
В этот момент входит набор команд NVMe (энергонезависимая память Express). В нем имеется в общей сложности 65 536 командных очередей, каждый из которых имеет возможность удерживать 65 536 команд в очереди. Эффективно это позволяет выполнять параллельную обработку команд хранения на диске. Это не выгодно для жесткого диска, поскольку он по-прежнему эффективно ограничен одной командой из-за головок накопителей, но для твердотельных накопителей с их чипами с несколькими ячейками памяти он может эффективно увеличить пропускную способность, написав несколько команд для разных чипов и клеток одновременно.
Это может показаться замечательным, но есть проблема. Это новая технология, и, как результат, она не встроена в большинство существующих операционных систем на рынке. Фактически, большинству потребуется установить в них дополнительные драйверы, чтобы приводы могли использовать новую технологию NVMe. Это означает, что развертывание самой быстрой производительности для жестких дисков SATA Express может занять некоторое время, поскольку программное обеспечение должно созревать, как и первое введение AHCI. К счастью, SATA Express позволяет дискам использовать один из двух методов, чтобы теперь вы могли использовать новую технологию с драйверами AHCI и, возможно, позже перейдете к более новым стандартам NVMe для повышения производительности, хотя, вероятно, потребуется переформатировать диск.
Другие функции, добавленные с помощью SATA Express через SATA 3.2 Specs
Теперь новые спецификации SATA добавляют больше, чем просто новые методы и соединители. Большинство из них ориентированы на мобильные компьютеры, но они также могут принести пользу другим немобильным компьютерам.Наиболее заметной функцией энергосбережения является новый режим DevSleep. Это по существу новый режим питания, который позволяет системам в хранилище почти полностью отключиться, что снижает энергопотребление в режиме сна. Это должно помочь улучшить время работы специальных ноутбуков, включая Ultrabooks, спроектированные вокруг SSD и низкое энергопотребление.
Пользователи SSHD (твердотельные гибридные приводы) также получат преимущества от новых стандартов, поскольку они внедрили новый набор оптимизаций. В текущих реализациях SATA контроллер накопителя определит, какие элементы должны и не должны быть кэшированы на основе того, что, по его мнению, запрашивает. С новой структурой операционная система может по существу сообщить контроллеру накопителя, какие элементы он должен хранить в кеше, что уменьшает количество накладных расходов на контроллере накопителя и повышает производительность.
Наконец, существует функция для использования с настройками RAID-массива. Одной из целей RAID является избыточность данных. В случае сбоя накопителя диск можно заменить, а затем данные будут восстановлены из данных контрольной суммы. По сути, они создали новый процесс в стандартах SATA 3.2, который может помочь улучшить процесс восстановления, признав, какие данные повреждены, а не то, что нет.
Внедрение и почему он не попал
SATA Express является официальным стандартом с конца 2013 года, но весной 2014 года он не начал входить в компьютерные системы до выпуска чипсетов Intel H97 / Z97. Даже с материнскими платами с новым интерфейсом во время запуска нет драйверов, способных использовать новый интерфейс. Вероятно, это связано с проблемами, связанными с поддержкой операционной системы для новой очереди команд, чтобы в полной мере использовать SATA Express. По крайней мере, текущие реализации позволяют использовать разъемы SATA Express с существующими дисками SATA. Это должно облегчить внедрение тех, кто сейчас покупает технологию, как только диски станут доступными.
Причина, по которой интерфейс действительно не попал в реальность, лежит на интерфейсе M.2. Это используется исключительно для твердотельных дисков, которые используют меньший форм-фактор, который используется в портативных компьютерах, но также и с настольными системами. Жесткие диски по-прежнему не могут превышать стандарты SATA. M.2 имеет немного большую гибкость, поскольку он не полагается на более крупные диски, но также может использовать четыре полосы PCI-Express, что означает более быстрые диски, чем две полосы SATA Express. На данный момент потребители могут никогда не видеть, что SATA Express когда-либо принимается.
