SATA eller Serial ATA har varit en stor framgång när det gäller datalagring. Standardiseringen på gränssnittet möjliggör enkel installation och kompatibilitet mellan datorer och lagringsenheter. Problemet är att utformningen av den serialiserade kommunikationen har nått sina gränser med många solid state-enheter som är begränsade av gränssnittets prestanda snarare än drivenheten. På grund av detta behövdes nya standarder för kommunikation mellan en dator och lagringsenheter. Det här är där SATA Express går in för att fylla prestanda gapet.
SATA eller PCI-Express-kommunikation
De befintliga specifikationerna för SATA 3.0 var begränsade till bara 6,0 Gbps bandbredd som översätter till ungefär 750MB / s. Nu med överhead för gränssnittet och allt betyder det att den effektiva prestandan var begränsad till bara 600MB / s. Många av de nuvarande generationerna av solid state-enheter har väsentligen nått denna gräns och behöver någon form av snabbare gränssnitt. SATA 3.2-specifikationen som SATA Express är en del av infördes ett nytt kommunikationsmedel mellan datorn och enheterna genom att låta enheter välja om de vill använda den befintliga SATA-metoden, säkerställa bakåtkompatibilitet med äldre enheter eller att använda snabbare PCI -Expressbuss.
PCI-Express-bussen har traditionellt använts för kommunikation mellan CPU och kringutrustning, såsom grafikkort, nätverksgränssnitt, USB-portar etc. Enligt de nuvarande PCI-Express 3.0-standarderna kan en enda PCI-Express-lane hantera upp till 1 GB / s gör det snabbare än det nuvarande SATA-gränssnittet. Det är det som en enda PCI-Express lane kan uppnå, men enheter kan använda flera banor. Enligt SATA Express-specifikationerna kan en enhet med det nya gränssnittet använda två PCI-Express-banor (ofta kallad x2) för att få en potentiell bandbredd på 2 GB / s vilket gör den nästan tre gånger högre än tidigare SATA 3.0-hastigheter.
Den nya SATA Express-kontakten
Nu krävde det nya gränssnittet också en ny kontakt. Det kan se lite likadant ut eftersom anslutningen faktiskt kombinerar två SATA-datakontakter tillsammans med en tredje lite mindre kontakt som behandlar PCI-Express-baserade kommunikationer. De två SATA-kontakterna är faktiskt fullt fungerande SATA 3.0-portar. Det betyder att en enda SATA Express-kontakt på en dator kan stödja två äldre SATA-portar. Problemet kommer när du vill ansluta en nyare SATA Express-baserad enhet till kontakten. Alla SATA Express-kontakterna använder hela bredden om enheten är baserad på äldre SATA-kommunikation eller den nya PCI-Express. Så, en SATA Express kan hantera antingen två SATA-enheter eller en SATA Express-enhet.
Så varför använder inte en PCI-Express-baserad SATA Express-enhet bara den enda tredje kontakten snarare än de två SATA-portarna? Detta har att göra med att en SATA Express-baserad enhet kan använda någon teknik, så det måste ha gränssnittet med båda. Utöver detta är många SATA-portar kopplade till en PCI-Express-lane för kommunikation med processorn. Genom att använda PCI-Express-gränssnittet direkt med en SATA Express-enhet, sänker du effektivt kommunikationen till de två SATA-portarna kopplade till det gränssnittet i alla fall.
Gränser för kommandorgränssnitt
SATA är effektivt ett sätt att kommunicera data mellan enheten och processorn i datorn. Förutom detta lager finns det ett kommandolag som går ovanpå detta för att skicka kommandona på vad som ska skrivas till och läsas från lagringsenheten. I åratal har detta hanterats av AHCI (Advanced Host Controller Interface). Detta har varit så standardiserat att det i huvudsak skrivs in i alla operativsystem som för närvarande finns på marknaden. Detta gör att SATA-enheterna kan plugga och spela. Inga extra drivrutiner behövs. Medan tekniken fungerade bra med äldre långsammare teknik som hårddiskar och USB-flash-enheter, håller det verkligen tillbaka snabbare SSD-enheter. Problemet är att medan AHCI-kommandokön kan hålla 32 kommandon i kön, kan den fortfarande bara bearbeta ett enda kommando åt gången eftersom det bara finns en enda kö.
Det här är kommandot uppsättningen NVMe (Non-Volatile Memory Express). Den har totalt 65.536 kommandoköer vardera med möjlighet att hålla 65.536 kommandon per kö. Effektivt möjliggör detta för parallell bearbetning av lagringskommandon till enheten. Detta är inte fördelaktigt för en hårddisk eftersom den fortfarande är effektivt begränsad till ett enda kommando på grund av drivhuvudet men för solid state-enheter med sina flera minneskretsar, kan det effektivt öka deras bandbredd genom att skriva flera kommandon till olika chips och celler samtidigt.
Det låter bra men det finns lite problem. Det här är ny teknik och är därför inte inbyggd i de flesta av de befintliga operativsystemen på marknaden. Faktum är att de flesta måste ha ytterligare drivrutiner installerade i dem så att enheterna kan använda den nya NVMe-tekniken. Detta innebär att utplacering av den snabbaste prestandan för SATA Express-enheter kan ta lite tid eftersom mjukvaran måste mogna lik AHCIs första introduktion. Lyckligtvis tillåter SATA Express-enheter att använda någon av de två metoderna så att du fortfarande kan använda den nya tekniken nu med AHCI-drivrutinerna och eventuellt flytta till de senare NVMe-standarderna senare för förbättrad prestanda, om än förmodligen att drivrutinen ska formateras.
Andra funktioner tillagda med SATA Express via SATA 3.2 Specs
Nu lägger de nya SATA-specifikationerna mer än bara de nya kommunikationsmetoderna och kontakten. De flesta av dem är riktade mot mobila datorer, men de kan också gynna andra icke-mobila datorer också.Den mest anmärkningsvärda energisparfunktionen är ett nytt DevSleep-läge. Det här är i grunden ett nytt strömläge som gör det möjligt för system i lagret att nästan stängas av, vilket reducerar strömdragningen när du är i viloläge. Detta bör bidra till att förbättra löptiderna för speciella bärbara datorer, inklusive Ultrabooks som är utformade kring SSD och låg strömförbrukning.
Användare av SSHD-enheter (solid state hybrid drives) kommer också att dra nytta av de nya standarderna, eftersom de har lagt in en ny uppsättning optimeringar. I de nuvarande SATA-implementeringarna skulle drivrutinen bestämma vilka objekt som ska och ska inte vara cacheminne baserat på vad det ser ger efter begärd. Med den nya strukturen kan operativsystemet väsentligen berätta drivregulatorn vilka föremål den ska hålla i cacheminnet vilket minskar mängden överhead på drivregulatorn och förbättrar prestanda.
Slutligen finns det en funktion för användningar med RAID-drivenheter. Ett av syftena med RAID är för data redundans. I händelse av ett fel i frekvensomriktningen kan frekvensomriktaren ersättas och då återuppbyggas data från kontrollsumman. I grund och botten har de byggt en ny process i SATA 3.2-standarderna som kan bidra till att förbättra ombyggnadsprocessen genom att identifiera vilka data som är skadade jämfört med det som inte är det.
Genomförande och varför det inte har tagits på
SATA Express har varit en officiell standard sedan slutet av 2013, men den har inte börjat göra sina vägar till datorsystem förrän utgåvan av Intel H97 / Z97-chipset under våren 2014. Även med moderkort som nu har det nya gränssnittet, där Det finns inga enheter vid lanseringen som kan använda det nya gränssnittet. Detta är sannolikt på grund av problemen kring operativsystemstöd för den nya kommandokorgen för att dra full nytta av SATA Express. Åtminstone de nuvarande implementeringarna tillåter SATA Express-kontakterna att användas med befintliga SATA-enheter. Detta borde underlätta genomförandet för dem som råkar köpa tekniken nu när enheterna blir tillgängliga.
Anledningen till att gränssnittet inte riktigt har fångats på ligger verkligen i M.2-gränssnittet. Detta används uteslutande för solid state-enheter som använder en mindre formfaktor som används i bärbara datorer men också med stationära system. Hårddiskar har fortfarande svårt att överträffa SATA-standarderna. M.2 har lite mer flexibilitet eftersom den inte är beroende av de större enheterna utan kan också använda fyra PCI-Express-banor, vilket innebär snabbare enheter än de två banorna i SATA Express. Vid denna tidpunkt kan konsumenter aldrig se att SATA Express någonsin antas.
