A soros ATA-t számítógépes tárolásra használják. A szabványos interfész egyszerű telepítést és kompatibilitást tesz lehetővé a számítógépek és a tárolóeszközök között. A soros kommunikációs tervezés elérte korlátait, és sok szilárdtestalapú meghajtót az interfész teljesítménye korlátoz, nem pedig a meghajtó. A számítógép és a SATA Express nevű tárolómeghajtók közötti új kommunikációs szabványok kitöltik a hiányt.
SATA vagy PCI Express kommunikáció
A meglévő SATA 3.0 specifikációk 6,0 Gb/s sávszélességre korlátozódnak, ami nagyjából 750 MB/s-ot jelent. Az interfész többletterhelésével a tényleges teljesítmény 600 MB/s-ra korlátozódik. A szilárdtestalapú meghajtók sok jelenlegi generációja elérte ezt a határt, és valamilyen gyorsabb interfészre van szüksége.
A SATA 3.2 specifikáció, amelynek a SATA Express része, egy új kommunikációs szabvány a számítógép és az eszközök között. Lehetővé teszi, hogy az eszközök a meglévő SATA-módszert válasszák, biztosítva a régebbi eszközökkel való visszamenőleges kompatibilitást, vagy a gyorsabb PCI Express busz használatát.
A PCI Express buszt általában a CPU és a perifériák, például a grafikus kártyák, a hálózati interfészek és az USB-portok közötti kommunikációra használják. A jelenlegi PCI Express 3.0 szabványok szerint egyetlen PCI Express sáv akár 1 GB/s-ot is képes kezelni, így gyorsabb, mint a jelenlegi SATA interfész.
Az eszközök azonban egynél több sávot használnak. A SATA Express specifikációi szerint az új interfésszel rendelkező meghajtó két PCI Express sávot (gyakran x2-ként) használhat a 2 GB/s potenciális sávszélesség eléréséhez. Ez az interfész a sávszélességet közel háromszorosa az előző SATA 3.0 hardver sebességének.
Az új SATA Express csatlakozó
Az új interfészhez új csatlakozóra van szükség. Két SATA adatcsatlakozót kombinál egy harmadik kisebb csatlakozóval, amely a PCI Express alapú kommunikációval foglalkozik. A két SATA csatlakozó teljesen működőképes SATA 3.0 port. A számítógép egyetlen SATA Express csatlakozója két régebbi SATA portot támogat. Minden SATA Express csatlakozó a teljes szélességet használja, függetlenül attól, hogy a meghajtó a korábbi SATA kommunikáción vagy az újabb PCI-Expressen alapul. Tehát egy SATA Express vagy két SATA meghajtót vagy egy SATA Express meghajtót kezel.
Mivel egy SATA Express alapú meghajtó bármelyik technológiát használhatja, mindkettőhöz csatolnia kell, tehát a két portot használja egy harmadik, alternatív, helyett. Ezenkívül sok SATA port kapcsolódik egy PCI Express sávhoz, hogy kommunikáljon a processzorral. A PCI Express interfész SATA Express meghajtóval történő használata kikapcsolja a kommunikációt az interfészhez kapcsolódó két SATA-porttal.
Parancsfelület korlátozásai
A SATA adatokat kommunikál az eszköz és a CPU között. Ezen a rétegen kívül egy parancsréteg fut a tetején. A parancsréteg elküldi a tárolómeghajtóra írandó és onnan olvasandó parancsokat. Évekig ezt a folyamatot az Advanced Host Controller Interface kezelte. Minden jelenleg forgalomban lévő operációs rendszerbe bele van írva, így a SATA meghajtók gyakorlatilag plug and playsek. Nincs szükség további illesztőprogramokra.
Míg a technológia jól működött a régebbi, lassabb technológiákkal, például merevlemezekkel és USB flash meghajtókkal, visszatartja a gyorsabb SSD-ket. Míg az AHCI parancssor 32 parancsot tud tárolni, egyszerre csak egy parancsot tud feldolgozni, mivel csak egyetlen sor van.
Itt jön be a Non-Volatile Memory Express parancskészlet. 65 536 parancssort tartalmaz, amelyek mindegyike 65 536 parancs tárolására képes. Ez lehetővé teszi a tárolási parancsok párhuzamos feldolgozását a meghajtónak. Ez nem előnyös a merevlemez számára, mivel a meghajtófejek miatt egyetlen parancsra korlátozódik. A több memóriachippel rendelkező szilárdtestalapú meghajtók esetében azonban növelheti a sávszélességet, ha több parancsot ír egyszerre különböző chipekre és cellákra.
Ez egy új technológia, és nincs beépítve a legtöbb operációs rendszerbe a piacon. Sok operációs rendszernek további illesztőprogramokat kell telepítenie a meghajtókra, hogy a meghajtók használni tudják az új NVMe technológiát. A SATA Express meghajtók leggyorsabb teljesítményének bevezetése eltarthat egy ideig.
A SATA Express támogatja a két módszer egyikét. Használhatja az új technológiát az AHCI-illesztőprogramokkal, és esetleg később áttérhet az újabb NVMe szabványokra a jobb teljesítmény érdekében, ami a meghajtó újraformázását teheti szükségessé.
A SATA 3.2 specifikációinak egyéb szolgáltatásai
Az új SATA specifikációk az új kommunikációs módszereknél és csatlakozóknál többet tesznek lehetővé. A legtöbb a mobil számítógépeket célozza meg, de hasznosak lehetnek más, nem mobil számítógépek számára is.
A legfigyelemreméltóbb energiatakarékos funkció a DevSleep mód. Ez egy új energiagazdálkodási mód, amely lehetővé teszi a tárolórendszerek kvázi hibernálását. Ez az üzemmód csökkenti az energiafogyasztást alvó üzemmódban, hogy javítsa a speciális laptopok működési idejét, beleértve az SSD-khez tervezett Ultrabookokat és az alacsony energiafogyasztást.
A szilárdtest-hibrid meghajtók is élvezik az új szabványok előnyeit, mivel a szabványok új optimalizálási lehetőségeket adtak hozzá. A jelenlegi SATA-megvalósításokban a meghajtóvezérlő határozza meg, hogy mely elemek legyenek gyorsítótárban, és mely elemeket nem szabad a gyorsítótárba helyezni, az alapján, hogy mit lát kérni. Az új szerkezettel az operációs rendszer közli a meghajtóvezérlővel, hogy mely elemeket kell tárolnia a gyorsítótárban, ami csökkenti a meghajtóvezérlő többletterhelését és javítja a teljesítményt.
Végül van egy funkció a RAID-meghajtók beállításaihoz. A RAID egyik célja az adatredundancia. A meghajtó meghibásodása esetén a meghajtó cseréje megtörténik, és az adatok az ellenőrző összegből újjáépülnek. A SATA 3.2 szabványok új eljárása javítja az újraépítési folyamatot azáltal, hogy felismeri, melyik adat sérült, és melyik nem.
A megvalósítás és miért nem jött be azonnal
A SATA Express 2013 vége óta hivatalos szabvány. A számítógépes rendszerekbe csak az Intel H97/Z97 lapkakészletek 2014 tavaszán történő megjelenéséig került. Bár az alaplapokon az új interfész, az indításkor egyetlen meghajtó sem használta.
Az M.2 interfész az oka annak, hogy az interfész nem jött be gyorsan. Kizárólag olyan szilárdtestalapú meghajtókhoz használatos, amelyek kisebb formátumot használnak. A mágneslemezes meghajtók nehezen haladják meg a SATA szabványokat. Az M.2 rugalmasabb, mert nem támaszkodik a nagyobb meghajtókra. Négy PCI Express sávot is használhat, ami gyorsabb meghajtókat jelent, mint a SATA Express két sávja.
Az AMD 2017 márciusának elején kiadta Ryzen mikroprocesszorait, amelyek beépített támogatást nyújtanak a SATA Express számára az AMD Socket AM4 platformhoz.
