Serial ATA este folosit pentru stocarea pe computer. Interfața standard permite o instalare ușoară și compatibilitate între computere și dispozitive de stocare. Designul comunicațiilor serializate și-a atins limitele, cu multe unități SSD limitate mai degrabă de performanța interfeței decât de unitatea. Noile standarde de comunicare între un computer și unități de stocare numite SATA Express umple golul.
Comunicație SATA sau PCI Express
Specificațiile SATA 3.0 existente sunt limitate la o lățime de bandă de 6,0 Gbps, ceea ce se traduce la aproximativ 750 MB/s. Cu supraîncărcare pentru interfață, performanța efectivă este limitată la 600 MB/s. Multe generații actuale de unități SSD au atins această limită și au nevoie de o formă de interfață mai rapidă.
Specificația SATA 3.2, din care face parte SATA Express, este un nou standard de comunicare între computer și dispozitive. Permite dispozitivelor să aleagă metoda SATA existentă, asigurând compatibilitatea anterioară cu dispozitivele mai vechi sau să utilizeze magistrala PCI Express mai rapidă.
Magistrala PCI Express este folosită în mod obișnuit pentru a comunica între CPU și dispozitivele periferice, cum ar fi plăcile grafice, interfețele de rețea și porturile USB. Conform standardelor actuale PCI Express 3.0, o singură bandă PCI Express gestionează până la 1 GB/s, ceea ce o face mai rapidă decât interfața SATA actuală.
Totuși, dispozitivele folosesc mai multe benzi. Conform specificațiilor SATA Express, o unitate cu noua interfață poate folosi două benzi PCI Express (denumite adesea x2) pentru a obține o lățime de bandă potențială de 2 GB/s. Această interfață face lățimea de bandă de aproape trei ori mai mare decât viteza hardware-ului SATA 3.0 anterior.
Noul conector SATA Express
Noua interfață necesită un conector nou. Combină doi conectori de date SATA cu un al treilea conector mai mic, care se ocupă de comunicațiile bazate pe PCI Express. Cei doi conectori SATA sunt porturi SATA 3.0 complet funcționale. Un singur conector SATA Express pe un computer poate suporta două porturi SATA mai vechi. Toți conectorii SATA Express folosesc întreaga lățime, indiferent dacă unitatea se bazează pe comunicațiile SATA anterioare sau pe noul PCI-Express. Deci, un SATA Express gestionează fie două unități SATA, fie o unitate SATA Express.
Deoarece o unitate bazată pe SATA Express poate folosi oricare dintre tehnologii, trebuie să interfațeze cu ambele, așa că folosește cele două porturi în loc de al treilea, alternativ, unul. De asemenea, multe porturi SATA se conectează la o bandă PCI Express pentru a comunica cu procesorul. Utilizarea interfeței PCI Express cu o unitate SATA Express dezactivează comunicarea cu cele două porturi SATA conectate la acea interfață.
Limitările interfeței de comandă
SATA comunică date între dispozitiv și CPU. Pe lângă acest strat, deasupra rulează un strat de comandă. Stratul de comandă trimite comenzile despre ce să scrie și să citească de pe unitatea de stocare. Ani de zile, acest proces a fost gestionat de interfața Advanced Host Controller. Este scris în fiecare sistem de operare de pe piață, ceea ce face ca unitățile SATA să fie conectate și redate. Nu sunt necesari drivere suplimentare.
Deși tehnologia a funcționat bine cu tehnologia mai veche și mai lentă, cum ar fi hard disk-urile și unitățile flash USB, ea reține SSD-urile mai rapide. Deși coada de comenzi AHCI poate conține 32 de comenzi, poate procesa doar o singură comandă la un moment dat, deoarece există doar o singură coadă.
Aici intervine setul de comenzi Non-Volatile Memory Express. Dispune de 65.536 de cozi de comenzi, fiecare având capacitatea de a păstra 65.536 de comenzi pe coadă. Acest lucru permite procesarea în paralel a comenzilor de stocare către unitate. Acest lucru nu este benefic pentru un hard disk, deoarece este limitat la o singură comandă din cauza capetelor unității. Cu toate acestea, pentru unitățile SSD cu mai multe cipuri de memorie, poate crește lățimea de bandă prin scrierea mai multor comenzi pe diferite cipuri și celule simultan.
Aceasta este o tehnologie nouă și nu este încorporată în majoritatea sistemelor de operare de pe piață. Multe sisteme de operare au nevoie de drivere suplimentare instalate în unități, astfel încât acestea să poată utiliza noua tehnologie NVMe. Implementarea celei mai rapide performanțe pentru unitățile SATA Express poate dura ceva timp.
SATA Express acceptă oricare dintre cele două metode. Puteți utiliza noua tehnologie cu driverele AHCI și, eventual, puteți trece la standardele mai noi NVMe mai târziu pentru o performanță îmbunătățită, ceea ce poate necesita reformatatarea unității.
Alte caracteristici din specificațiile SATA 3.2
Noile specificații SATA adaugă mai mult decât noile metode de comunicare și conectori. Majoritatea sunt direcționate către computere mobile, dar pot beneficia de alte computere care nu sunt mobile.
Cea mai notabilă caracteristică de economisire a energiei este modul DevSleep. Este un nou mod de alimentare care permite sistemelor din stocare să cvasihiberneze. Acest mod reduce consumul de energie în modul de repaus pentru a îmbunătăți durata de funcționare a laptopurilor speciale, inclusiv a ultrabook-urilor concepute pentru SSD-uri și consum redus de energie.
Unitățile hibride cu stare solidă beneficiază și de noile standarde, deoarece standardele au adăugat un nou set de optimizări. În implementările actuale SATA, controlerul de unitate determină ce elemente ar trebui și nu ar trebui să fie în cache în funcție de ceea ce vede că aduc solicitat. Cu noua structură, sistemul de operare îi spune controlerului unității ce elemente ar trebui să păstreze în cache, ceea ce reduce supraîncărcarea controlerului și îmbunătățește performanța.
În sfârșit, există o funcție pentru utilizări cu setările de unități RAID. Unul dintre scopurile RAID este redundanța datelor. În cazul unei defecțiuni a unității, unitatea este înlocuită, iar datele sunt reconstruite din suma de verificare. Un nou proces din standardele SATA 3.2 îmbunătățește procesul de reconstrucție prin recunoașterea datelor care sunt deteriorate față de cele care nu sunt.
Implementareași de ce nu s-a prins imediat
SATA Express este un standard oficial de la sfârșitul anului 2013. Nu și-a făcut loc în sistemele informatice până la lansarea chipset-urilor Intel H97/Z97 în primăvara lui 2014. Chiar dacă plăcile de bază prezentau noul interfață, nicio unitate nu a folosit-o la momentul lansării.
Motivul pentru care interfața nu a prins rapid este interfața M.2. Este folosit exclusiv pentru unitățile SSD care utilizează un factor de formă mai mic. Unitățile cu plată magnetică depășesc cu greu standardele SATA. M.2 are mai multă flexibilitate deoarece nu se bazează pe unități mai mari. De asemenea, poate folosi patru benzi PCI Express, ceea ce înseamnă unități mai rapide decât cele două benzi ale SATA Express.
AMD și-a lansat microprocesoarele Ryzen la începutul lunii martie 2017, aducând suport încorporat pentru SATA Express pe platforma AMD Socket AM4.
