Serial ATA se uporablja za shranjevanje v računalniku. Standardni vmesnik omogoča enostavno namestitev in združljivost med računalniki in napravami za shranjevanje. Serializirana komunikacijska zasnova je dosegla svoje meje, pri čemer je veliko polprevodniških pogonov omejeno z zmogljivostjo vmesnika in ne pogona. Novi komunikacijski standardi med računalnikom in shranjevalnimi pogoni, imenovani SATA Express, zapolnjujejo vrzel.
SATA ali PCI Express komunikacija
Obstoječe specifikacije SATA 3.0 so omejene na pasovno širino 6,0 Gbps, kar pomeni približno 750 MB/s. Z dodatnimi stroški za vmesnik je efektivna zmogljivost omejena na 600 MB/s. Številne trenutne generacije pogonov SSD so dosegle to mejo in potrebujejo neko obliko hitrejšega vmesnika.
Specifikacija SATA 3.2, katere del je SATA Express, je nov komunikacijski standard med računalnikom in napravami. Napravam omogoča, da izberejo obstoječo metodo SATA, kar zagotavlja združljivost s starejšimi napravami, ali uporabo hitrejšega vodila PCI Express.
Vodilo PCI Express se običajno uporablja za komunikacijo med CPE in perifernimi napravami, kot so grafične kartice, omrežni vmesniki in vrata USB. V skladu s trenutnimi standardi PCI Express 3.0 en pas PCI Express obravnava do 1 GB/s, zaradi česar je hitrejši od trenutnega vmesnika SATA.
Naprave pa uporabljajo več kot en pas. V skladu s specifikacijami SATA Express lahko pogon z novim vmesnikom uporablja dve pasovi PCI Express (pogosto imenovani x2), da doseže potencialno pasovno širino 2 GB/s. Zaradi tega vmesnika je pasovna širina skoraj trikrat večja od hitrosti prejšnje strojne opreme SATA 3.0.
Novi priključek SATA Express
Novi vmesnik zahteva nov priključek. Združuje dva podatkovna priključka SATA s tretjim manjšim priključkom, ki se ukvarja s komunikacijo na osnovi PCI Express. Dva priključka SATA sta popolnoma funkcionalna vrata SATA 3.0. En sam priključek SATA Express na računalniku lahko podpira dve starejši vrati SATA. Vsi priključki SATA Express uporabljajo celotno širino, ne glede na to, ali pogon temelji na prejšnjih komunikacijah SATA ali na novejši PCI-Express. Torej en SATA Express upravlja z dvema pogonoma SATA ali enim pogonom SATA Express.
Ker pogon, ki temelji na SATA Express, lahko uporablja katero koli tehnologijo, se mora povezati z obema, tako da uporablja dve vrati namesto tretjih, alternativnih, enih. Poleg tega je veliko vrat SATA povezanih s pasom PCI Express za komunikacijo s procesorjem. Uporaba vmesnika PCI Express s pogonom SATA Express izklopi komunikacijo do dveh vrat SATA, povezanih s tem vmesnikom.
Omejitve ukaznega vmesnika
SATA komunicira podatke med napravo in CPE. Poleg tega sloja se na vrhu izvaja ukazni sloj. Ukazna plast pošilja ukaze o tem, kaj pisati in brati s shranjevalnega pogona. Dolga leta je ta postopek upravljal napredni vmesnik gostiteljskega krmilnika. Zapisan je v vsak operacijski sistem, ki je trenutno na trgu, kar omogoča, da diski SATA delujejo tako, da delujejo. Dodatni gonilniki niso potrebni.
Medtem ko je tehnologija dobro delovala s starejšo, počasnejšo tehnologijo, kot so trdi diski in bliskovni pogoni USB, zadržuje hitrejše diske SSD. Čeprav lahko čakalna vrsta ukazov AHCI vsebuje 32 ukazov, lahko naenkrat obdela le en ukaz, ker obstaja samo ena čakalna vrsta.
Tukaj nastopi nabor ukazov Non-Volatile Memory Express. Vsebuje 65.536 čakalnih vrst ukazov, od katerih ima vsaka možnost zadrževanja 65.536 ukazov na čakalno vrsto. To omogoča vzporedno obdelavo ukazov za shranjevanje v pogon. To ni koristno za trdi disk, saj je zaradi glav pogona omejeno na en sam ukaz. Pri polprevodniških pogonih z več pomnilniškimi čipi pa lahko poveča pasovno širino s pisanjem več ukazov v različne čipe in celice hkrati.
To je nova tehnologija in ni vgrajena v večino operacijskih sistemov na trgu. Mnogi operacijski sistemi potrebujejo dodatne gonilnike, nameščene v pogone, da lahko pogoni uporabljajo novo tehnologijo NVMe. Uvedba najhitrejše zmogljivosti za pogone SATA Express lahko traja nekaj časa.
SATA Express podpira enega od obeh načinov. Novo tehnologijo lahko uporabite z gonilniki AHCI in morda pozneje preidete na novejše standarde NVMe za izboljšano delovanje, kar bo morda zahtevalo ponovno formatiranje pogona.
Druge funkcije v specifikacijah SATA 3.2
Nove specifikacije SATA dodajajo več kot nove komunikacijske metode in priključke. Večina jih je namenjenih mobilnim računalnikom, vendar lahko koristijo drugim nemobilnim računalnikom.
Najpomembnejša funkcija za varčevanje z energijo je način DevSleep. To je nov način porabe energije, ki sistemom v pomnilniku omogoča navidezno hibernacijo. Ta način zmanjša porabo energije, ko je v načinu mirovanja, da izboljša čas delovanja posebnih prenosnikov, vključno z ultrabooki, zasnovanimi na pogonih SSD in nizki porabi energije.
Hibridni pogoni SSD imajo tudi koristi od novih standardov, saj so standardi dodali nov nabor optimizacij. V trenutnih izvedbah SATA krmilnik pogona določa, katere elemente je treba in katere ne sme predpomniti na podlagi tega, kar vidi, da prinaša zahtevano. Z novo strukturo operacijski sistem pove krmilniku pogona, katere elemente naj hrani v predpomnilniku, kar zmanjša obremenitev krmilnika pogona in izboljša zmogljivost.
Končno je tu še funkcija za uporabo z nastavitvami pogona RAID. Eden od namenov RAID je redundanca podatkov. V primeru okvare pogona se pogon zamenja, podatki pa se ponovno zgradijo iz kontrolne vsote. Nov postopek v standardih SATA 3.2 izboljšuje postopek obnove s prepoznavanjem, kateri podatki so poškodovani in kateri niso.
Implementacija in zakaj se ni takoj prijela
SATA Express je uradni standard od konca leta 2013. V računalniške sisteme ni prišel do izdaje naborov čipov Intel H97/Z97 spomladi 2014. Čeprav so matične plošče vsebovale novo vmesnik, v času zagona ga ni uporabljal noben pogon.
Razlog, da se vmesnik ni hitro prijel, je vmesnik M.2. Uporablja se izključno za pogone SSD, ki uporabljajo faktor manjše oblike. Pogoni z magnetnimi ploščami težko presegajo standarde SATA. M.2 ima večjo prilagodljivost, ker se ne zanaša na večje pogone. Uporablja lahko tudi štiri pasove PCI Express, kar pomeni hitrejše pogone kot dva pasova SATA Express.
AMD je v začetku marca 2017 izdal svoje mikroprocesorje Ryzen, ki prinašajo vgrajeno podporo za SATA Express na platformo AMD Socket AM4.
