» » Вы здесь

Что такое контроллер SATA Express?

Как обновленная версия SATA увеличит скорость пк
SATA Express: подключение интерфейса и кабеля к разъему

SATA или Serial ATA добились востребования в файловых хранилищах компьютера. Стандартизация интерфейса обеспечивает простоту установки и совместимость между компьютерами и устройствами хранения. Проблема состоит в достижении предела пропускной способности популярного SATA.

SATA или Serial ATA добились востребования в файловых хранилищах компьютера. Стандартизация интерфейса обеспечивает простоту установки и совместимость между компьютерами и устройствами хранения. Проблема состоит в достижении предела пропускной способности популярного SATA. И многие твердотельные накопители ограничены производительностью интерфейса, а не накопителя. Из-за этого необходимо было разработать новые стандарты связи между компьютером и накопителями. SATA Express, это современная разработка, которая улучшит производительность.

SATA или PCI-Express соединение

стандартный sata интерфейс
Стандартный SATA интерфейс на SSD накопителе

Существующие спецификации SATA 3.0 были ограничены пропускной способностью всего 6,0 Гбит/с, что соответствует примерно 750 МБ/с. Теперь с накладными расходами на интерфейс и остальные моменты. Это означает, что эффективная производительность была ограничена только 600 МБ/с.

Pci sata концентратор
PCI SATA концентратор расширяет свои разъемы. И добавляет такие как IDE, или другие

Многие из нынешних поколений твердотельных накопителей достигли этого предела и нуждаются в некоторой форме более быстрого интерфейса. Спецификация SATA 3.2, частью которой считается SATA Express, представляет новое средство связи между компьютером и устройствами, позволяя устройствам выбирать, использовать ли существующий метод SATA, обеспечивая обратную совместимость со старыми устройствами или использовать быструю PCI Sata.

Шина PCI-Express традиционно использовалась для связи между процессором и периферийными устройствами, такими как графические карты, сетевые интерфейсы, порты USB и т.д.

Порты PCI Express
Стандартный PCI Express куда подключаются видеокарты

С действующими стандартами PCI-Express 3.0, одна линия слота PCI-Express может обрабатывать до 1 гб/с делает это быстрее, чем текущий интерфейс SATA. Этого не возможно достичь на одной линия PCI-Express, но устройства могут использовать несколько линий. Согласно спецификациям SATA Express, накопитель с новым интерфейсом может использовать две линии PCI-Express (часто называемые x2), чтобы иметь потенциальную полосу пропускания 2 гб/с, что почти в три раза превышает скорость предыдущих SATA 3.0.

Новый разъем SATA Express

Новый разъем SATA Express

Теперь новый интерфейс также требует нового разъема. Это может выглядеть несколько похоже, потому что разъем фактически объединяет два разъема данных SATA вместе с третьим немного меньшим разъемом, который имеет общее с коммуникациями на основе PCI-Express. Два разъема SATA на считаются полностью функциональными портами SATA 3.0. Один разъем SATA Express на компьютере может поддерживать два старых порта SATA. Проблема возникает, когда вы хотите подключить в разъем более новый накопитель на основе SATA Express. Все разъемы SATA Express будут использовать доступную ширину независимо от того, использует ли диск старую связь SATA или новую PCI-Express. Один SATA Express может обрабатывать либо два диска SATA, либо один диск SATA Express.

Кабель sata express
Для подключения 1 кабеля от Express, нужно 2 SATA разъема

Так почему же диск SATA Express на основе PCI-Express не использует только один третий разъем, а не два порта SATA? Это связано с тем, что накопитель на основе SATA Express может использовать любую технологию, поэтому он должен иметь интерфейс с обеими. Многие порты SATA связаны с линией PCI-Express для связи с процессором. Используя интерфейс PCI-Express напрямую с диском SATA Express, вы в используете два порта SATA на материнской плате.

Ограничения интерфейса команд

SATA - это эффективный способ передачи данных между устройством и процессором в компьютере. В дополнение к этому, сверху работает диспетчер задач для отправки команд на то, что должно быть записано и прочитано с накопителя. В течение многих лет это обрабатывалось AHCI (Advanced Host Controller Interface). Это было настолько стандартизировано, что в основном записано внутри каждой операционной системы в настоящее время на рынке. Это эффективно делает диски SATA как "подключи и играй". Никаких дополнительных драйверов не требуется. Но эта технология хорошо работала со старыми более медленными технологиями, такими как жесткие диски и USB-накопители, она действительно сдерживает более быстрые твердотельные накопители. Проблема в том, что, очередь задач AHCI может содержать 32 команды в очереди, а обрабатывать только одну команду за раз, поскольку существует только одна очередь.

Ssd диск NVMe
Это NVMe SSD накопитель с подключением в интерфейс M2

Здесь вступает в действие набор команд NVMe (энергонезависимой памяти). Он имеет в 65.536 командных очередей, каждая из которых способна хранить 65.536 команд в очереди. Это позволяет параллельно обрабатывать команды хранения на диске. Это не выгодно для жесткого диска, поскольку он по-прежнему эффективно ограничен одной командой из-за головок дисков. Для твердотельных накопителей с их несколькими микросхемами памяти он может эффективно увеличить их пропускную способность, записывая несколько команд в разные микросхемы и клетки одновременно.

sata кабель
Стандартный SATA кабель

Есть небольшая проблема. Это новая технология, и в результате она не встроена в большинство существующих на рынке операционных систем. Большинству потребуется установить в них дополнительные драйверы, чтобы диски могли использовать новую технологию NVMe. Развертывание быстрой производительности для дисков SATA Express может занять некоторое время, так как программное обеспечение должно стать более зрелым, как в первом представлении AHCI. Но SATA Express позволяет дискам использовать любой из этих двух методов. Поэтому вы все еще можете использовать новую технологию сейчас с драйверами AHCI и, возможно перейти к более новым стандартам NVMe для повышения производительности, или потребуется переформатировать диск.

Функции, добавленные в SATA Express через SATA 3.2

Sshd твердотельный накопитель жесткий диск
SSHD это смесь SSD и HDD накопителя

Теперь новые спецификации SATA добавляют больше, чем просто новые методы связи и разъем. Большинство из них нацелены на мобильные компьютеры, но они могут принести пользу другим не мобильным компьютерам. Заметная функция энергосбережения - это новый режим DevSleep. Это новый режим питания, который позволяет системам в хранилище практически полностью отключаться, что снижает потребление энергии в режиме ожидания. Это должно помочь улучшить время работы специальных ноутбуков, в том числе ультрабуков, разработанных на основе SSD дисков, и с низким энергопотреблением.

Режим жесткого диска выбирается в bios
Режим дисков изменяют в настройках BIOS

Пользователи SSHD (твердотельные гибридные накопители) также получат выгоду от новых стандартов, поскольку они внедрили новый набор оптимизаций. В текущих реализациях SATA контроллер накопителя будет определять, какие элементы должны и не должны кэшироваться, основываясь на том, что он видит, как запрашивается. Благодаря новой структуре операционная система может по существу сообщать контроллеру накопителя, какие элементы он должен хранить в кэше, что уменьшает количество служебных данных на контроллере накопителя и повышает производительность.

Технология работы raid для жестких дисков
Технология жестких дисков - RAID

Есть функция для использования с настройками дисков RAID. Одной из целей RAID считается избыточность данных. В случае отказа диска его можно заменить, а затем данные будут восстановлены из данных контрольной суммы. Они создали новый процесс в стандартах SATA 3.2, который может улучшить процесс восстановления, распознавая, какие данные повреждены, а какие нет.

Реализация и почему этого не произошло

SATA Express считают официальным стандартом с конца 2013 года, но он не начал проникать в компьютерные системы до выпуска чипсетов Intel H97/Z97 весной 2014 года. Даже с материнскими платами, имеется новый интерфейс, но на момент запуска нет дисков, которые могут использовать новую технологию. Это связано с поддержкой операционной системой новой очереди команд, чтобы в полной мере использовать SATA Express. Текущие реализации позволяют использовать разъемы SATA Express с существующими дисками SATA. Это поможет упростить внедрение для тех, кто приобрел технологию сейчас, когда диски станут доступны.

Интерфейс M2
Подключение в M2, осуществляется с задвигом

Причина того, что интерфейс не стал популярным, считается интерфейс M2. Это используется исключительно для твердотельных накопителей, которые имеют меньший форм-фактор, и используется в ноутбуках, но также и в настольных системах. Жестким дискам по-прежнему не хватает стандартов SATA. M.2 обладает большей гибкостью, поскольку не зависит от более крупных дисков, но может использовать четыре линии PCI-Express, что означает более быстрые диски, чем две линии SATA Express. На этом этапе потребители могут никогда не увидеть, что SATA Express будет принят.

Можете задать вопрос в коментариях если что-то хотите дополнить или узнать: