Kaj je SATA Express?

Serijski ATA se uporablja za shranjevanje v računalniku. Standardni vmesnik omogoča enostavno namestitev in združljivost med računalniki in napravami za shranjevanje. Zasnova serijskih komunikacij je z mnogimi dosegla svoje meje pogoni SSD omejeno z zmogljivostjo vmesnika in ne pogona. Novi komunikacijski standardi med računalnikom in pogoni za shranjevanje imenovan SATA Express, zapolni vrzel.

Komunikacija SATA ali PCI Express

Obstoječe specifikacije SATA 3.0 so omejene na 6,0 Gbps pasovne širine, kar pomeni približno 750 MB/s. Z dodatnimi stroški za vmesnik je učinkovita zmogljivost omejena na 600 MB/s. Številne trenutne generacije pogonov SSD so dosegle to mejo in potrebujejo neko obliko hitrejšega vmesnika.

Specifikacija SATA 3.2, katere del je SATA Express, je nov komunikacijski standard med računalnikom in napravami. Omogoča napravam, da izberejo obstoječo metodo SATA, kar zagotavlja združljivost nazaj s starejšimi napravami ali uporabljajo hitrejše PCI Express avtobus.

Vodilo PCI Express se običajno uporablja za komunikacijo med CPE in zunanjimi napravami, kot so grafične kartice, omrežni vmesniki in vrata USB. V skladu s trenutnimi standardi PCI Express 3.0 en sam pas PCI Express upravlja do 1 GB/s, zaradi česar je hitrejši od trenutnega vmesnika SATA.

Vendar pa naprave uporabljajo več kot en pas. V skladu s specifikacijami SATA Express lahko pogon z novim vmesnikom uporablja dve pasovi PCI Express (pogosto imenovani x2), da doseže potencialno pasovno širino 2 GB/s. S tem vmesnikom je pasovna širina skoraj trikrat hitrejša od prejšnje strojne opreme SATA 3.0.

Novi priključek SATA Express

Nov vmesnik zahteva nov konektor. Združuje dva podatkovna priključka SATA s tretjim manjšim konektorjem, ki se ukvarja s komunikacijami, ki temeljijo na PCI Express. Dva priključka SATA sta popolnoma funkcionalna vrata SATA 3.0. En priključek SATA Express na računalniku lahko podpira dva starejša vrata SATA. Vsi priključki SATA Express uporabljajo celotno širino, ne glede na to, ali pogon temelji na starejših komunikacijah SATA ali novejšem PCI-Express. Torej en SATA Express upravlja bodisi dva pogona SATA bodisi en pogon SATA Express.

Ker lahko pogon, ki temelji na SATA Express, uporablja katero koli tehnologijo, se mora povezati z obema, zato uporablja dve pristanišči namesto tretjega, alternativnega, enega. Tudi številna vrata SATA so povezana s pasom PCI Express za komunikacijo s procesorjem. Uporaba vmesnika PCI Express s pogonom SATA Express izklopi komunikacijo do dveh vrat SATA, povezanih s tem vmesnikom.

Omejitve ukaznega vmesnika

SATA prenaša podatke med napravo in CPE. Poleg tega sloja se na vrhu izvaja še ukazni sloj. Ukazni sloj pošlje ukaze o tem, kaj naj piše in kaj bere iz pomnilniškega pogona. Ta proces je leta vodil napredni vmesnik krmilnika gostitelja. Zapisan je v vsak operacijski sistem, ki je trenutno na trgu, kar učinkovito omogoča, da se pogoni SATA priključijo in predvajajo. Dodatni gonilniki niso potrebni.

Čeprav je tehnologija dobro delovala s starejšo, počasnejšo tehnologijo, kot so trdi diski in bliskovni pogoni USB, zadržuje hitrejše diske SSD. Čeprav lahko čakalna vrsta ukazov AHCI vsebuje 32 ukazov, lahko obdeluje samo en ukaz naenkrat, ker obstaja samo en čakalna vrsta.

Tu nastopi nabor ukazov Non-Volatile Memory Express. Ima 65.536 čakalnih vrst ukazov, od katerih ima vsaka možnost zadrževanja 65.536 ukazov na čakalno vrsto. To omogoča vzporedno obdelavo ukazov za shranjevanje na pogon. To ni koristno za trdi disk, saj je zaradi pogonskih glav omejen na en ukaz. Vendar pa lahko za pogone SSD z več pomnilniškimi čipi poveča pasovno širino s hkratnim pisanjem več ukazov v različne čipe in celice.

To je nova tehnologija in ni vgrajena v večino operacijskih sistemov na trgu. Številni operacijski sistemi potrebujejo dodatne gonilnike, nameščene v pogone, da lahko pogoni uporabljajo novo tehnologijo NVMe. Uvajanje najhitrejše zmogljivosti za pogone SATA Express lahko traja nekaj časa.

SATA Express podpira eno od obeh metod. Novo tehnologijo lahko uporabite z gonilniki AHCI in morda pozneje preidete na novejše standarde NVMe za izboljšano zmogljivost, kar bo morda zahtevalo preoblikovanje pogona.

Druge funkcije v specifikacijah SATA 3.2

Nove specifikacije SATA dodajo več kot nove komunikacijske metode in priključki. Večina je namenjena mobilnim računalnikom, vendar lahko koristi tudi drugim nemobilnim računalnikom.

Najbolj opazna funkcija za varčevanje z energijo je način DevSleep. To je nov način napajanja, ki omogoča sistemom v pomnilniku kvazi mirovanje. Ta način zmanjša porabo energije v načinu mirovanja, da izboljša čas delovanja posebnih prenosnikov, vključno z Ultrabooki zasnovan na SSD diskih in nizki porabi energije.

Solid-state hibridni pogoni tudi koristi od novih standardov, saj so standardi dodali nov nabor optimizacij. V trenutnih izvedbah SATA krmilnik pogona določi, katere elemente naj in ne smejo predpomniti, na podlagi tega, kar vidi, da je zahtevano. Z novo strukturo operacijski sistem pove krmilniku pogona, katere elemente naj hrani v predpomnilniku, kar zmanjša stroške krmilnika pogona in izboljša zmogljivost.

Končno je tu še funkcija za uporabo z RAID nastavitve pogona. Eden od namenov RAID-a je redundanca podatkov. V primeru okvare pogona se pogon zamenja, podatki pa se ponovno zgradijo iz kontrolne vsote. Nov postopek v standardih SATA 3.2 izboljšuje proces obnove s prepoznavanjem, kateri podatki so poškodovani in kateri niso.

Izvedba in zakaj se ni prijela takoj

SATA Express je uradni standard od konca leta 2013. V računalniške sisteme je prišel šele do izdaje naborov čipov Intel H97/Z97 spomladi 2014. Čeprav so imele matične plošče nov vmesnik, ga v času lansiranja ni uporabljal noben pogon.

Razlog, zakaj se vmesnik ni hitro prijel, je M.2 vmesnik. Uporablja se izključno za pogone SSD, ki uporabljajo manjšo obliko. Pogoni z magnetno ploščo težko presegajo standarde SATA. M.2 ima večjo prilagodljivost, ker se ne zanaša na večje pogone. Uporablja lahko tudi štiri pasove PCI Express, kar pomeni hitrejše pogone kot dve pasovi SATA Express.

AMD je svoje mikroprocesorje Ryzen izdal v začetku marca 2017 in prinesel vgrajeno podporo za SATA Express na platformo AMD Socket AM4.