Mi az a SATA Express?
Soros ATA számítógépes tárolásra használják. A szabványos interfész egyszerű telepítést és kompatibilitást tesz lehetővé a számítógépek és a tárolóeszközök között. A soros kommunikációs tervezés elérte a határait, sok esetben szilárdtestalapú meghajtók az interfész teljesítménye korlátozza, nem pedig a meghajtó. Új kommunikációs szabványok a számítógép és a tároló meghajtók úgynevezett SATA Express pótolja a hiányt.
SATA vagy PCI Express kommunikáció
A meglévő SATA 3.0 specifikációk 6,0 Gbps-ra korlátozódnak sávszélesség, ami nagyjából 750 MB/s-ot jelent. Az interfész többletterhelésével a tényleges teljesítmény 600 MB/s-ra korlátozódik. A szilárdtestalapú meghajtók sok jelenlegi generációja elérte ezt a határt, és valamilyen gyorsabb interfészre van szüksége.
A SATA 3.2 specifikáció, amelynek a SATA Express is része, egy új kommunikációs szabvány a számítógép és az eszközök között. Lehetővé teszi az eszközök számára, hogy a meglévő SATA-módszert válasszák, biztosítva a régebbi eszközökkel való visszamenőleges kompatibilitást, vagy a gyorsabb használatát PCI Express busz.
A PCI Express buszt gyakran használják a CPU és a perifériás eszközök, például grafikus kártyák, hálózati interfészek és USB portok. A jelenlegi PCI Express 3.0 szabványok szerint egyetlen PCI Express sáv akár 1 GB/s-ot is képes kezelni, így gyorsabb, mint a jelenlegi SATA interfész.
Az eszközök azonban egynél több sávot használnak. A SATA Express specifikációi szerint az új interfésszel rendelkező meghajtó két PCI Express sávot (gyakran x2-nek nevezik) használhat 2 GB/s potenciális sávszélesség eléréséhez. Ez az interfész a sávszélességet közel háromszorosa az előző SATA 3.0 hardvernek.
Az új SATA Express csatlakozó
Az új interfészhez új csatlakozóra van szükség. Két SATA adatcsatlakozót kombinál egy harmadik kisebb csatlakozóval, amely a PCI Express alapú kommunikációval foglalkozik. A két SATA csatlakozó teljesen működőképes SATA 3.0 port. A számítógép egyetlen SATA Express csatlakozója két régebbi SATA portot támogat. Minden SATA Express csatlakozó a teljes szélességet használja, függetlenül attól, hogy a meghajtó a korábbi SATA kommunikáción vagy az újabb PCI-Expressen alapul. Tehát egy SATA Express vagy két SATA meghajtót vagy egy SATA Express meghajtót kezel.
Mivel a SATA Express alapú meghajtó bármelyik technológiát használhatja, mindkettőhöz csatolnia kell, tehát a két portot használja egy harmadik, alternatív egy helyett. Ezenkívül sok SATA port kapcsolódik egy PCI Express sávhoz, hogy kommunikáljon a processzorral. A PCI Express interfész SATA Express meghajtóval történő használata kikapcsolja a kommunikációt az interfészhez kapcsolódó két SATA-porttal.
A parancsfelület korlátozásai
A SATA adatokat kommunikál az eszköz és a CPU között. Ezen a rétegen kívül egy parancsréteg fut a tetején. A parancsréteg elküldi a tárolómeghajtóra írandó és onnan olvasandó parancsokat. Évekig ezt a folyamatot az Advanced Host Controller Interface kezelte. Minden jelenleg forgalomban lévő operációs rendszerbe bele van írva, így a SATA meghajtók gyakorlatilag plug and playsek. Nincs szükség további meghajtókra.
Míg a technológia jól működött a régebbi, lassabb technológiákkal, például merevlemezekkel és USB flash meghajtókkal, visszatartja a gyorsabb SSD-ket. Míg az AHCI parancssor 32 parancsot tud tárolni, egyszerre csak egy parancsot tud feldolgozni, mert csak egy sorban.
Itt jön be a Non-Volatile Memory Express parancskészlet. 65 536 parancssort tartalmaz, amelyek mindegyike 65 536 parancs tárolására képes soronként. Ez lehetővé teszi a tárolási parancsok párhuzamos feldolgozását a meghajtónak. Ez nem előnyös a merevlemez számára, mivel a meghajtófejek miatt egyetlen parancsra korlátozódik. A több memóriachippel rendelkező szilárdtestalapú meghajtók esetében azonban növelheti a sávszélességet, ha több parancsot ír egyszerre különböző chipekre és cellákra.
Ez egy új technológia, és nincs beépítve a legtöbb operációs rendszerbe a piacon. Sok operációs rendszernek további illesztőprogramokat kell telepítenie a meghajtókra, hogy a meghajtók használni tudják az új NVMe technológiát. A SATA Express meghajtók leggyorsabb teljesítményének bevezetése eltarthat egy ideig.
A SATA Express támogatja a két módszer egyikét. Használhatja az új technológiát az AHCI-illesztőprogramokkal, és esetleg később áttérhet az újabb NVMe-szabványokra a jobb teljesítmény érdekében, ami a meghajtó újraformázását teheti szükségessé.
Egyéb funkciók a SATA 3.2 specifikációiban
Az új SATA specifikációk az új kommunikációs módszereknél és csatlakozóknál többet adnak. A legtöbb a mobil számítógépeket célozza meg, de hasznosak lehetnek más nem mobil számítógépek számára is.
A legfigyelemreméltóbb energiatakarékos funkció a DevSleep mód. Ez egy új energiagazdálkodási mód, amely lehetővé teszi a tárolórendszerek kvázi hibernálását. Ez az üzemmód csökkenti az energiafogyasztást alvó üzemmódban, hogy javítsa a speciális laptopok működési idejét, beleértve a Ultrabookok SSD-k és alacsony energiafogyasztás köré tervezték.
Szilárdtest hibrid meghajtók is élvezhetik az új szabványok előnyeit, mivel a szabványok új optimalizációkkal egészítették ki. A jelenlegi SATA-megvalósításokban a meghajtóvezérlő határozza meg, hogy mely elemek legyenek gyorsítótárban, és mely elemeket nem szabad a gyorsítótárba helyezni, az alapján, hogy mit lát kérni. Az új szerkezettel az operációs rendszer közli a meghajtóvezérlővel, hogy mely elemeket kell tárolnia a gyorsítótárban, ami csökkenti a meghajtóvezérlő többletterhelését és javítja a teljesítményt.
Végül van egy funkció, amellyel használható RAJTAÜTÉS meghajtó beállítások. A RAID egyik célja az adatredundancia. A meghajtó meghibásodása esetén a meghajtó cseréje megtörténik, és az adatok az ellenőrző összegből újjáépülnek. A SATA 3.2 szabvány új eljárása javítja az újraépítési folyamatot azáltal, hogy felismeri, melyik adat sérült, és melyik nem.
Megvalósítás és miért nem jött be azonnal
A SATA Express 2013 vége óta hivatalos szabvány. A számítógépes rendszerekbe csak az Intel H97/Z97 lapkakészletek 2014 tavaszán történő megjelenéséig került. Annak ellenére, hogy az alaplapok tartalmazták az új interfészt, az induláskor egyetlen meghajtó sem használta.
Az ok, amiért a felület nem fogott meg gyorsan, az M.2 felület. Kizárólag olyan szilárdtestalapú meghajtókhoz használatos, amelyek kisebb formátumot használnak. A mágneslemezes meghajtók nehezen haladják meg a SATA szabványokat. Az M.2 rugalmasabb, mert nem támaszkodik a nagyobb meghajtókra. Négy PCI Express sávot is használhat, ami gyorsabb meghajtókat jelent, mint a SATA Express két sávja.
Az AMD 2017 márciusának elején adta ki Ryzen mikroprocesszorait, amelyek beépített támogatást nyújtottak a SATA Express számára az AMD Socket AM4 platformhoz.