Co je SATA Express?

Jak aktualizovaná verze SATA zvýší rychlost počítače

SATA nebo Serial ATA byl obrovský úspěch, pokud jde o ukládání do počítače. Standadizace na rozhraní umožňuje snadnou instalaci a kompatibilitu mezi počítači a paměťovými zařízeními. Problém spočívá v tom, že návrh sériové komunikace dosáhl svých hranic tím, že řada pevných disků byla omezena výkonem rozhraní spíše než pohonem. Z tohoto důvodu je třeba vyvinout nové standardy komunikace mezi počítačem a úložnými jednotkami . To je místo, kde SATA Express postupuje, aby vyplnil mezeru výkonu.

SATA nebo PCI-Express

Stávající specifikace SATA 3.0 byly omezeny na šířku pásma pouhých 6,0 Gb / s, což znamená přibližně 750 MB / s. Nyní s režijními náklady na rozhraní a všechny to znamená, že efektivní výkon byl omezen na pouhých 600 MB / s. Mnoho současných generací polovodičových jednotek dosáhlo v podstatě tohoto omezení a potřebuje nějakou formu rychlejšího rozhraní. Specifikace SATA 3.2, do které SATA Expess patří, představila nový způsob komunikace mezi počítačem a zařízeními tím, že umožňuje zařízením vybrat, zda chtějí použít stávající metodu SATA, zajistit zpětnou kompatibilitu se staršími zařízeními nebo použít rychlejší PCI -Express bus.

Sběrnice PCI-Express byla tradičně používána pro komunikaci mezi CPU a periferními zařízeními, jako jsou grafické karty, síťová rozhraní, USB porty apod. Podle současných standardů PCI-Express 3.0 může jedna dráha PCI-Express zpracovávat až 1 GB / s je rychlejší než současné rozhraní SATA. To může dosáhnout jediným pruhem PCI-Express, ale zařízení mohou používat více jízdních pruhů. Podle specifikací SATA Express může jednotka s novým rozhraním používat dvě dráhy PCI-Express (často uváděné jako x2), které mají potenciální šířku pásma 2 GB / s, což je téměř trojnásobek rychlosti předchozích SATA 3.0 rychlostí.

Nový konektor SATA Express

Nové rozhraní také vyžadovalo nový konektor. Může to vypadat poněkud podobně, protože konektor skutečně kombinuje dva datové konektory SATA spolu se třetím mírně menším konektorem, který se zabývá komunikací založenou na PCI-Express. Dva konektory SATA jsou plně funkční porty SATA 3.0. To znamená, že jediný konektor SATA Express v počítači může podporovat dva starší porty SATA. Problém přichází, pokud chcete do konektoru připojit novější disk SATA Express. Všechny konektory SATA Express budou používat celou šířku, zda je jednotka založena na starších komunikačních systémech SATA nebo novějších PCI-Express. Jeden SATA Express tedy dokáže zpracovat buď dva disky SATA nebo jednu jednotku SATA Express.

Takže proč jednotka SATA Express na bázi PCI-Express nepoužívá pouze jeden třetí konektor než dva porty SATA? To souvisí se skutečností, že disk SATA Express může používat jakoukoli technologii, takže musí mít rozhraní s oběma. Kromě toho je mnoho portů SATA propojeno s pruhem PCI-Express pro komunikaci s procesorem. Pomocí interakce PCI-Express přímo s jednotkou SATA Express efektivně ukončíte komunikaci s oběma porty SATA propojenými s tímto rozhraním.

Omezení příkazového rozhraní

SATA je účinným způsobem komunikace dat mezi zařízením a CPU v počítači. Kromě této vrstvy existuje povelová vrstva, která se spouští nad tím, aby odeslala příkazy na to, co by mělo být zapsáno a čteno z jednotky pro ukládání dat. Po celá léta to zvládla AHCI (Advanced Host Controller Interface). To bylo tak standardizováno, že je v podstatě zapsáno do všech operačních systémů, které jsou v současné době na trhu. To efektivně znamená, že SATA disky se připojují a hrají. Není třeba žádné další ovladače. Zatímco technologie fungovala dobře se staršími pomalejšími technologiemi, jako jsou pevné disky a USB flash disky, opravdu zadržuje rychlejší SSD. Problém je v tom, že zatímco fronta příkazu AHCI může mít ve frontě 32 příkazů, stále může zpracovávat pouze jediný příkaz, protože existuje pouze jedna fronta.

Zde přichází příkazová sada NVMe (Non-volatile Memory Express). Obsahuje celkem 65 536 fronty příkazů, z nichž každá má schopnost zadržet 65 536 příkazů na frontu. Účelně to umožňuje paralelní zpracování příkazů pro ukládání do jednotky. To není přínosné pro pevný disk, protože je stále účinně omezeno na jediný příkaz kvůli jednotkám, ale u pevných disků s více paměťovými čipy může účinně zvýšit jejich šířku pásma tím, že zapíše více příkazů do různých čipů a buněk současně .

To může znít skvěle, ale je tu trochu problém. Jedná se o novou technologii a v důsledku toho není součástí většiny stávajících operačních systémů na trhu. Ve skutečnosti bude většina potřebovat, aby do nich byly nainstalovány další ovladače, aby jednotky mohly používat novou technologii NVMe. To znamená, že nasazení nejrychlejšího výkonu pro disky SATA Express může trvat nějaký čas, protože software musí zralý podobně jako první zavedení AHCI. Naštěstí SATA Express umožňuje jednotkám používat některou ze dvou metod, takže můžete nyní používat nové technologie s ovladači AHCI a potenciálně se přesunout k novějším standardům NVMe později pro lepší výkon, i když pravděpodobně vyžadují přeformátování disku.

Některé další funkce přidané SATA Express přes SATA 3.2 Specifikace

Nyní nové specifikace SATA přidávají více než jen nové komunikační metody a konektor. Většina z nich je zaměřena na mobilní počítače, ale mohou také využít i jiné nemobilní počítače. Nejvýznamnější funkcí pro úsporu energie je nový režim DevSleep. Jedná se v podstatě o nový režim napájení, který umožňuje, aby se systémy v úložišti téměř úplně vypínaly, což snižuje čerpání energie v režimu spánku. To by mělo pomoci zlepšit provozní dobu speciálních notebooků, včetně Ultrabooků navržených kolem SSD a nízké spotřeby energie.

Uživatelé SSHD (hybridních jednotek SSHD) také budou mít prospěch z nových standardů, protože zavedli novou sadu optimalizací. V současných implementacích SATA by řídící jednotka určila, které položky by měly a neměly by být mezipaměti založené na tom, co považuje za požadovanou. S novou strukturou by operační systém mohl řídícímu jednotce v podstatě říci, které položky by měly mít v mezipaměti, což snižuje množství režijních nákladů na řídící jednotce a zlepšuje výkon.

Nakonec existuje funkce pro použití s ​​nastavením jednotek RAID . Jedním z účelů RAID je redundance dat. V případě výpadku měniče by mohlo být měnič nahrazen a potom by data byla znovu sestavena z údajů kontrolního součtu. V podstatě vytvořili nový proces ve standardu SATA 3.2, který může pomoci zlepšit proces obnovy tím, že rozpozná, která data jsou poškozena oproti tomu, která není.

Provádění a proč se to nezachytilo

SATA Express je od konce roku 2013 oficiálním standardem, ale na začátku roku 2014 nezačala dělat své cesty do počítačových systémů až do vydání čipsetů Intel H97 / Z97. I na základních deskách, které nyní obsahují nové rozhraní, žádné jednotky v době startu, které mohou používat nové rozhraní. To je pravděpodobně kvůli problémům s podporou operačního systému pro nové příkazy ve frontě, aby byly plně využity možnosti SATA Express. Alespoň současné implementace umožňují použití konektorů SATA Express s existujícími jednotkami SATA. To by mělo pomoci ulehčit implementaci pro ty, kteří kupují technologii nyní, jakmile budou k dispozici disky.

Důvodem, že rozhraní skutečně nebylo zachyceno, skutečně leží rozhraní M.2 . Toto se používá výhradně pro polovodičové disky, které používají menší formální faktor, který se používá v přenosných počítačích, ale také s desktopovými systémy. Pevné disky mají stále těžké překročení standardů SATA. M.2 má trochu větší flexibilitu, protože se nespoléhá na větší disky, ale může také využít čtyři pruhy PCI-Express, což znamená rychlejší disky než dva pruhy SATA Express. V tomto okamžiku mohou spotřebitelé nikdy vidět, že SATA Express někdy byl přijat.