Serial ATA brukes til datamaskinlagring. Standardgrensesnittet gir enkel installasjon og kompatibilitet mellom datamaskiner og lagringsenheter. Serialisert kommunikasjonsdesign har nådd sine grenser, med mange solid-state-stasjoner begrenset av ytelsen til grensesnittet i stedet for stasjonen. Nye kommunikasjonsstandarder mellom en datamaskin og lagringsstasjoner k alt SATA Express fyller gapet.
SATA eller PCI Express Communication
De eksisterende SATA 3.0-spesifikasjonene er begrenset til 6,0 Gbps båndbredde, som tilsvarer omtrent 750 MB/s. Med overhead for grensesnittet er den effektive ytelsen begrenset til 600 MB/s. Mange nåværende generasjoner solid-state-stasjoner har nådd denne grensen og trenger en form for raskere grensesnitt.
SATA 3.2-spesifikasjonen, som SATA Express er en del av, er en ny kommunikasjonsstandard mellom datamaskinen og enhetene. Den lar enheter velge den eksisterende SATA-metoden, og sikrer bakoverkompatibilitet med eldre enheter, eller bruke den raskere PCI Express-bussen.
PCI Express-bussen brukes ofte til å kommunisere mellom CPU og eksterne enheter, for eksempel grafikkort, nettverksgrensesnitt og USB-porter. Under gjeldende PCI Express 3.0-standarder håndterer en enkelt PCI Express-bane opptil 1 GB/s, noe som gjør den raskere enn det gjeldende SATA-grensesnittet.
Enheter bruker imidlertid mer enn ett kjørefelt. I henhold til SATA Express-spesifikasjonene kan en stasjon med det nye grensesnittet bruke to PCI Express-baner (ofte referert til som x2) for å oppnå en potensiell båndbredde på 2 GB/s. Dette grensesnittet gjør båndbredden nesten tre ganger så høy som den forrige SATA 3.0-maskinvaren.
Den nye SATA Express-kontakten
Det nye grensesnittet krever en ny kobling. Den kombinerer to SATA-datakontakter med en tredje mindre kontakt, som tar seg av PCI Express-basert kommunikasjon. De to SATA-kontaktene er fullt funksjonelle SATA 3.0-porter. En enkelt SATA Express-kontakt på en datamaskin kan støtte to eldre SATA-porter. Alle SATA Express-kontakter bruker hele bredden, enten stasjonen er basert på tidligere SATA-kommunikasjon eller den nyere PCI-Express. Så én SATA Express håndterer enten to SATA-stasjoner eller én SATA Express-stasjon.
Fordi en SATA Express-basert stasjon kan bruke begge teknologiene, må den kommunisere med begge, så den bruker de to portene i stedet for en tredje alternativ. Mange SATA-porter kobles også til en PCI Express-bane for å kommunisere med prosessoren. Bruk av PCI Express-grensesnittet med en SATA Express-stasjon slår av kommunikasjonen til de to SATA-portene som er koblet til det grensesnittet.
Begrensninger for kommandogrensesnitt
SATA kommuniserer data mellom enheten og prosessoren. I tillegg til dette laget kjører et kommandolag på toppen. Kommandolaget sender kommandoene om hva som skal skrives til og leses fra lagringsstasjonen. I årevis ble denne prosessen håndtert av Advanced Host Controller Interface. Det er skrevet inn i alle operativsystemer som er på markedet for øyeblikket, noe som effektivt gjør at SATA-stasjonene kan plugges og spilles. Ingen ekstra drivere er nødvendig.
Mens teknologien fungerte bra med eldre, tregere teknologi som harddisker og USB-flash-stasjoner, holder den tilbake raskere SSD-er. Mens AHCI-kommandokøen kan inneholde 32 kommandoer, kan den bare behandle én enkelt kommando om gangen fordi det bare er én enkelt kø.
Her kommer kommandosettet Non-Volatile Memory Express inn. Det har 65 536 kommandokøer, hver med muligheten til å holde 65 536 kommandoer per kø. Dette muliggjør parallell behandling av lagringskommandoer til stasjonen. Dette er ikke gunstig for en harddisk, siden det er begrenset til en enkelt kommando på grunn av stasjonshodene. For solid-state-stasjoner med flere minnebrikker kan den imidlertid øke båndbredden ved å skrive flere kommandoer til forskjellige brikker og celler samtidig.
Dette er ny teknologi og er ikke innebygd i de fleste operativsystemer på markedet. Mange operativsystemer trenger ekstra drivere installert i stasjonene slik at stasjonene kan bruke den nye NVMe-teknologien. Implementering av den raskeste ytelsen for SATA Express-stasjoner kan ta litt tid.
SATA Express støtter en av de to metodene. Du kan bruke den nye teknologien med AHCI-driverne og potensielt flytte til de nyere NVMe-standardene senere for forbedret ytelse, noe som kan kreve at stasjonen må formateres på nytt.
Andre funksjoner i SATA 3.2-spesifikasjonene
De nye SATA-spesifikasjonene legger til mer enn de nye kommunikasjonsmetodene og kontaktene. De fleste er rettet mot mobile datamaskiner, men kan være til nytte for andre ikke-mobile datamaskiner.
Den mest bemerkelsesverdige strømsparende funksjonen er DevSleep-modusen. Det er en ny strømmodus som lar systemer i lagringen gå i kvasi-dvalemodus. Denne modusen reduserer strømforbruket i dvalemodus for å forbedre kjøretiden til spesielle bærbare datamaskiner, inkludert Ultrabooks designet rundt SSD-er og lavt strømforbruk.
Solid-state hybrid-stasjoner drar også nytte av de nye standardene, ettersom standardene la til et nytt sett med optimaliseringer. I de nåværende SATA-implementeringene bestemmer stasjonskontrolleren hvilke elementer som skal og ikke bør cache basert på hva den ser bringe forespurt. Med den nye strukturen forteller operativsystemet stasjonskontrolleren hvilke elementer den skal ha i hurtigbufferen, noe som reduserer overhead på stasjonskontrolleren og forbedrer ytelsen.
Endelig er det en funksjon for bruk med RAID-stasjonsoppsett. Et formål med RAID er dataredundans. Ved stasjonsfeil erstattes stasjonen, og dataene bygges opp igjen fra kontrollsummen. En ny prosess i SATA 3.2-standardene forbedrer gjenoppbyggingsprosessen ved å gjenkjenne hvilke data som er skadet kontra de som ikke er det.
Implementering og hvorfor den ikke fanget med en gang
SATA Express har vært en offisiell standard siden slutten av 2013. Den kom ikke inn i datasystemer før utgivelsen av Intel H97/Z97-brikkesettene våren 2014. Selv om hovedkort inneholdt de nye grensesnitt, ingen stasjoner på lanseringstidspunktet brukte det.
Grunnen til at grensesnittet ikke fanget opp raskt, er M.2-grensesnittet. Den brukes utelukkende for solid-state-stasjoner som bruker en mindre formfaktor. Magnetplater-stasjoner har vanskelig for å overgå SATA-standardene. M.2 har mer fleksibilitet fordi den ikke er avhengig av de større stasjonene. Den kan også bruke fire PCI Express-baner, noe som betyr raskere stasjoner enn de to banene til SATA Express.
AMD ga ut sine Ryzen-mikroprosessorer tidlig i mars 2017, og ga innebygd støtte for SATA Express til AMD Socket AM4-plattformen.
