Как актуализираната версия на SATA ще увеличи скоростите на компютъра
SATA или Serial ATA е огромен успех, когато става дума за съхранение на компютри. Стандартизацията на интерфейса позволява лесна инсталация и съвместимост между компютри и устройства за съхранение. Проблемът е, че дизайнът на сериализираната комуникация е достигнал границите си, тъй като много твърди дискове са ограничени от работата на интерфейса, а не от устройството. Поради това е необходимо да се разработят нови стандарти за комуникация между компютър и устройства за съхранение . Това е мястото, където SATA Express стъпва, за да запълни разликата в производителността.
SATA или PCI-Express комуникация
Съществуващите спецификации на SATA 3.0 бяха ограничени до скорост от 6.0Gbps, която се превеждаше на около 750MB / s. Сега с режийни за интерфейса и всичко това означава, че ефективното изпълнение е ограничено само до 600MB / s. Много от сегашното поколение твърди дискови устройства са достигнали по същество тази граница и се нуждаят от някаква форма на по-бърз интерфейс. Спецификацията SATA 3.2, която SATA Expess е част от въвеждането на ново средство за комуникация между компютъра и устройствата, позволява на устройствата да избират дали искат да използват съществуващия SATA метод, да осигурят обратна съвместимост със старите устройства или да използват по-бързата PCI -Изключете автобуса.
Слушалката PCI-Express традиционно се използва за комуникация между процесора и периферните устройства като графични карти, мрежови интерфейси, USB портове и т.н. Съгласно настоящите стандарти PCI-Express 3.0, една PCI-Express лента може да се справи до 1GB / s, което го прави по-бърз от текущия интерфейс SATA. Това може да постигне само една платка PCI-Express, но устройствата могат да използват няколко ленти. Според спецификациите на SATA Express устройството с новия интерфейс може да използва две PCI-Express ленти (често наричани "x2"), които имат потенциална широчина на честотната лента от 2GB / s, което го прави почти три пъти по-голяма от скоростта на предишните SATA 3.0 скорости.
Новият SATA Express конектор
Сега новият интерфейс също изисква нов конектор. Това може да изглежда малко подобно, защото съединителят всъщност съчетава два SATA конектора за данни заедно с трети малко по-малък съединител, който се занимава с комуникациите, базирани на PCI-Express. Двата SATA конектора са всъщност напълно функционални SATA 3.0 портове. Това означава, че един SATA Express конектор на компютър може да поддържа два по-стари SATA порта. Проблемът възниква, когато искате да включите по-ново устройство, базирано на SATA Express, в съединителя. Всички SATA Express конектори ще използват пълната ширина дали устройството е базирано на по-старите SATA комуникации или по-новите PCI-Express. Така че един SATA Express може да обработва два SATA диска или едно SATA Express устройство.
Защо не се използва SATA Express диск, базиран на PCI-Express, само с един-единствен конектор, а не с двата SATA порта? Това е свързано с факта, че дисково устройство, базирано на SATA Express, може да използва технология, така че трябва да има интерфейс и с двата. В допълнение, много SATA портове са свързани с PCI-Express лента за комуникация с процесора. С помощта на интегрирането на PCI-Express директно с SATA Express устройство, вие ефективно прекъсвате комуникацията с двата SATA порта, свързани с този интерфейс.
Ограничения на командния интерфейс
SATA е ефективен начин за предаване на данни между устройството и процесора в компютъра. В допълнение към този слой има командния слой, който се задвижва отгоре, за да изпрати командите на това, което трябва да бъде написано и четено от устройството за съхранение. В продължение на години това се извършва от AHCI (Advanced Host Controller Interface). Това е така стандартизирано, че по същество е написано във всяка операционна система, която се предлага на пазара. Това ефективно прави SATA устройствата plug and play. Не са необходими допълнителни драйвери. Докато технологията работи добре с по-старите по-бавни технологии, като например твърди дискове и USB флаш памети, тя наистина държи назад по-бързите SSD устройства. Проблемът е, че докато опашката на команди на AHCI може да съдържа 32 команди в опашката, тя все още може да обработва само една команда в даден момент, защото има само една опашка.
Това е мястото, където командния набор NVMe (Non-volatile Memory Express) идва. Той разполага с общо 65 536 опашки за команди, всяка със способността да задържа 65 536 команди на опашка. Ефективно това позволява паралелна обработка на командите за съхранение на устройството. Това не е от полза за твърдия диск, тъй като все още е ефективно ограничено до една команда поради главите на устройствата, но за твърди дискови устройства с множество чипове с памет, която ефективно може да увеличи честотната лента, като напише множество команди на различни чипове и клетки едновременно ,
Това може да звучи чудесно, но има малко проблем. Това е нова технология и в резултат не е вградена в повечето съществуващи операционни системи на пазара. Всъщност, повечето ще трябва да имат инсталирани допълнителни драйвери в тях, така че устройствата да могат да използват новата технология NVMe. Това означава, че разполагането на най-бързата производителност за SATA Express дискове може да отнеме известно време, тъй като софтуерът трябва да се развие подобно на първото въвеждане на AHCI. За щастие, SATA Express позволява на дисковете да използват двата метода, за да можете да използвате новата технология сега с драйверите на AHCI и евентуално да преминете към по-новите NVMe стандарти по-късно, за да подобрите производителността, макар и вероятно да изисквате преформатиране на устройството.
Някои други функции, добавени със SATA Express чрез SATA 3.2 спецификации
Сега новите SATA спецификации добавят повече от новите методи за комуникация и конектор. Повечето от тях са насочени към мобилни компютри, но могат да се възползват и от други не-мобилни компютри. Най-забележимата функция за пестене на енергия е новият режим DevSleep. Това по същество е нов режим на захранване, който позволява системите в хранилището да се изключат почти напълно, като по този начин намаляват привличането на енергия в режим на заспиване. Това ще спомогне за подобряване на времето за работа на специални лаптопи, включително Ultrabooks проектирани около SSDs и ниска консумация на енергия.
Потребителите на SSHD (хибридни твърди дискове) също ще се възползват от новите стандарти, тъй като са въвели нов набор от оптимизации. В текущите реализации на SATA контролерът на устройството ще определи кои елементи трябва и не трябва да се кешират на базата на това, което възнамерява да донесе. С новата структура операционната система може всъщност да каже на контролера на устройството какви елементи трябва да държи в кеш паметта, което намалява обема на режима на контролера на устройството и подобрява производителността.
И накрая, има функция за използване с настройки на RAID устройства. Една от целите на RAID е резервирането на данни. В случай на повреда на задвижването, устройството може да бъде сменено и данните ще бъдат възстановени от данните от контролната сума. По същество те са изградили нов процес в стандартите SATA 3.2, които могат да спомогнат за подобряване на процеса на възстановяване, като разпознаят кои данни са повредени в сравнение с тези, които не са такива.
Внедряването и защо тя не се е уловила
SATA Express е официалният стандарт от края на 2013 г., но не е започнал да се занимава с компютърни системи до пускането на чиповете Intel H97 / Z97 през пролетта на 2014 г. Дори и с дънни платки, които сега разполагат с новия интерфейс, няма устройства в момента на стартирането, които са в състояние да използват новия интерфейс. Това вероятно се дължи на проблемите, свързани с поддръжката на операционната система за новото командване на команди, за да се възползват напълно от SATA Express. Поне текущите реализации позволяват свързването на SATA Express да се използва със съществуващи SATA устройства. Това би трябвало да спомогне за облекчаването на изпълнението на тези, които се сдобият с технологията сега, след като дисковете станат достъпни.
Причината, поради която интерфейсът не се е захванал наистина, се крие в интерфейса M.2 . Това се използва изключително за твърди дискове, които използват по-малък форм-фактор, който се използва при лаптоп компютри, но също и с настолни системи. Твърдите дискове все още имат трудно време, превишаващи стандартите SATA. M.2 има малко по-голяма гъвкавост, защото не разчита на по-големите дискове, но може да използва и четири PCI-Express ленти, което означава по-бързи дискове от двете ленти на SATA Express. В този момент потребителите вероятно никога не могат да видят SATA Express някога се приемат.