Πώς η ενημερωμένη έκδοση του SATA θα αυξήσει τις ταχύτητες του υπολογιστή
Το SATA ή το Serial ATA αποτέλεσαν τεράστια επιτυχία όσον αφορά την αποθήκευση ηλεκτρονικών υπολογιστών. Η standadization στη διεπαφή επιτρέπει την εύκολη εγκατάσταση και συμβατότητα μεταξύ υπολογιστών και συσκευών αποθήκευσης. Το πρόβλημα είναι ότι ο σχεδιασμός της σειριακής επικοινωνίας έχει φθάσει στα όριά της με πολλούς δίσκους στερεάς κατάστασης που καλύπτονται από την απόδοση της διασύνδεσης και όχι από την κίνηση. Εξαιτίας αυτού, χρειάστηκε να αναπτυχθούν νέα πρότυπα επικοινωνίας μεταξύ υπολογιστή και μονάδων αποθήκευσης . Αυτό είναι όπου SATA Express βήματα για να καλύψει το χάσμα απόδοσης.
Επικοινωνία SATA ή PCI-Express
Οι υπάρχουσες προδιαγραφές SATA 3.0 περιορίζονταν σε μόλις 6.0Gbps εύρος ζώνης που μεταφράζεται σε περίπου 750MB / s. Τώρα με εναέρια για τη διεπαφή και όλα, σημαίνει ότι η αποτελεσματική απόδοση περιορίστηκε στα 600MB / s. Πολλές από τις σημερινές γενιές μονάδων SSD έχουν φτάσει ουσιαστικά σε αυτό το όριο και χρειάζονται κάποια μορφή ταχύτερης διεπαφής. Η προδιαγραφή SATA 3.2, στην οποία περιλαμβάνεται το SATA Expess, εισάγει ένα νέο μέσο επικοινωνίας μεταξύ του υπολογιστή και των συσκευών, επιτρέποντας στις συσκευές να επιλέξουν αν θέλουν να χρησιμοποιήσουν την υπάρχουσα μέθοδο SATA, εξασφαλίζοντας συμβατότητα με παλαιότερες συσκευές ή να χρησιμοποιούν ταχύτερα PCI - Εκπαιδευτικό λεωφορείο.
Ο δίαυλος PCI-Express χρησιμοποιείται παραδοσιακά για την επικοινωνία μεταξύ CPU και περιφερειακών συσκευών όπως κάρτες γραφικών, διασυνδέσεις δικτύωσης, θύρες USB κ.λπ. Σύμφωνα με τα τρέχοντα πρότυπα PCI-Express 3.0, μια ενιαία λωρίδα PCI-Express μπορεί να διαχειριστεί μέχρι 1GB / s καθιστώντας ταχύτερη από την τρέχουσα διεπαφή SATA. Αυτό μπορεί να επιτύχει μία μόνο λωρίδα PCI-Express, αλλά οι συσκευές μπορούν να χρησιμοποιούν πολλαπλές λωρίδες. Σύμφωνα με τις προδιαγραφές SATA Express, μια μονάδα δίσκου με τη νέα διεπαφή μπορεί να χρησιμοποιεί δύο λωρίδες PCI-Express (συχνά αναφερόμενες ως x2) για να έχουν ένα πιθανό εύρος ζώνης 2GB / s κάνοντας σχεδόν τρεις φορές την ταχύτητα των προηγούμενων SATA 3.0.
Ο νέος σύνδεσμος SATA Express
Τώρα, η νέα διεπαφή απαιτούσε και νέο σύνδεσμο. Μπορεί να μοιάζει κάπως παρόμοια, επειδή ο σύνδεσμος συνδυάζει πραγματικά δύο υποδοχές δεδομένων SATA μαζί με ένα τρίτο ελαφρώς μικρότερο βύσμα που ασχολείται με τις επικοινωνίες που βασίζονται στο PCI-Express. Οι δύο υποδοχές SATA είναι πραγματικά λειτουργικές θύρες SATA 3.0. Αυτό σημαίνει ότι μια ενιαία υποδοχή SATA Express σε έναν υπολογιστή μπορεί να υποστηρίξει δύο παλαιότερες θύρες SATA. Το ζήτημα έρχεται όταν θέλετε να συνδέσετε μια νεότερη μονάδα δίσκου SATA Express στη θύρα. Όλοι οι σύνδεσμοι SATA Express θα χρησιμοποιούν το πλήρες πλάτος είτε η μονάδα βασίζεται στις παλαιότερες επικοινωνίες SATA είτε στο νεότερο PCI-Express. Έτσι, ένα SATA Express μπορεί να χειριστεί δύο μονάδες SATA ή μία μονάδα SATA Express.
Γιατί λοιπόν γιατί μια μονάδα δίσκου SATA Express βασισμένη σε PCI-Express δεν χρησιμοποιεί μόνο τις δύο θύρες SATA; Αυτό έχει να κάνει με το γεγονός ότι ένας δίσκος βασισμένος σε SATA Express μπορεί να χρησιμοποιεί είτε τεχνολογία, οπότε πρέπει να έχει τη διασύνδεση και με τα δύο. Επιπλέον, πολλές θύρες SATA συνδέονται με μια λωρίδα PCI-Express για επικοινωνία με τον επεξεργαστή. Χρησιμοποιώντας την αλληλεπίδραση PCI-Express απευθείας με μια μονάδα δίσκου SATA Express, διακόπτετε αποτελεσματικά την επικοινωνία με τις δύο θύρες SATA που συνδέονται με αυτή τη διασύνδεση ούτως ή άλλως.
Περιορισμοί διεπαφής εντολών
Το SATA είναι ουσιαστικά ένας τρόπος επικοινωνίας δεδομένων μεταξύ της συσκευής και της CPU στον υπολογιστή. Εκτός από αυτό το στρώμα, υπάρχει ένα στρώμα εντολών που τρέχει πάνω από αυτό για να στείλει τις εντολές σε ό, τι πρέπει να γράψει και να διαβάσει από τη μονάδα αποθήκευσης. Για χρόνια, αυτό χειρίζεται το AHCI (Advanced Host Controller Interface). Αυτό είναι τόσο τυποποιημένο που ουσιαστικά εγγράφεται σε κάθε λειτουργικό σύστημα που κυκλοφορεί επί του παρόντος στην αγορά. Αυτό κάνει αποτελεσματικά τους δίσκους SATA plug and play. Δεν χρειάζονται επιπλέον προγράμματα οδήγησης. Ενώ η τεχνολογία λειτούργησε καλά με παλαιότερες βραδύτερες τεχνολογίες, όπως οι σκληροί δίσκοι και οι μονάδες flash USB, κρατάει πραγματικά πιο γρήγορα τα SSD. Το πρόβλημα είναι ότι ενώ η ουρά εντολών AHCI μπορεί να κρατήσει 32 εντολές στην ουρά, μπορεί να επεξεργαστεί μόνο μία εντολή κάθε φορά επειδή υπάρχει μόνο μία ουρά.
Εδώ έρχεται το σετ εντολών NVMe (Non-volatile Memory Express). Διαθέτει συνολικά 65.536 ουρές εντολών, κάθε μία από τις οποίες έχει τη δυνατότητα να συγκρατεί 65.536 εντολές ανά ουρά. Στην πραγματικότητα, αυτό επιτρέπει την παράλληλη επεξεργασία των εντολών αποθήκευσης στη μονάδα δίσκου. Αυτό δεν είναι επωφελές για έναν σκληρό δίσκο, καθώς εξακολουθεί να περιορίζεται αποτελεσματικά σε μία μόνο εντολή εξαιτίας των κεφαλών κίνησης, αλλά για μονάδες SSD με τις μάρκες πολλαπλών μνημών τους, μπορεί να ενισχύσει αποτελεσματικά το εύρος ζώνης τους, γράφοντας πολλαπλές εντολές σε διαφορετικές μάρκες και κύτταρα ταυτόχρονα .
Αυτό μπορεί να ακούγεται εξαιρετικά, αλλά υπάρχει κάποιο πρόβλημα. Πρόκειται για νέα τεχνολογία και ως εκ τούτου δεν ενσωματώνεται στα περισσότερα υπάρχοντα λειτουργικά συστήματα στην αγορά. Στην πραγματικότητα, οι περισσότεροι θα πρέπει να έχουν εγκαταστήσει πρόσθετα προγράμματα οδήγησης σε αυτά ώστε οι μονάδες δίσκου να μπορούν να χρησιμοποιήσουν τη νέα τεχνολογία NVMe. Αυτό σημαίνει ότι η ανάπτυξη της ταχύτερης απόδοσης για τους δίσκους SATA Express ενδέχεται να χρειαστεί κάποιο χρονικό διάστημα καθώς το λογισμικό πρέπει να ωριμάσει παρόμοια με την πρώτη εισαγωγή του AHCI. Ευτυχώς, το SATA Express επιτρέπει στους δίσκους να χρησιμοποιούν οποιαδήποτε από τις δύο μεθόδους, ώστε να μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη νέα τεχνολογία τώρα με τα προγράμματα οδήγησης AHCI και ενδεχομένως να μεταβείτε στα νεότερα NVMe πρότυπα αργότερα για βελτιωμένη απόδοση, αν και πιθανόν να απαιτήσετε τη μετατροπή του δίσκου.
Ορισμένες άλλες δυνατότητες που προστέθηκαν με το SATA Express μέσω SATA 3.2 Specs
Τώρα οι νέες προδιαγραφές SATA προσθέτουν κάτι περισσότερο από τις νέες μεθόδους επικοινωνίας και τη σύνδεση. Οι περισσότεροι από αυτούς απευθύνονται σε κινητούς υπολογιστές, αλλά μπορούν επίσης να ωφεληθούν και άλλους μη κινητούς υπολογιστές. Η πιο αξιοσημείωτη λειτουργία εξοικονόμησης ενέργειας είναι μια νέα λειτουργία DevSleep. Πρόκειται ουσιαστικά για μια νέα κατάσταση ισχύος που επιτρέπει στα συστήματα αποθήκευσης να κλείσουν σχεδόν εντελώς, μειώνοντας έτσι την ισχύ στην κλήση όταν βρίσκεστε σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας. Αυτό θα βοηθήσει να βελτιωθεί ο χρόνος λειτουργίας των ειδικών φορητών υπολογιστών, συμπεριλαμβανομένων των Ultrabooks σχεδιαστεί γύρω από SSDs και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας.
Οι χρήστες SSHD (υβριδικοί δίσκοι στερεάς κατάστασης) θα επωφεληθούν επίσης από τα νέα πρότυπα καθώς έχουν θέσει ένα νέο σύνολο βελτιστοποιήσεων. Στις τρέχουσες υλοποιήσεις SATA, ο ελεγκτής μονάδας δίσκου θα καθορίσει ποια στοιχεία θα έπρεπε και δεν έπρεπε να είναι μνήμη cache με βάση αυτό που βλέπει να φέρεται ζητούμενο. Με τη νέα δομή, το λειτουργικό σύστημα θα μπορούσε ουσιαστικά να πει στον ελεγκτή της μονάδας κίνησης ποια στοιχεία θα έπρεπε να κρατήσει στην κρυφή μνήμη, πράγμα που μειώνει την ποσότητα των επιβαρύνσεων στον ελεγκτή της μονάδας και βελτιώνει την απόδοση.
Τέλος, υπάρχει μια λειτουργία για χρήσεις με ρυθμίσεις μονάδων RAID . Ένας από τους σκοπούς του RAID είναι για την απόλυση δεδομένων. Σε περίπτωση βλάβης της μονάδας δίσκου, ο δίσκος μπορεί να αντικατασταθεί και στη συνέχεια τα δεδομένα θα ξαναχτιστούν από τα δεδομένα του αθροίσματος ελέγχου. Στην ουσία, έχουν δημιουργήσει μια νέα διαδικασία στα πρότυπα SATA 3.2 που μπορούν να βοηθήσουν στη βελτίωση της διαδικασίας ανακατασκευής αναγνωρίζοντας ποια δεδομένα είναι κατεστραμμένα σε σχέση με αυτά που δεν είναι.
Εφαρμογή και γιατί δεν έχει καταλάβει
Το SATA Express αποτελεί επίσημο πρότυπο από τα τέλη του 2013, αλλά δεν έχει αρχίσει να μπαίνει σε συστήματα ηλεκτρονικών υπολογιστών μέχρι την κυκλοφορία των chipset Intel H97 / Z97 την άνοιξη του 2014. Ακόμα και με τις μητρικές που παρουσιάζουν τώρα τη νέα διεπαφή, υπάρχουν δεν υπάρχουν δίσκοι κατά τη στιγμή της εκτόξευσης που μπορούν να χρησιμοποιήσουν τη νέα διεπαφή. Αυτό είναι πιθανό λόγω των προβλημάτων που περιβάλλουν την υποστήριξη του λειτουργικού συστήματος για την αναμονή των νέων εντολών για την πλήρη αξιοποίηση του SATA Express. Τουλάχιστον οι τρέχουσες υλοποιήσεις επιτρέπουν τη χρήση των υποδοχών SATA Express με υπάρχουσες μονάδες SATA. Αυτό θα βοηθήσει να διευκολυνθεί η εφαρμογή για εκείνους που συμβαίνουν να αγοράσουν την τεχνολογία τώρα που οι δίσκοι γίνονται διαθέσιμοι.
Ο λόγος που η διασύνδεση δεν έχει πιάσει πραγματικά πραγματικά βρίσκεται με τη διεπαφή M.2 . Αυτό χρησιμοποιείται αποκλειστικά για μονάδες SSD που χρησιμοποιούν μικρότερο συντελεστή μορφής που χρησιμοποιείται σε φορητούς υπολογιστές αλλά και με επιτραπέζια συστήματα. Οι σκληροί δίσκοι εξακολουθούν να έχουν δυσκολία να υπερβούν τα πρότυπα SATA. Το M.2 έχει λίγο μεγαλύτερη ευελιξία επειδή δεν βασίζεται στις μεγαλύτερες μονάδες δίσκου αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιήσει τέσσερις λωρίδες PCI-Express που σημαίνει ταχύτερες κινήσεις από τις δύο λωρίδες του SATA Express. Σε αυτό το σημείο, οι καταναλωτές δεν μπορούν ποτέ να δουν το SATA Express να υιοθετείται ποτέ.