SATA o Serial ATA è stato un enorme successo quando si tratta di archiviazione di computer. La standardizzazione dell'interfaccia consente una facile installazione e compatibilità tra computer e dispositivi di archiviazione. Il problema è che il design della comunicazione serializzata ha raggiunto i suoi limiti con molte unità a stato solido limitate dalle prestazioni dell'interfaccia anziché dall'unità. Per questo motivo, è necessario sviluppare nuovi standard di comunicazione tra un computer e unità di archiviazione. È qui che SATA Express interviene per colmare il divario prestazionale.
Comunicazione SATA o PCI-Express
Le specifiche SATA 3.0 esistenti erano limitate a una larghezza di banda di soli 6.0 Gbps che si traduce in circa 750 MB / s. Ora con il sovraccarico dell'interfaccia e di tutti, significa che le prestazioni effettive erano limitate a soli 600 MB / s. Molte delle attuali generazioni di unità a stato solido hanno sostanzialmente raggiunto questo limite e hanno bisogno di una qualche forma di interfaccia più veloce. La specifica SATA 3.2 che SATA Express fa parte dell'introduzione di un nuovo mezzo di comunicazione tra computer e dispositivi consente ai dispositivi di scegliere se desiderano utilizzare il metodo SATA esistente, garantendo la compatibilità con i dispositivi meno recenti o l'utilizzo del PCI più veloce -Express bus
Il bus PCI-Express è stato tradizionalmente utilizzato per comunicare tra CPU e periferiche come schede grafiche, interfacce di rete, porte USB, ecc. Sotto gli attuali standard PCI-Express 3.0, una singola corsia PCI-Express può gestire fino a 1 GB / s lo rende più veloce dell'interfaccia SATA attuale. Questo è ciò che può ottenere una singola corsia PCI-Express, ma i dispositivi possono utilizzare più corsie. In base alle specifiche SATA Express, un'unità con la nuova interfaccia può utilizzare due corsie PCI-Express (spesso denominate x2) per avere una larghezza di banda potenziale di 2 GB / s che la rende quasi tripla rispetto alle precedenti velocità SATA 3.0.
Il nuovo connettore SATA Express
Ora la nuova interfaccia richiedeva anche un nuovo connettore. Potrebbe sembrare un po 'simile perché il connettore combina effettivamente due connettori dati SATA insieme a un terzo connettore leggermente più piccolo che tratta le comunicazioni basate su PCI-Express. I due connettori SATA sono in realtà porte SATA 3.0 completamente funzionanti. Ciò significa che un singolo connettore SATA Express su un computer può supportare due porte SATA precedenti. Il problema si presenta quando si desidera collegare una nuova unità basata su SATA Express nel connettore. Tutti i connettori SATA Express utilizzano tutta la larghezza, a prescindere che l'unità sia basata sulle comunicazioni SATA precedenti o PCI-Express più recente. Quindi, un SATA Express può gestire due unità SATA o una unità SATA Express.
Quindi, perché un'unità SATA Express basata su PCI-Express non utilizza solo il terzo connettore piuttosto che le due porte SATA? Ciò ha a che fare con il fatto che un'unità basata su SATA Express può utilizzare entrambe le tecnologie, quindi deve avere l'interfaccia con entrambe. Oltre a questo, molte porte SATA sono collegate a una corsia PCI-Express per comunicare con il processore. Utilizzando l'interfaccia PCI-Express direttamente con un'unità SATA Express, si interrompono comunque le comunicazioni alle due porte SATA collegate a tale interfaccia.
Limiti dell'interfaccia di comando
SATA è in effetti un modo per comunicare i dati tra il dispositivo e la CPU nel computer. Oltre a questo livello, c'è un livello comando che viene eseguito sopra per inviare i comandi su ciò che dovrebbe essere scritto e letto dall'unità di archiviazione. Per anni, questo è stato gestito da AHCI (Advanced Host Controller Interface). Questo è stato così standardizzato che è essenzialmente scritto in ogni sistema operativo attualmente sul mercato. Ciò rende le unità SATA effettivamente plug and play. Non sono necessari driver aggiuntivi. Sebbene la tecnologia abbia funzionato bene con tecnologie più lente come i dischi rigidi e le unità flash USB, blocca davvero i dischi SSD più veloci. Il problema è che mentre la coda dei comandi AHCI può contenere 32 comandi in coda, è comunque possibile elaborare un singolo comando alla volta perché c'è solo una singola coda.
È qui che entra in gioco il set di comandi NVMe (Non-Volatile Memory Express). Dispone di un totale di 65.536 code di comando ciascuna con la capacità di contenere 65.536 comandi per coda. In pratica, questo consente l'elaborazione parallela dei comandi di archiviazione sul convertitore. Ciò non è vantaggioso per un disco rigido poiché è ancora efficacemente limitato a un singolo comando a causa delle testine dell'unità, ma per le unità a stato solido con i loro chip di memoria multipli, può effettivamente aumentare la larghezza di banda scrivendo più comandi a diversi chip e celle contemporaneamente.
Questo può sembrare grandioso ma c'è un po 'di problemi. Questa è una nuova tecnologia e, di conseguenza, non è integrata nella maggior parte dei sistemi operativi esistenti sul mercato. In effetti, molti dovranno installare driver aggiuntivi in modo che le unità possano utilizzare la nuova tecnologia NVMe. Ciò significa che l'implementazione delle prestazioni più veloci per le unità SATA Express potrebbe richiedere del tempo poiché il software deve maturare in modo simile alla prima introduzione di AHCI. Fortunatamente, SATA Express consente alle unità di utilizzare uno dei due metodi in modo da poter ancora utilizzare la nuova tecnologia ora con i driver AHCI e passare successivamente agli standard NVMe più recenti per prestazioni migliorate, anche se probabilmente richiede la riformattazione dell'unità.
Altre caratteristiche aggiunte con SATA Express tramite le specifiche SATA 3.2
Ora le nuove specifiche SATA aggiungono altro oltre ai nuovi metodi di comunicazione e connettore. Molti di questi sono indirizzati verso i computer portatili, ma possono anche avvantaggiare anche altri computer non mobili.La caratteristica di risparmio energetico più notevole è una nuova modalità DevSleep. Si tratta essenzialmente di una nuova modalità di alimentazione che consente ai sistemi nello storage di spegnersi quasi completamente riducendo il consumo energetico in modalità di sospensione. Ciò dovrebbe aiutare a migliorare i tempi di esecuzione di laptop speciali, inclusi gli Ultrabook progettati attorno agli SSD e il basso consumo energetico.
Anche gli utenti di SSHD (unità ibride a stato solido) beneficeranno dei nuovi standard in quanto hanno introdotto una nuova serie di ottimizzazioni. Nelle attuali implementazioni SATA, il controller dell'unità determinerebbe quali elementi dovrebbero e non dovrebbero essere la cache in base a ciò che vede portare richiesto. Con la nuova struttura, il sistema operativo potrebbe essenzialmente comunicare al controller dell'unità quali elementi deve contenere nella cache, riducendo la quantità di sovraccarico sul controller dell'unità e migliorando le prestazioni.
Infine, c'è una funzione per gli usi con le impostazioni dell'unità RAID. Uno degli scopi del RAID è la ridondanza dei dati. In caso di guasto di un'unità, l'unità potrebbe essere sostituita e quindi i dati verrebbero ricostruiti dai dati di checksum. In sostanza, hanno creato un nuovo processo negli standard SATA 3.2 che può aiutare a migliorare il processo di ricostruzione riconoscendo quali dati sono danneggiati rispetto a quelli che non lo sono.
Implementazione e perché non è stata presa
SATA Express è stato uno standard ufficiale dalla fine del 2013 ma non ha iniziato a diffondersi nei sistemi informatici fino al rilascio dei chipset Intel H97 / Z97 nella primavera del 2014. Anche con le schede madri ora dotate della nuova interfaccia, non sono unità al momento del lancio che è in grado di utilizzare la nuova interfaccia. Ciò è probabilmente dovuto ai problemi relativi al supporto del sistema operativo per la nuova messa in coda dei comandi per sfruttare appieno SATA Express. Almeno le attuali implementazioni consentono di utilizzare i connettori SATA Express con le unità SATA esistenti. Questo dovrebbe aiutare a facilitare l'implementazione per coloro che acquistano la tecnologia ora una volta che le unità diventano disponibili.
Il motivo per cui l'interfaccia non è stata realmente sfruttata dipende dall'interfaccia M.2. Viene utilizzato esclusivamente per le unità a stato solido che utilizzano un fattore di forma ridotto utilizzato nei computer portatili ma anche con i sistemi desktop. I dischi rigidi hanno ancora difficoltà a superare gli standard SATA. M.2 ha un po 'più di flessibilità perché non si affida alle unità più grandi, ma può anche utilizzare quattro corsie PCI-Express che significano unità più veloci rispetto alle due corsie di SATA Express. A questo punto, i consumatori potrebbero non vedere mai il SATA Express mai adottato.
