Serial ATA s'utilitza per a l'emmagatzematge de l'ordinador. La interfície estàndard permet una fàcil instal·lació i compatibilitat entre ordinadors i dispositius d'emmagatzematge. El disseny de comunicacions serialitzades ha assolit els seus límits, amb moltes unitats d'estat sòlid limitades pel rendiment de la interfície en lloc de la unitat. Els nous estàndards de comunicació entre un ordinador i unitats d'emmagatzematge anomenats SATA Express omplen el buit.
Comunicació SATA o PCI Express
Les especificacions SATA 3.0 existents estan limitades a una amplada de banda de 6,0 Gbps, que es tradueix a uns 750 MB/s. Amb la sobrecàrrega de la interfície, el rendiment efectiu està restringit a 600 MB/s. Moltes generacions actuals d'unitats d'estat sòlid han assolit aquest límit i necessiten alguna forma d'interfície més ràpida.
L'especificació SATA 3.2, de la qual forma part SATA Express, és un nou estàndard de comunicació entre l'ordinador i els dispositius. Permet als dispositius triar el mètode SATA existent, garantint la compatibilitat amb dispositius antics, o utilitzar el bus PCI Express més ràpid.
El bus PCI Express s'utilitza habitualment per comunicar-se entre la CPU i els dispositius perifèrics, com ara targetes gràfiques, interfícies de xarxa i ports USB. Segons els estàndards PCI Express 3.0 actuals, un sol carril PCI Express gestiona fins a 1 GB/s, cosa que el fa més ràpid que la interfície SATA actual.
No obstant això, Els dispositius utilitzen més d'un carril. Segons les especificacions SATA Express, una unitat amb la nova interfície pot utilitzar dos carrils PCI Express (sovint anomenades x2) per aconseguir un ample de banda potencial de 2 GB/s. Aquesta interfície fa que l'amplada de banda sigui gairebé tres vegades la velocitat del maquinari SATA 3.0 anterior.
El nou connector SATA Express
La nova interfície requereix un connector nou. Combina dos connectors de dades SATA amb un tercer connector més petit, que s'ocupa de les comunicacions basades en PCI Express. Els dos connectors SATA són ports SATA 3.0 totalment funcionals. Un únic connector SATA Express en un ordinador pot suportar dos ports SATA més antics. Tots els connectors SATA Express utilitzen tota l'amplada, tant si la unitat es basa en les comunicacions SATA anteriors com en el PCI-Express més recent. Per tant, un SATA Express gestiona dues unitats SATA o una unitat SATA Express.
Com que una unitat basada en SATA Express pot utilitzar qualsevol de les tecnologies, ha d'interconectar amb totes dues, de manera que utilitza els dos ports en lloc d'un tercer, alternatiu, un. A més, molts ports SATA s'enllaçen a un carril PCI Express per comunicar-se amb el processador. L'ús de la interfície PCI Express amb una unitat SATA Express desactiva la comunicació amb els dos ports SATA enllaçats a aquesta interfície.
Limitacions de la interfície de comandaments
SATA comunica dades entre el dispositiu i la CPU. A més d'aquesta capa, s'executa una capa d'ordres a la part superior. La capa d'ordres envia les ordres sobre què escriure i llegir des de la unitat d'emmagatzematge. Durant anys, aquest procés va ser gestionat per la interfície avançada del controlador d'amfitrió. Està escrit a tots els sistemes operatius que hi ha actualment al mercat, fent que les unitats SATA es puguin connectar i reproduir. No calen controladors addicionals.
Tot i que la tecnologia funcionava bé amb tecnologies més antigues i més lentas, com ara discs durs i unitats flash USB, frena els SSD més ràpids. Tot i que la cua d'ordres AHCI pot contenir 32 ordres, només pot processar una sola ordre alhora perquè només hi ha una única cua.
Aquí és on entra el conjunt d'ordres exprés de memòria no volàtil. Compta amb 65.536 cues d'ordres, cadascuna amb la capacitat de contenir 65.536 ordres per cua. Això permet el processament paral·lel d'ordres d'emmagatzematge a la unitat. Això no és beneficiós per a un disc dur, ja que es limita a una única comanda a causa dels capçals de la unitat. Tanmateix, per a unitats d'estat sòlid amb diversos xips de memòria, pot augmentar l'amplada de banda escrivint diverses ordres a diferents xips i cel·les simultàniament.
Aquesta és una tecnologia nova i no està integrada a la majoria de sistemes operatius del mercat. Molts sistemes operatius necessiten controladors addicionals instal·lats a les unitats perquè les unitats puguin utilitzar la nova tecnologia NVMe. La implementació del rendiment més ràpid per a les unitats SATA Express pot trigar una mica.
SATA Express admet qualsevol dels dos mètodes. Podeu utilitzar la nova tecnologia amb els controladors AHCI i, potencialment, passar als nous estàndards NVMe més tard per millorar el rendiment, cosa que pot requerir que la unitat es reformatei.
Altres funcions de les especificacions SATA 3.2
Les noves especificacions SATA afegeixen més que els nous mètodes de comunicació i connectors. La majoria s'orienten als ordinadors mòbils, però poden beneficiar-se d' altres ordinadors no mòbils.
La funció d'estalvi d'energia més notable és el mode DevSleep. És un nou mode d'alimentació que permet als sistemes de l'emmagatzematge quasi-hibernar. Aquest mode redueix el consum d'energia quan està en mode de repòs per millorar els temps d'execució dels ordinadors portàtils especials, inclosos els Ultrabooks dissenyats amb SSD i un baix consum d'energia.
Les unitats híbrides d'estat sòlid també es beneficien dels nous estàndards, ja que els estàndards van afegir un nou conjunt d'optimitzacions. A les implementacions SATA actuals, el controlador de la unitat determina quins elements haurien i no de ser de memòria cau en funció del que veu sol·licitat. Amb la nova estructura, el sistema operatiu indica al controlador de la unitat quins elements ha de contenir a la memòria cau, la qual cosa redueix la sobrecàrrega del controlador de la unitat i millora el rendiment.
Finalment, hi ha una funció per utilitzar-les amb configuracions d'unitats RAID. Un dels propòsits del RAID és la redundància de dades. En cas d'error de la unitat, la unitat es substitueix i les dades es reconstrueixen a partir de la suma de comprovació. Un nou procés als estàndards SATA 3.2 millora el procés de reconstrucció en reconèixer quines dades estan danyades en comparació amb les que no ho són.
Implementació i per què no es va entendre immediatament
SATA Express és un estàndard oficial des de finals de 2013. No va entrar als sistemes informàtics fins al llançament dels chipsets Intel H97/Z97 a la primavera de 2014. Tot i que les plaques base incloïen la nova versió interfície, no la feia servir cap unitat en el moment del llançament.
La raó per la qual la interfície no es va entendre ràpidament és la interfície M.2. S'utilitza exclusivament per a unitats d'estat sòlid que utilitzen un factor de forma més petit. Les unitats de plat magnètic tenen dificultats per superar els estàndards SATA. M.2 té més flexibilitat perquè no depèn de les unitats més grans. També pot utilitzar quatre carrils PCI Express, el que significa unitats més ràpides que els dos carrils de SATA Express.
AMD va llançar els seus microprocessadors Ryzen a principis de març de 2017, aportant suport integrat per a SATA Express a la plataforma AMD Socket AM4.
