Serial ATA tiek izmantota datora glabāšanai. Standarta interfeiss nodrošina vienkāršu instalēšanu un saderību starp datoriem un atmiņas ierīcēm. Sērijveida komunikācijas dizains ir sasniedzis savas robežas, un daudzus cietvielu diskus ierobežo interfeisa, nevis diska veiktspēja. Jauni sakaru standarti starp datoru un atmiņas diskdziņiem, ko sauc par SATA Express, aizpilda nepilnības.
SATA vai PCI Express komunikācija
Esošās SATA 3.0 specifikācijas ir ierobežotas līdz 6,0 Gb/s joslas platumam, kas nozīmē aptuveni 750 MB/s. Izmantojot saskarnes pieskaitāmās izmaksas, efektīvā veiktspēja ir ierobežota līdz 600 MB/s. Daudzas pašreizējās cietvielu disku paaudzes ir sasniegušas šo ierobežojumu, un tām ir nepieciešama kāda veida ātrāka saskarne.
SATA 3.2 specifikācija, kuras daļa ir SATA Express, ir jauns saziņas standarts starp datoru un ierīcēm. Tas ļauj ierīcēm izvēlēties esošo SATA metodi, nodrošinot atpakaļsaderību ar vecākām ierīcēm, vai izmantot ātrāku PCI Express kopni.
PCI Express kopne parasti tiek izmantota, lai sazinātos starp centrālo procesoru un perifērijas ierīcēm, piemēram, grafikas kartēm, tīkla saskarnēm un USB portiem. Saskaņā ar pašreizējiem PCI Express 3.0 standartiem viena PCI Express josla nodrošina ātrumu līdz 1 GB/s, padarot to ātrāku par pašreizējo SATA interfeisu.
Tomēr ierīces izmanto vairāk nekā vienu joslu. Saskaņā ar SATA Express specifikācijām diskdzinis ar jauno saskarni var izmantot divas PCI Express joslas (bieži sauktas par x2), lai sasniegtu iespējamo joslas platumu 2 GB/s. Izmantojot šo interfeisu, joslas platums gandrīz trīs reizes pārsniedz iepriekšējās SATA 3.0 aparatūras ātrumu.
Jaunais SATA Express savienotājs
Jaunajai saskarnei ir nepieciešams jauns savienotājs. Tas apvieno divus SATA datu savienotājus ar trešo mazāku savienotāju, kas nodarbojas ar PCI Express sakariem. Divi SATA savienotāji ir pilnībā funkcionējoši SATA 3.0 porti. Viens SATA Express savienotājs datorā var atbalstīt divus vecākus SATA portus. Visi SATA Express savienotāji izmanto pilnu platumu neatkarīgi no tā, vai disks ir balstīts uz agrākiem SATA sakariem vai jaunāku PCI-Express. Tātad viens SATA Express apstrādā vai nu divus SATA diskus, vai vienu SATA Express disku.
Tā kā SATA Express diskdzinī var izmantot jebkuru tehnoloģiju, tam ir jāsadarbojas ar abiem, tāpēc tas izmanto divus portus, nevis trešo, alternatīvo, vienu. Turklāt daudzi SATA porti ir saistīti ar PCI Express joslu, lai sazinātos ar procesoru. Izmantojot PCI Express saskarni ar SATA Express disku, tiek izslēgta saziņa ar diviem SATA portiem, kas saistīti ar šo saskarni.
Komandu interfeisa ierobežojumi
SATA sazinās datus starp ierīci un centrālo procesoru. Papildus šim slānim augšpusē darbojas komandu slānis. Komandu slānis nosūta komandas par to, ko rakstīt un lasīt no atmiņas diska. Gadiem ilgi šo procesu apstrādāja Advanced Host Controller Interface. Tas ir ierakstīts visās pašlaik tirgū esošajās operētājsistēmās, efektīvi padarot SATA diskus “plug and play”. Nav nepieciešami papildu draiveri.
Lai gan tehnoloģija darbojās labi ar vecākām, lēnākām tehnoloģijām, piemēram, cietajiem diskiem un USB zibatmiņas diskiem, tā aiztur ātrākus SSD. Lai gan AHCI komandu rindā var būt 32 komandas, tā vienlaikus var apstrādāt tikai vienu komandu, jo ir tikai viena rinda.
Šajā vietā tiek izmantota Non-Volatile Memory Express komandu kopa. Tajā ir 65 536 komandu rindas, katra ar iespēju turēt 65 536 komandas rindā. Tas ļauj paralēli apstrādāt atmiņas komandas diskdzinī. Tas nav izdevīgi cietajam diskam, jo tā ir ierobežota ar vienu komandu diska galviņu dēļ. Tomēr cietvielu diskdziņiem ar vairākām atmiņas mikroshēmām tas var palielināt joslas platumu, vienlaikus ierakstot vairākas komandas dažādām mikroshēmām un šūnām.
Šī ir jauna tehnoloģija, un tā nav iebūvēta lielākajā daļā tirgū esošo operētājsistēmu. Daudzām operētājsistēmām ir jāinstalē papildu draiveri, lai diskdziņi varētu izmantot jauno NVMe tehnoloģiju. Ātrākās veiktspējas ieviešana SATA Express diskdziņiem var aizņemt kādu laiku.
SATA Express atbalsta vienu no abām metodēm. Varat izmantot jauno tehnoloģiju ar AHCI draiveriem un, iespējams, vēlāk pāriet uz jaunākiem NVMe standartiem, lai uzlabotu veiktspēju, tādēļ var būt nepieciešams pārformatēt disku.
Citas funkcijas SATA 3.2 specifikācijās
Jaunās SATA specifikācijas sniedz vairāk nekā tikai jaunās saziņas metodes un savienotāji. Lielākā daļa no tiem ir paredzēti mobilajiem datoriem, taču tie var būt noderīgi citiem datoriem, kas nav mobilie.
Ievērojamākā enerģijas taupīšanas funkcija ir DevSleep režīms. Tas ir jauns barošanas režīms, kas ļauj sistēmām krātuvē gandrīz pārziemot. Šis režīms samazina enerģijas patēriņu miega režīmā, lai uzlabotu īpašo klēpjdatoru darbības laiku, tostarp Ultrabooks, kas paredzēti SSD un zemam enerģijas patēriņam.
Cietvielu hibrīda diskdziņi arī gūst labumu no jaunajiem standartiem, jo standarti pievienoja jaunu optimizāciju komplektu. Pašreizējās SATA implementācijās diska kontrolleris nosaka, kuriem vienumiem jābūt un kuriem vienumiem nevajadzētu būt kešatmiņā, pamatojoties uz to, ko tas redz pieprasīto. Izmantojot jauno struktūru, operētājsistēma norāda diska kontrollerim, kuri vienumi tai jāglabā kešatmiņā, tādējādi samazinot diskdziņa kontrollera slodzi un uzlabojot veiktspēju.
Beidzot ir pieejama funkcija lietošanai ar RAID diskdziņa iestatījumiem. Viens no RAID mērķiem ir datu dublēšana. Diska kļūmes gadījumā disks tiek nomainīts, un dati tiek atjaunoti no kontrolsummas. Jauns process SATA 3.2 standartos uzlabo atjaunošanas procesu, atpazīstot, kuri dati ir bojāti, salīdzinot ar tiem, kuri nav bojāti.
Ieviešana un kāpēc tā neizdevās uzreiz
SATA Express ir oficiāls standarts kopš 2013. gada beigām. Tas ienāca datorsistēmās tikai pēc Intel H97/Z97 mikroshēmojumu izlaišanas 2014. gada pavasarī. Lai gan mātesplatēs bija jaunais interfeiss, palaišanas laikā neviens disks to neizmantoja.
Iemesls, kāpēc interfeiss ātri nedarbojās, ir M.2 saskarne. To izmanto tikai cietvielu diskdziņiem, kas izmanto mazāku formas koeficientu. Magnētiskās plāksnes diskdziņiem ir grūti pārsniegt SATA standartus. M.2 ir lielāka elastība, jo tā nav atkarīga no lielākiem diskdziņiem. Tas var izmantot arī četras PCI Express joslas, kas nozīmē ātrākus diskus nekā divas SATA Express joslas.
AMD izlaida savus Ryzen mikroprocesorus 2017. gada marta sākumā, nodrošinot iebūvētu SATA Express atbalstu platformai AMD Socket AM4.
