Serial ATA bruges til computerlagring. Standardgrænsefladen giver mulighed for nem installation og kompatibilitet mellem computere og lagerenheder. Serialiseret kommunikationsdesign har nået sine grænser, med mange solid-state-drev begrænset af ydeevnen af grænsefladen i stedet for drevet. Nye kommunikationsstandarder mellem en computer og lagerdrev kaldet SATA Express udfylder hullet.
SATA- eller PCI Express-kommunikation
De eksisterende SATA 3.0-specifikationer er begrænset til 6,0 Gbps båndbredde, hvilket svarer til omkring 750 MB/s. Med overhead til grænsefladen er den effektive ydeevne begrænset til 600 MB/s. Mange nuværende generationer af solid-state-drev har nået denne grænse og har brug for en form for hurtigere grænseflade.
SATA 3.2-specifikationen, som SATA Express er en del af, er en ny kommunikationsstandard mellem computeren og enhederne. Det giver enheder mulighed for at vælge den eksisterende SATA-metode, hvilket sikrer bagudkompatibilitet med ældre enheder eller bruge den hurtigere PCI Express-bus.
PCI Express-bussen bruges almindeligvis til at kommunikere mellem CPU'en og perifere enheder, såsom grafikkort, netværksgrænseflader og USB-porte. Under de nuværende PCI Express 3.0-standarder håndterer en enkelt PCI Express-bane op til 1 GB/s, hvilket gør den hurtigere end den nuværende SATA-grænseflade.
Enheder bruger dog mere end én bane. Ifølge SATA Express-specifikationerne kan et drev med det nye interface bruge to PCI Express-baner (ofte omt alt som x2) for at opnå en potentiel båndbredde på 2 GB/s. Denne grænseflade gør båndbredden næsten tre gange højere end den tidligere SATA 3.0-hardware.
Det nye SATA Express-stik
Den nye grænseflade kræver et nyt stik. Den kombinerer to SATA-datastik med et tredje mindre stik, som håndterer den PCI Express-baserede kommunikation. De to SATA-stik er fuldt funktionelle SATA 3.0-porte. Et enkelt SATA Express-stik på en computer kan understøtte to ældre SATA-porte. Alle SATA Express-stik bruger den fulde bredde, uanset om drevet er baseret på den tidligere SATA-kommunikation eller den nyere PCI-Express. Så én SATA Express håndterer enten to SATA-drev eller et SATA Express-drev.
Fordi et SATA Express-baseret drev kan bruge begge teknologier, skal det interface med begge, så det bruger de to porte i stedet for en tredje, alternativ. Også mange SATA-porte forbinder til en PCI Express-bane for at kommunikere med processoren. Brug af PCI Express-grænsefladen med et SATA Express-drev deaktiverer kommunikationen til de to SATA-porte, der er knyttet til denne grænseflade.
Kommandogrænsefladebegrænsninger
SATA kommunikerer data mellem enheden og CPU'en. Ud over dette lag kører et kommandolag ovenpå. Kommandolaget sender kommandoerne om, hvad der skal skrives til og læses fra lagerdrevet. I årevis blev denne proces håndteret af Advanced Host Controller Interface. Det er skrevet ind i ethvert operativsystem, der i øjeblikket er på markedet, hvilket effektivt gør SATA-drevene plug and play. Ingen ekstra drivere er nødvendige.
Mens teknologien fungerede godt med ældre, langsommere teknologi såsom harddiske og USB-flashdrev, holder den hurtigere SSD'er tilbage. Mens AHCI kommandokøen kan indeholde 32 kommandoer, kan den kun behandle en enkelt kommando ad gangen, fordi der kun er en enkelt kø.
Det er her kommandosættet Non-Volatile Memory Express kommer ind. Det har 65.536 kommandokøer, hver med mulighed for at holde 65.536 kommandoer pr. kø. Dette giver mulighed for parallel behandling af lagerkommandoer til drevet. Dette er ikke gavnligt for en harddisk, da det er begrænset til en enkelt kommando på grund af drevhovederne. Men for solid-state-drev med flere hukommelseschips kan det øge båndbredden ved at skrive flere kommandoer til forskellige chips og celler samtidigt.
Dette er ny teknologi og er ikke indbygget i de fleste operativsystemer på markedet. Mange operativsystemer har brug for yderligere drivere installeret i drevene, så drevene kan bruge den nye NVMe-teknologi. Implementering af den hurtigste ydeevne for SATA Express-drev kan tage noget tid.
SATA Express understøtter en af de to metoder. Du kan bruge den nye teknologi med AHCI-driverne og potentielt flytte til de nyere NVMe-standarder senere for at få forbedret ydeevne, hvilket kan kræve, at drevet skal omformateres.
Andre funktioner i SATA 3.2-specifikationerne
De nye SATA-specifikationer tilføjer mere end de nye kommunikationsmetoder og stik. De fleste er målrettet mod mobile computere, men kan være til gavn for andre ikke-mobile computere.
Den mest bemærkelsesværdige strømbesparende funktion er DevSleep-tilstanden. Det er en ny strømtilstand, der gør det muligt for systemer i lageret at gå i kvasi-dvale. Denne tilstand reducerer strømforbruget, når den er i dvaletilstand, for at forbedre driftstiden for specielle bærbare computere, inklusive Ultrabooks designet omkring SSD'er og lavt strømforbrug.
Solid-state hybriddrev drager også fordel af de nye standarder, da standarderne tilføjede et nyt sæt optimeringer. I de nuværende SATA-implementeringer bestemmer drevcontrolleren, hvilke elementer der skal og ikke skal cache baseret på, hvad den ser bringe anmodet om. Med den nye struktur fortæller operativsystemet drevcontrolleren, hvilke elementer den skal opbevare i cachen, hvilket reducerer overhead på drevcontrolleren og forbedrer ydeevnen.
Endelig er der en funktion til brug med RAID-drevopsætninger. Et formål med RAID er dataredundans. I tilfælde af drevfejl udskiftes drevet, og dataene genopbygges fra kontrolsummen. En ny proces i SATA 3.2-standarderne forbedrer genopbygningsprocessen ved at genkende, hvilke data der er beskadiget i forhold til dem der ikke er det.
Implementering og hvorfor det ikke fangede med det samme
SATA Express har været en officiel standard siden slutningen af 2013. Den kom ikke ind i computersystemer før udgivelsen af Intel H97/Z97-chipsættene i foråret 2014. Selvom bundkort indeholdt de nye interface, ingen drev på lanceringstidspunktet brugte det.
Grunden til, at grænsefladen ikke fangede hurtigt, er M.2-grænsefladen. Det bruges udelukkende til solid-state-drev, der bruger en mindre formfaktor. Magnetiske pladedrev har svært ved at overskride SATA-standarderne. M.2 har mere fleksibilitet, fordi den ikke er afhængig af de større drev. Den kan også bruge fire PCI Express-baner, hvilket betyder hurtigere drev end de to baner i SATA Express.
AMD frigav sine Ryzen-mikroprocessorer i begyndelsen af marts 2017, hvilket bragte indbygget understøttelse af SATA Express til AMD Socket AM4-platformen.
