Mikä on SATA Express?

Serial ATA käytetään tietokoneen säilytykseen. Vakioliitäntä mahdollistaa helpon asennuksen ja yhteensopivuuden tietokoneiden ja tallennuslaitteiden välillä. Sarjaviestintäsuunnittelu on saavuttanut rajansa, monien kanssa solid-state-asemat käyttöliittymän suorituskyky rajoittaa aseman sijaan. Uudet tiedonsiirtostandardit tietokoneen ja tallennusasemat nimeltä SATA Express täyttämään aukon.

SATA- tai PCI Express -tiedonsiirto

Nykyiset SATA 3.0 -määritykset on rajoitettu 6,0 Gbps: iin kaistanleveys, mikä tarkoittaa noin 750 MB/s. Käyttöliittymän ylikuormituksen ansiosta tehokas suorituskyky on rajoitettu 600 Mt/s. Monet nykyisten puolijohde-asemien sukupolvet ovat saavuttaneet tämän rajan ja tarvitsevat jonkinlaisen nopeamman käyttöliittymän.

SATA 3.2 -spesifikaatio, johon SATA Express kuuluu, on uusi tiedonsiirtostandardi tietokoneen ja laitteiden välillä. Sen avulla laitteet voivat valita olemassa olevan SATA-menetelmän, mikä varmistaa taaksepäin yhteensopivuuden vanhempien laitteiden kanssa, tai käyttää nopeampaa PCI Express linja-auto.

PCI Express -väylää käytetään yleisesti kommunikoimaan prosessorin ja oheislaitteiden, kuten näytönohjainten, verkkoliitäntöjen ja USB-portit. Nykyisten PCI Express 3.0 -standardien mukaan yksi PCI Express -kaista käsittelee jopa 1 Gt/s, mikä tekee siitä nopeamman kuin nykyinen SATA-liitäntä.

Laitteet käyttävät kuitenkin useampaa kuin yhtä kaistaa. SATA Express -määritysten mukaan uudella liitännällä varustettu asema voi käyttää kahta PCI Express -kaistaa (kutsutaan usein nimellä x2) saavuttaakseen potentiaalisen 2 Gt/s kaistanleveyden. Tämä liitäntä tekee kaistanleveydestä lähes kolme kertaa aiemman SATA 3.0 -laitteiston nopeuden.

Uusi SATA Express -liitin

Uusi käyttöliittymä vaatii uuden liittimen. Siinä yhdistyvät kaksi SATA-dataliitintä ja kolmas pienempi liitin, joka käsittelee PCI Express -pohjaista viestintää. Kaksi SATA-liitintä ovat täysin toimivia SATA 3.0 -portteja. Tietokoneen yksi SATA Express -liitin voi tukea kahta vanhempaa SATA-porttia. Kaikki SATA Express -liittimet käyttävät koko leveyttä riippumatta siitä, perustuuko asema aiempaan SATA-tietoliikenteeseen vai uudempaan PCI-Expressiin. Joten yksi SATA Express käsittelee joko kahta SATA-asemaa tai yhtä SATA Express -asemaa.

Koska SATA Express -pohjainen asema voi käyttää kumpaa tahansa tekniikkaa, sen on liityttävä molempiin, joten se käyttää kahta porttia kolmannen, vaihtoehtoisen, yhden sijaan. Lisäksi monet SATA-portit muodostavat yhteyden PCI Express -kaistaan ​​kommunikoidakseen prosessorin kanssa. PCI Express -liitännän käyttäminen SATA Express -aseman kanssa katkaisee tiedonsiirron kahteen kyseiseen liitäntään yhdistettyyn SATA-porttiin.

Komentoliittymän rajoitukset

SATA välittää dataa laitteen ja prosessorin välillä. Tämän kerroksen lisäksi päällä on komentokerros. Komentokerros lähettää komennot siitä, mihin tallennusasemaan kirjoitetaan ja mitä siitä tulee lukea. Vuosien ajan tätä prosessia hoiti Advanced Host Controller Interface. Se on kirjoitettu kaikkiin tällä hetkellä markkinoilla oleviin käyttöjärjestelmiin, mikä tekee SATA-asemista Plug and Play -käyttöjärjestelmän. Ylimääräisiä ohjaimia ei tarvita.

Vaikka tekniikka toimi hyvin vanhemman, hitaamman tekniikan, kuten kiintolevyjen ja USB-muistitikkujen, kanssa, se estää nopeampia SSD-levyjä. Vaikka AHCI-komentojonoon mahtuu 32 komentoa, se voi käsitellä vain yhden komennon kerrallaan, koska siellä on vain yksi jonottaa.

Tässä tulee käyttöön Non-volatile Memory Express -komentosarja. Siinä on 65 536 komentojonoa, joista jokaisessa voi olla 65 536 komentoa per jono. Tämä mahdollistaa tallennuskomentojen rinnakkaisen käsittelyn asemaan. Tämä ei ole hyödyllistä kiintolevylle, koska se on rajoitettu yhteen komentoon asemapäiden takia. Kuitenkin SSD-asemissa, joissa on useita muistisiruja, se voi lisätä kaistanleveyttä kirjoittamalla useita komentoja eri siruille ja soluille samanaikaisesti.

Tämä on uutta tekniikkaa, eikä sitä ole sisäänrakennettu useimpiin markkinoiden käyttöjärjestelmiin. Monet käyttöjärjestelmät tarvitsevat lisäohjaimia asemiin, jotta asemat voivat käyttää uutta NVMe-tekniikkaa. SATA Express -asemien nopeimman suorituskyvyn käyttöönotto voi kestää jonkin aikaa.

SATA Express tukee jompaakumpaa kahdesta menetelmästä. Voit käyttää uutta tekniikkaa AHCI-ajureiden kanssa ja mahdollisesti siirtyä myöhemmin uudempiin NVMe-standardeihin suorituskyvyn parantamiseksi, mikä saattaa edellyttää aseman alustamista.

Muut ominaisuudet SATA 3.2:n teknisistä tiedoista

Uudet SATA-spesifikaatiot lisäävät enemmän kuin uudet viestintätavat ja liittimet. Suurin osa niistä on suunnattu kannettaviin tietokoneisiin, mutta niistä voi olla hyötyä muille kuin mobiilitietokoneille.

Merkittävin virransäästöominaisuus on DevSleep-tila. Se on uusi virrankäyttötila, joka mahdollistaa tallennusjärjestelmien lähes lepotilan. Tämä tila vähentää virrankulutusta lepotilassa, mikä parantaa erityisten kannettavien tietokoneiden käyttöaikoja, mukaan lukien Ultrabookit suunniteltu SSD-levyjen ja alhaisen virrankulutuksen ympärille.

Puolijohdehybridikäytöt myös hyötyä uusista standardeista, sillä standardit lisäsivät uusia optimointeja. Nykyisissä SATA-toteutuksissa asemaohjain määrittää, mitkä kohteet pitäisi ja mitkä eivät saa olla välimuistissa sen perusteella, mitä se näkee tuovan pyydetyn. Uuden rakenteen ansiosta käyttöjärjestelmä kertoo asemaohjaimelle, mitkä kohteet sen tulee säilyttää välimuistissa, mikä vähentää asemaohjaimen ylimääräistä rasitusta ja parantaa suorituskykyä.

Lopuksi on toiminto käytettäväksi RAID aseman asetukset. Yksi RAIDin tarkoitus on tietojen redundanssi. Aseman vian sattuessa asema vaihdetaan ja tiedot muodostetaan uudelleen tarkistussummasta. SATA 3.2 -standardien uusi prosessi parantaa uudelleenrakennusprosessia tunnistamalla, mitkä tiedot ovat vaurioituneet ja mitkä eivät.

Käyttöönotto ja miksi se ei tarttunut heti

SATA Express on ollut virallinen standardi vuoden 2013 lopusta lähtien. Se päätyi tietokonejärjestelmiin vasta Intel H97/Z97 -piirisarjojen julkaisussa keväällä 2014. Vaikka emolevyillä oli uusi käyttöliittymä, yksikään asema ei julkaisun aikana käyttänyt sitä.

Syy, miksi käyttöliittymä ei saanut nopeasti kiinni, on M.2 käyttöliittymä. Sitä käytetään yksinomaan solid-state-asemissa, jotka käyttävät pienempää muotokerrointa. Magneettilevyasemien on vaikea ylittää SATA-standardit. M.2:ssa on enemmän joustavuutta, koska se ei ole riippuvainen suuremmista asemista. Se voi myös käyttää neljää PCI Express -kaistaa, mikä tarkoittaa nopeampaa asemaa kuin SATA Expressin kaksi kaistaa.

AMD julkaisi Ryzen-mikroprosessorit maaliskuun alussa 2017, mikä toi sisäänrakennetun tuen SATA Expressille AMD Socket AM4 -alustaan.