Serial ATA се използва за компютърно съхранение. Стандартният интерфейс позволява лесна инсталация и съвместимост между компютри и устройства за съхранение. Сериализираният комуникационен дизайн достигна своите граници, като много твърдотелни устройства са ограничени от производителността на интерфейса, а не от устройството. Нови комуникационни стандарти между компютър и устройства за съхранение, наречени SATA Express, запълват празнината.
SATA или PCI Express комуникация
Съществуващите спецификации на SATA 3.0 са ограничени до 6.0 Gbps честотна лента, което означава приблизително 750 MB/s. С допълнителни разходи за интерфейса ефективната производителност е ограничена до 600 MB/s. Много настоящи поколения SSD устройства са достигнали тази граница и се нуждаят от някаква форма на по-бърз интерфейс.
Спецификацията SATA 3.2, част от която е SATA Express, е нов стандарт за комуникация между компютъра и устройствата. Той позволява на устройствата да избират съществуващия SATA метод, осигурявайки обратна съвместимост с по-стари устройства или да използват по-бързата PCI Express шина.
Шината PCI Express обикновено се използва за комуникация между процесора и периферните устройства, като например графични карти, мрежови интерфейси и USB портове. Съгласно настоящите стандарти PCI Express 3.0, една PCI Express лента обработва до 1 GB/s, което го прави по-бърз от текущия SATA интерфейс.
Устройствата обаче използват повече от една лента. Според спецификациите на SATA Express, устройство с новия интерфейс може да използва две PCI Express ленти (често наричани x2), за да постигне потенциална честотна лента от 2 GB/s. Този интерфейс прави честотната лента почти три пъти по-висока от скоростта на предишния SATA 3.0 хардуер.
Новият SATA Express конектор
Новият интерфейс изисква нов конектор. Той комбинира два SATA конектора за данни с трети по-малък конектор, който се занимава с комуникациите, базирани на PCI Express. Двата SATA конектора са напълно функционални SATA 3.0 портове. Един конектор SATA Express на компютър може да поддържа два по-стари SATA порта. Всички SATA Express конектори използват пълната ширина, независимо дали устройството е базирано на по-ранните SATA комуникации или на по-новите PCI-Express. И така, един SATA Express обработва или две SATA устройства, или едно SATA Express устройство.
Тъй като SATA Express-базиран диск може да използва и двете технологии, той трябва да взаимодейства и с двете, така че използва двата порта вместо трети, алтернативен, един. Освен това много SATA портове се свързват към PCI Express лента за комуникация с процесора. Използването на PCI Express интерфейс със SATA Express устройство изключва комуникацията към двата SATA порта, свързани към този интерфейс.
Ограничения на командния интерфейс
SATA комуникира данни между устройството и процесора. В допълнение към този слой, команден слой работи отгоре. Командният слой изпраща командите за това какво да пишете и четете от устройството за съхранение. Години наред този процес се управляваше от Advanced Host Controller Interface. Той е записан във всяка операционна система, която в момента е на пазара, като ефективно прави SATA устройствата plug and play. Не са необходими допълнителни драйвери.
Въпреки че технологията работи добре с по-стари, по-бавни технологии като твърди дискове и USB флаш устройства, тя възпира по-бързите SSD дискове. Въпреки че опашката от команди на AHCI може да съдържа 32 команди, тя може да обработва само една команда в даден момент, защото има само една опашка.
Тук идва наборът от команди Non-Volatile Memory Express. Той разполага с 65 536 опашки от команди, всяка с възможност да поддържа 65 536 команди на опашка. Това позволява паралелна обработка на команди за съхранение към устройството. Това не е от полза за твърдия диск, тъй като е ограничено до една команда поради главите на устройството. Въпреки това, за SSD дискове с множество чипове памет, той може да увеличи честотната лента чрез записване на няколко команди към различни чипове и клетки едновременно.
Това е нова технология и не е вградена в повечето операционни системи на пазара. Много операционни системи се нуждаят от допълнителни драйвери, инсталирани в устройствата, така че устройствата да могат да използват новата технология NVMe. Внедряването на най-бързата производителност за SATA Express устройства може да отнеме известно време.
SATA Express поддържа един от двата метода. Можете да използвате новата технология с AHCI драйверите и потенциално да преминете към по-новите NVMe стандарти по-късно за подобрена производителност, което може да изисква преформатиране на устройството.
Други функции в спецификациите на SATA 3.2
Новите SATA спецификации добавят нещо повече от новите комуникационни методи и конектори. Повечето са насочени към мобилни компютри, но могат да бъдат от полза и за други немобилни компютри.
Най-забележителната функция за пестене на енергия е режимът DevSleep. Това е нов режим на захранване, който позволява на системите в хранилището да преминават в почти хибернация. Този режим намалява консумацията на енергия, когато е в режим на заспиване, за да подобри времето за работа на специални лаптопи, включително ултрабуците, проектирани около SSD дискове и ниска консумация на енергия.
Solid-state хибридните устройства също се възползват от новите стандарти, тъй като стандартите добавят нов набор от оптимизации. В настоящите реализации на SATA, контролерът на устройството определя кои елементи трябва и не трябва да бъдат кеширани въз основа на това, което вижда да носи искане. С новата структура операционната система казва на контролера на устройството кои елементи трябва да съхранява в кеша, което намалява натоварването на контролера на устройството и подобрява производителността.
Накрая, има функция за използване с настройки на RAID устройства. Една от целите на RAID е резервирането на данни. В случай на повреда на устройството, устройството се заменя и данните се възстановяват от контролната сума. Нов процес в стандартите SATA 3.2 подобрява процеса на възстановяване, като разпознава кои данни са повредени и кои не са.
Внедряване и защо не се разбра веднага
SATA Express е официален стандарт от края на 2013 г. Той не си проправя път в компютърните системи до пускането на чипсетите Intel H97/Z97 през пролетта на 2014 г. Въпреки че дънните платки включват новата интерфейс, нито едно устройство не го е използвало по време на стартирането.
Причината интерфейсът да не се наложи бързо е интерфейсът M.2. Използва се изключително за SSD устройства, които използват по-малък форм фактор. Устройствата с магнитна плоча трудно надхвърлят стандартите SATA. M.2 има повече гъвкавост, защото не разчита на по-големите дискове. Може също така да използва четири PCI Express ленти, което означава по-бързи устройства от двете ленти на SATA Express.
AMD пусна своите микропроцесори Ryzen в началото на март 2017 г., предоставяйки вградена поддръжка за SATA Express на платформата AMD Socket AM4.
