Kas ir SATA Express?

Sērijas ATA tiek izmantots datora glabāšanai. Standarta interfeiss nodrošina vienkāršu instalēšanu un saderību starp datoriem un atmiņas ierīcēm. Sērijveida komunikācijas dizains ir sasniedzis savas robežas, ar daudziem cietvielu diskdziņi ierobežo interfeisa, nevis diska veiktspēja. Jauni saziņas standarti starp datoru un atmiņas diskdziņi ko sauc par SATA Express, aizpildiet plaisu.

SATA vai PCI Express komunikācija

Esošās SATA 3.0 specifikācijas ir ierobežotas līdz 6,0 Gbps joslas platums, kas nozīmē aptuveni 750 MB/s. Izmantojot saskarnes pieskaitāmās izmaksas, efektīvā veiktspēja ir ierobežota līdz 600 MB/s. Daudzas pašreizējās cietvielu disku paaudzes ir sasniegušas šo robežu, un tām ir nepieciešama kāda veida ātrāka saskarne.

SATA 3.2 specifikācija, kuras daļa ir SATA Express, ir jauns saziņas standarts starp datoru un ierīcēm. Tas ļauj ierīcēm izvēlēties esošo SATA metodi, nodrošinot atpakaļsaderību ar vecākām ierīcēm, vai izmantot ātrāko PCI Express autobuss.

PCI Express kopni parasti izmanto, lai sazinātos starp centrālo procesoru un perifērijas ierīcēm, piemēram, grafiskajām kartēm, tīkla saskarnēm un USB porti. Saskaņā ar pašreizējiem PCI Express 3.0 standartiem viena PCI Express josla apstrādā līdz 1 GB/s, padarot to ātrāku par pašreizējo SATA interfeisu.

Tomēr ierīces izmanto vairāk nekā vienu joslu. Saskaņā ar SATA Express specifikācijām diskdzinis ar jauno saskarni var izmantot divas PCI Express joslas (bieži sauktas par x2), lai sasniegtu iespējamo joslas platumu 2 GB/s. Šis interfeiss nodrošina joslas platumu gandrīz trīs reizes lielāku ātrumu nekā iepriekšējā SATA 3.0 aparatūra.

Jaunais SATA Express savienotājs

Jaunajai saskarnei ir nepieciešams jauns savienotājs. Tas apvieno divus SATA datu savienotājus ar trešo mazāku savienotāju, kas nodarbojas ar PCI Express sakariem. Divi SATA savienotāji ir pilnībā funkcionējoši SATA 3.0 porti. Viens SATA Express savienotājs datorā var atbalstīt divus vecākus SATA portus. Visi SATA Express savienotāji izmanto pilnu platumu neatkarīgi no tā, vai disks ir balstīts uz agrākiem SATA sakariem vai jaunāku PCI-Express. Tātad viens SATA Express apstrādā vai nu divus SATA diskus, vai vienu SATA Express disku.

Tā kā SATA Express diskdzinī var izmantot jebkuru tehnoloģiju, tam ir jāsadarbojas ar abiem, tāpēc tas izmanto divus portus, nevis trešo, alternatīvo, vienu. Turklāt daudzi SATA porti ir saistīti ar PCI Express joslu, lai sazinātos ar procesoru. Izmantojot PCI Express saskarni ar SATA Express disku, tiek izslēgta saziņa ar diviem SATA portiem, kas saistīti ar šo saskarni.

Komandu saskarnes ierobežojumi

SATA sazinās datus starp ierīci un centrālo procesoru. Papildus šim slānim augšpusē darbojas komandu slānis. Komandu slānis nosūta komandas par to, ko rakstīt un lasīt no atmiņas diska. Gadiem ilgi šo procesu apstrādāja Advanced Host Controller Interface. Tas ir ierakstīts visās pašlaik tirgū esošajās operētājsistēmās, efektīvi padarot SATA diskus “plug and play”. Papildu draiveri nav nepieciešami.

Lai gan tehnoloģija labi strādāja ar vecākām, lēnākām tehnoloģijām, piemēram, cietajiem diskiem un USB zibatmiņas diskiem, tā aiztur ātrākus SSD. Lai gan AHCI komandu rindā var būt 32 komandas, tā vienlaikus var apstrādāt tikai vienu komandu, jo ir tikai viena rindā.

Šeit tiek izmantota nepārtrauktās atmiņas ekspress komandu kopa. Tajā ir 65 536 komandu rindas, katra ar iespēju turēt 65 536 komandas vienā rindā. Tas ļauj paralēli apstrādāt atmiņas komandas diskdzinī. Tas nav izdevīgi cietajam diskam, jo ​​tā ir ierobežota ar vienu komandu diska galviņu dēļ. Tomēr cietvielu diskdziņiem ar vairākām atmiņas mikroshēmām tas var palielināt joslas platumu, vienlaikus rakstot vairākas komandas dažādām mikroshēmām un šūnām.

Šī ir jauna tehnoloģija, un tā nav iebūvēta lielākajā daļā tirgū esošo operētājsistēmu. Daudzām operētājsistēmām ir jāinstalē papildu draiveri, lai diskdziņi varētu izmantot jauno NVMe tehnoloģiju. Ātrākās veiktspējas izvietošana SATA Express diskdziņiem var aizņemt kādu laiku.

SATA Express atbalsta vienu no divām metodēm. Varat izmantot jauno tehnoloģiju ar AHCI draiveriem un, iespējams, vēlāk pāriet uz jaunākiem NVMe standartiem, lai uzlabotu veiktspēju, kas var prasīt diska pārformatēšanu.

Citas SATA 3.2 specifikācijas funkcijas

Jaunās SATA specifikācijas sniedz vairāk nekā tikai jaunās saziņas metodes un savienotāji. Lielākā daļa no tiem ir paredzēti mobilajiem datoriem, taču tie var būt noderīgi citiem datoriem, kas nav mobilie.

Ievērojamākā enerģijas taupīšanas funkcija ir DevSleep režīms. Tas ir jauns barošanas režīms, kas ļauj sistēmām krātuvē gandrīz pārziemot. Šis režīms samazina enerģijas patēriņu miega režīmā, lai uzlabotu īpašo klēpjdatoru darbības laiku, tostarp Ultrabooks paredzēts SSD un zemam enerģijas patēriņam.

Cietvielu hibrīda diskdziņi arī gūst labumu no jaunajiem standartiem, jo ​​standarti pievienoja jaunu optimizāciju kopu. Pašreizējās SATA implementācijās diska kontrolleris nosaka, kuriem vienumiem jābūt un kuriem vienumiem nevajadzētu būt kešatmiņā, pamatojoties uz to, ko tas redz pieprasīto. Izmantojot jauno struktūru, operētājsistēma norāda diska kontrollerim, kuri vienumi tai ir jāglabā kešatmiņā, tādējādi samazinot diskdziņa kontrollera slodzes un uzlabojot veiktspēju.

Visbeidzot, ir funkcija lietošanai ar RAID piedziņas iestatījumi. Viens no RAID mērķiem ir datu dublēšana. Diska kļūmes gadījumā disks tiek nomainīts, un dati tiek atjaunoti no kontrolsummas. Jauns process SATA 3.2 standartos uzlabo atjaunošanas procesu, atpazīstot, kuri dati ir bojāti, salīdzinot ar to, kuri dati nav bojāti.

Ieviešana un kāpēc tā uzreiz neiekrita

SATA Express ir oficiāls standarts kopš 2013. gada beigām. Tas nenokļuva datorsistēmās līdz Intel H97/Z97 mikroshēmojumu izlaišanai 2014. gada pavasarī. Lai gan mātesplatēm bija jaunais interfeiss, palaišanas laikā neviens disks to neizmantoja.

Iemesls, kāpēc interfeiss ātri neiedarbojās, ir M.2 saskarne. To izmanto tikai cietvielu diskdziņiem, kas izmanto mazāku formas koeficientu. Magnētiskās plāksnes diskdziņiem ir grūti pārsniegt SATA standartus. M.2 ir lielāka elastība, jo tā nav atkarīga no lielākiem diskdziņiem. Tas var izmantot arī četras PCI Express joslas, kas nozīmē ātrākus diskus nekā divas SATA Express joslas.

AMD izlaida savus Ryzen mikroprocesorus 2017. gada marta sākumā, nodrošinot iebūvētu SATA Express atbalstu AMD Socket AM4 platformai.