Serial ATA:ta käytetään tietokoneen tallentamiseen. Vakioliitäntä varmistaa helpon asennuksen ja yhteensopivuuden tietokoneiden ja tallennuslaitteiden välillä. Serialisoidun viestinnän suunnittelu on saavuttanut rajansa, ja monia solid-state-asemia rajoittaa pikemminkin käyttöliittymän kuin aseman suorituskyky. Uudet tiedonsiirtostandardit tietokoneen ja tallennusasemien välillä, nimeltään SATA Express, täyttävät aukon.
SATA- tai PCI Express -yhteys
Nykyiset SATA 3.0 -määritykset on rajoitettu 6,0 Gbps:n kaistanleveyteen, mikä vastaa noin 750 MB/s. Käyttöliittymän yläpuolella tehokas suorituskyky on rajoitettu 600 Mt/s. Monet nykyisten puolijohde-asemien sukupolvet ovat saavuttaneet tämän rajan ja vaativat nopeamman käyttöliittymän. SATA 3.2 -spesifikaatio, joka sisältää SATA Expressin, on uusi viestintästandardi tietokoneen ja laitteiden välillä. Antaa laitteiden valita olemassa olevan SATA-menetelmän, mikä varmistaa taaksepäin yhteensopivuuden vanhempien laitteiden kanssa, tai käyttää nopeampaa PCI Express -väylää.
PCI Express -väylää käytetään usein kommunikointiin suorittimen ja oheislaitteiden, kuten näytönohjainkorttien, verkkoliitäntöjen ja USB-porttien välillä. Nykyisissä PCI Express 3.0 -standardeissa yksi PCI Express -kaista pystyy käsittelemään jopa 1 Gt/s, mikä tekee siitä nopeamman kuin nykyinen SATA-liitäntä. Laitteet käyttävät kuitenkin useampaa kuin yhtä kaistaa. SATA Express -määritysten mukaan uudella liitännällä varustettu asema voi käyttää kahta PCI Express -kaistaa (kutsutaan usein nimellä x2) saavuttaakseen potentiaalisen 2 Gt/s kaistanleveyden. Tämä liitäntä tekee kaistanleveydestä lähes kolme kertaa nopeamman kuin edellinen SATA 3.0 -laitteisto.
Uusi SATA Express -liitin
Uusi käyttöliittymä vaatii uuden liittimen. Siinä yhdistyvät kaksi SATA-dataliitintä ja kolmas pienempi liitin, joka käsittelee PCI Express -pohjaista viestintää. Kaksi SATA-liitintä ovat täysin toimivia SATA 3.0 -portteja. Tietokoneen yksi SATA Express -liitin voi tukea kahta vanhaa SATA-porttia. Kaikki SATA Express -liittimet käyttävät koko leveyttä riippumatta siitä, perustuuko asema aikaisempaan SATA-tietoliikennettä vai uudempaan PCI-Expressiin. Joten yksi SATA Express voi käsitellä kahta SATA-asemaa tai yhtä SATA Express -asemaa. Koska SATA Express -pohjainen asema voi käyttää molempia tekniikoita, sen on kommunikoitava molempien kanssa, joten se käyttää kahta porttia kolmannen, vaihtoehtoisen portin sijaan. Lisäksi monet SATA-portit on yhdistetty PCI Express -kaistaan kommunikoidakseen prosessorin kanssa. PCI Express -liitännän käyttäminen SATA Express -aseman kanssa estää tiedonsiirron kahden kyseiseen liitäntään liitetyn SATA-portin kanssa.
Komentoliittymän rajoitukset
SATA välittää dataa laitteen ja prosessorin välillä. Tämän kerroksen vieressä on komentokerros päällä. Komentokerros lähettää komennot siitä, mitä tallennusasemalle kirjoitetaan ja mitä siitä tulee lukea. Vuosien ajan tätä prosessia hoiti Advanced Host Controller Interface. Se on kirjoitettu jokaiseen tämän päivän markkinoilla oleviin käyttöjärjestelmiin, mikä tekee SATA-asemista plug and play -käyttöjärjestelmän. Ylimääräisiä ohjaimia ei tarvita. Vaikka tekniikka toimi hyvin vanhemman, hitaamman tekniikan, kuten kiintolevyjen ja USB-muistitikkujen, kanssa, se estää nopeampia SSD-levyjä. Vaikka AHCI-työjono voi sisältää 32 työtä, se voi käsitellä vain yhden työn kerrallaan, koska jonoa on vain yksi. Tässä Non-volatile Memory Express -komentosarja on hyödyllinen. Siinä on 65 536 työjonoa, joista jokaisessa voi olla 65 536 työtä jonossa. Tämä mahdollistaa tallennustöiden rinnakkaisen käsittelyn levylle. Tämä ei ole hyödyllistä kiintolevylle, koska se on rajoitettu yhteen komentoon asemapäiden vuoksi. Kuitenkin SSD-asemissa, joissa on useita muistisiruja, se voi lisätä kaistanleveyttä kirjoittamalla useita komentoja eri siruille ja soluille samanaikaisesti. Tämä on uutta tekniikkaa, eikä sitä ole sisäänrakennettu useimpiin markkinoiden käyttöjärjestelmiin. Monet käyttöjärjestelmät vaativat lisäajureita asennettuna asemiin, jotta asemat voivat käyttää uutta NVMe-tekniikkaa. SATA Express -asemien nopeimman suorituskyvyn käyttöönotto voi viedä aikaa. SATA Express tukee yhtä kahdesta menetelmästä. Voit käyttää uutta tekniikkaa AHCI-ajureiden kanssa ja voit myöhemmin vaihtaa uudempiin NVMe-standardeihin parantaaksesi suorituskykyä, mikä saattaa edellyttää aseman alustamista.
Muut ominaisuudet SATA 3.2:n teknisistä tiedoista
Uudet SATA-spesifikaatiot lisäävät enemmän kuin uudet viestintätavat ja liittimet. Useimmat kohdistavat mobiilitietokoneisiin, mutta voivat hyödyttää muita kuin mobiilitietokoneita. Merkittävin virransäästöominaisuus on DevSleep-tila. Se on uusi tehotila, jonka avulla varastoitavat järjestelmät voivat siirtyä lähes lepotilaan. Tämä tila vähentää virrankulutusta lepotilassa parantaakseen erikoiskannettavien, mukaan lukien SSD-levyjen ja alhaisen virrankulutuksen ympärille suunniteltujen Ultrabookien, käyttöaikaa. Myös puolijohdehybridikäytöt hyötyvät uusista standardeista, sillä standardit ovat lisänneet uusia optimointeja. Nykyisissä SATA-toteutuksissa levyohjain määrittää, mitkä kohteet tulee ja mitä ei saa tallentaa välimuistiin sen perusteella, mitä se näkee pyydettynä. Uuden rakenteen ansiosta käyttöjärjestelmä kertoo asemaohjaimelle välimuistiin tallennettavat kohteet, mikä vähentää asemaohjaimen ylimääräistä rasitusta ja parantaa suorituskykyä. Lopuksi on ominaisuus käytettäväksi RAID-levyryhmien kanssa. Yksi RAIDin tavoitteista on tietojen redundanssi. Levyn vian sattuessa levy vaihdetaan ja tiedot muodostetaan uudelleen tarkistussummasta. Uusi prosessi SATA 3.2 -standardeissa parantaa jälleenrakennusprosessia tunnistamalla, mitkä tiedot ovat vioittuneet ja mitkä eivät.
Toteutus ja miksi se ei tarttunut heti
SATA Express on ollut virallinen standardi vuoden 2013 lopusta lähtien. Se ei päässyt tietokonejärjestelmiin ennen kuin Intel H97/Z97 -piirisarjat tulivat markkinoille keväällä 2014. käynnistysaika käytti sitä. Syy, miksi käyttöliittymä ei saanut nopeasti kiinni, on M.2-liitäntä. Sitä käytetään yksinomaan puolijohde-asemissa, jotka käyttävät pienempää muotokerrointa. Magneettiasemien on vaikea ylittää SATA-standardeja. M.2:ssa on enemmän joustavuutta, koska se ei ole riippuvainen suuremmista asemista. Se voi myös käyttää neljää PCI Express -kaistaa, mikä tarkoittaa nopeampaa asemaa kuin SATA Expressin kaksi kaistaa. AMD julkaisi Ryzen-mikroprosessorit maaliskuun alussa 2017, mikä toi sisäänrakennetun tuen SATA Expressille AMD Socket AM4 -alustaan.