Inhoud
- De bijgewerkte versie van SATA verhoogt de pc-snelheid
- SATA- of PCI Express-communicatie
- De nieuwe SATA Express-connector
- Command Interface Beperkingen
- Andere functies in de SATA 3.2-specificaties
- Implementatie en waarom het niet meteen aansloeg
De bijgewerkte versie van SATA verhoogt de pc-snelheid
Seriële ATA is een enorm succes voor computeropslag. De standaardisatie van de interface zorgt voor een gemakkelijke installatie en compatibiliteit tussen computers en opslagapparaten. Het ontwerp van geserialiseerde communicatie heeft echter zijn grenzen bereikt, waarbij veel solid-state schijven worden beperkt door de prestaties van de interface in plaats van de schijf. Dienovereenkomstig worden nieuwe communicatiestandaarden tussen een computer en opslagstations genoemd SATA Express dicht de opening.
SATA- of PCI Express-communicatie
De bestaande SATA 3.0-specificaties zijn beperkt tot slechts 6,0 Gbps bandbreedte, wat zich vertaalt naar ongeveer 750 MB / s. Met overhead voor de interface zijn de effectieve prestaties beperkt tot slechts 600 MB / s. Veel van de huidige generaties solid-state schijven hebben deze limiet bereikt en hebben een vorm van snellere interface nodig. De SATA 3.2-specificatie, waar SATA Express deel van uitmaakt, is een nieuwe communicatiestandaard tussen de computer en apparaten. Hiermee kunnen apparaten de bestaande SATA-methode kiezen, achterwaartse compatibiliteit met oudere apparaten garanderen of de snellere PCI Express-bus gebruiken.
De PCI Express-bus wordt het meest gebruikt voor communicatie tussen de CPU en randapparatuur, zoals grafische kaarten, netwerkinterfaces en USB-poorten. Onder de huidige PCI Express 3.0-standaarden verwerkt een enkele PCI Express-lane tot 1 GB / s, waardoor het sneller is dan de huidige SATA-interface. Apparaten gebruiken echter meer dan één rijstrook. Volgens de SATA Express-specificaties kan een schijf met de nieuwe interface twee PCI Express-banen gebruiken (vaak x2 genoemd) om een potentiële bandbreedte van 2 GB / s te bereiken, waardoor het bijna driemaal de snelheid is van de vorige SATA 3.0-hardware .
De nieuwe SATA Express-connector
De nieuwe interface vereiste ook een nieuwe connector. Het combineert twee SATA-gegevensconnectoren samen met een derde iets kleinere connector, die zich bezighoudt met de op PCI Express gebaseerde communicatie. De twee SATA-connectoren zijn volledig functionele SATA 3.0-poorten; een enkele SATA Express-connector op een computer kan twee oudere SATA-poorten ondersteunen. Alle SATA Express-connectoren gebruiken de volledige breedte, of de schijf nu is gebaseerd op de oudere SATA-communicatie of de nieuwere PCI-Express. Eén SATA Express verwerkt dus ofwel twee SATA-schijven of één SATA Express-schijf.
Omdat een op SATA Express gebaseerde schijf beide technologieën kan gebruiken, moet deze met beide communiceren, dus gebruikt hij de twee poorten in plaats van een derde, alternatieve, één. Bovendien zijn veel SATA-poorten gekoppeld aan een PCI Express-baan voor communicatie met de processor. Door de PCI Express-interface rechtstreeks met een SATA Express-schijf te gebruiken, sluit u de communicatie naar de twee SATA-poorten die toch op die interface zijn aangesloten, effectief af.
Command Interface Beperkingen
SATA communiceert gegevens tussen het apparaat en de CPU. Naast deze laag wordt bovenop een opdrachtlaag uitgevoerd om de opdrachten te verzenden over wat er moet worden geschreven naar en gelezen van het opslagstation. Jarenlang werd dit proces afgehandeld door de Advanced Host Controller Interface - het is in wezen geschreven in elk besturingssysteem dat momenteel op de markt is, waardoor de SATA-schijven effectief plug-and-play worden. Er zijn geen extra stuurprogramma's nodig. Hoewel de technologie goed werkte met oudere, langzamere technologie zoals harde schijven en USB-flashstations, houdt het echt snellere SSD's tegen. Hoewel de AHCI-opdrachtwachtrij 32 opdrachten kan bevatten, kan deze nog steeds slechts één opdracht tegelijk verwerken omdat er maar één wachtrij is.
Dit is waar de niet-vluchtige Memory Express-commandoset binnenkomt. Het bevat in totaal 65.536 commandowachtrijen, elk met de mogelijkheid om 65.536 commando's per wachtrij te bevatten. Dit zorgt in feite voor een parallelle verwerking van opslagopdrachten naar de schijf. Dit is niet gunstig voor een harde schijf, omdat het vanwege de schijfkoppen nog steeds effectief beperkt is tot een enkele opdracht, maar voor solid-state schijven met hun meerdere geheugenchips kan het hun bandbreedte effectief vergroten door verschillende opdrachten naar verschillende chips te schrijven en cellen tegelijkertijd.
Dit is nieuwe technologie en daarom niet ingebouwd in de meeste bestaande besturingssystemen op de markt. In feite zullen de meeste extra stuurprogramma's moeten hebben geïnstalleerd, zodat de schijven de nieuwe NVMe-technologie kunnen gebruiken. De implementatie van de snelste prestaties voor SATA Express-schijven kan daarom enige tijd in beslag nemen. SATA Express ondersteunt een van de twee methoden, dus u kunt de nieuwe technologie nu nog steeds gebruiken met de AHCI-stuurprogramma's en mogelijk later overstappen op de nieuwere NVMe-standaarden voor verbeterde prestaties, hoewel het waarschijnlijk is dat de schijf opnieuw moet worden geformatteerd.
Andere functies in de SATA 3.2-specificaties
De nieuwe SATA-specificaties voegen meer toe dan alleen de nieuwe communicatiemethoden en connector. De meeste zijn gericht op mobiele computers, maar ze kunnen ook andere niet-mobiele computers ten goede komen. De meest opvallende energiebesparende functie is een nieuwe DevSleep-modus. Het is een nieuwe energiemodus waarmee systemen in de opslag bijna in winterslaap kunnen gaan, waardoor het stroomverbruik in de slaapstand wordt verminderd om de looptijden van speciale laptops te verbeteren, inclusief de Ultrabooks die zijn ontworpen rond SSD's en een laag stroomverbruik.
Solid-state hybride schijven profiteren ook van de nieuwe normen, omdat ze een nieuwe reeks optimalisaties hebben doorgevoerd. In de huidige SATA-implementaties bepaalt de schijfcontroller welke items wel en niet in de cache moeten zijn op basis van wat het ziet dat erom wordt gevraagd. Met de nieuwe structuur vertelt het besturingssysteem de stationscontroller welke items het in de cache moet bevatten, wat de hoeveelheid overhead op de stationcontroller vermindert en de prestaties verbetert.
Ten slotte is er een functie voor gebruik met RAID-schijfconfiguraties. Een van de doelen van RAID is voor gegevensredundantie. In het geval van een schijfstoring, wordt de schijf vervangen en worden de gegevens opnieuw opgebouwd vanaf de checksum. Een nieuw proces in de SATA 3.2-standaarden verbetert het wederopbouwproces door te herkennen welke gegevens beschadigd zijn en wat niet.
Implementatie en waarom het niet meteen aansloeg
SATA Express is sinds eind 2013 een officiële standaard, maar kwam pas in de computersystemen terecht toen de Intel H97 / Z97-chipsets in het voorjaar van 2014 werden uitgebracht. Hoewel moederborden nu de nieuwe interface hadden, geen schijven op het moment van lancering gebruikten het.
De reden dat de interface niet snel aansloeg, ligt echt bij de M.2-interface. Het wordt uitsluitend gebruikt voor solid-state schijven die een kleinere vormfactor gebruiken. Schijven met magnetische platen hebben nog steeds moeite om de SATA-normen te overtreffen. M.2 heeft wat meer flexibiliteit omdat het niet afhankelijk is van de grotere schijven, maar het kan ook vier PCI Express-banen gebruiken, wat snellere schijven betekent dan de twee banen van SATA Express.
AMD heeft begin maart 2017 zijn Ryzen-microprocessors uitgebracht, die native ondersteuning voor SATA Express naar het AMD Socket AM4-platform brengen.
