نسخه به روز شده SATA سرعت کامپیوتر را افزایش می دهد

سریال ATA برای ذخیره سازی کامپیوتر استفاده می شود. رابط استاندارد امکان نصب آسان و سازگاری بین رایانه ها و دستگاه های ذخیره سازی را فراهم می کند. طراحی ارتباط سریالی به محدودیت‌های خود رسیده است، بسیاری از درایوهای حالت جامد به جای درایو، با عملکرد رابط محدود شده‌اند. استانداردهای ارتباطی جدید بین رایانه و درایوهای ذخیره سازی به نام SATA Express این شکاف را پر می کند.

SATA یا PCI Express Communication

مشخصات SATA 3.0 موجود به پهنای باند ۶.۰ گیگابیت بر ثانیه محدود شده است که تقریباً به ۷۵۰ مگابایت بر ثانیه ترجمه می شود. با سربار برای رابط، عملکرد موثر به ۶۰۰ مگابایت بر ثانیه محدود شده است. بسیاری از نسل‌های فعلی درایوهای حالت جامد به این حد رسیده‌اند و به نوعی رابط سریع‌تر نیاز دارند.

مشخصات SATA 3.2 که SATA Express بخشی از آن است، یک استاندارد ارتباطی جدید بین رایانه و دستگاه ها است. این به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد تا روش SATA موجود را انتخاب کنند و از سازگاری با دستگاه‌های قدیمی‌تر اطمینان حاصل کنند یا از گذرگاه PCI Express سریع‌تر استفاده کنند.

رابط ساتا

گذرگاه PCI Express معمولاً برای برقراری ارتباط بین CPU و دستگاه‌های جانبی مانند کارت‌های گرافیک، رابط‌های شبکه و پورت‌های USB استفاده می‌شود. بر اساس استانداردهای فعلی PCI Express 3.0، یک خط PCI Express تا ۱ گیگابایت بر ثانیه را مدیریت می‌کند که سریع‌تر از رابط SATA فعلی است.

با این حال، دستگاه ها از بیش از یک خط استفاده می کنند. با توجه به مشخصات SATA Express، یک درایو با رابط جدید می تواند از دو خط PCI Express (اغلب به عنوان x2 نامیده می شود) برای دستیابی به پهنای باند بالقوه ۲ گیگابایت بر ثانیه استفاده کند. این رابط پهنای باند را تقریباً سه برابر سرعت سخت افزار قبلی SATA 3.0 می کند.

کانکتور جدید SATA Express

رابط جدید به کانکتور جدید نیاز دارد. این دو کانکتور داده SATA را با کانکتور سوم کوچکتر ترکیب می کند که با ارتباطات مبتنی بر PCI Express سروکار دارد. دو کانکتور SATA درگاه SATA 3.0 کاملاً کاربردی هستند. یک کانکتور SATA Express روی یک کامپیوتر می تواند از دو پورت SATA قدیمی پشتیبانی کند. همه کانکتورهای SATA Express از عرض کامل استفاده می کنند، خواه درایو مبتنی بر ارتباطات SATA قبلی باشد یا PCI-Express جدیدتر. بنابراین، یک SATA Express یا دو درایو SATA یا یک درایو SATA Express را اداره می کند.

از آنجایی که یک درایو مبتنی بر SATA Express می‌تواند از هر یک از فناوری‌ها استفاده کند، باید با هر دو ارتباط برقرار کند، بنابراین از دو درگاه به جای سومین درگاه استفاده می‌کند. همچنین، بسیاری از پورت های SATA برای ارتباط با پردازنده به یک خط PCI Express متصل می شوند. استفاده از رابط PCI Express با درایو SATA Express ارتباط با دو پورت SATA متصل به آن رابط را خاموش می کند.

محدودیت های رابط فرمان

SATA داده ها را بین دستگاه و CPU مخابره می کند. علاوه بر این لایه، یک لایه فرمان نیز در بالا اجرا می شود. لایه فرمان دستورات مربوط به نوشتن و خواندن از درایو ذخیره سازی را ارسال می کند. برای سال ها، این فرآیند توسط رابط کنترل کننده میزبان پیشرفته انجام می شد. در هر سیستم عاملی که در حال حاضر در بازار وجود دارد، نوشته شده است، و به طور موثر درایوهای SATA را وصل و پخش می کند. درایور اضافی مورد نیاز نیست.

در حالی که این فناوری با فناوری‌های قدیمی‌تر و کندتر مانند هارد دیسک‌ها و درایوهای فلش USB به خوبی کار می‌کرد، اما SSD‌های سریع‌تر را مهار می‌کند. در حالی که صف فرمان AHCI می تواند ۳۲ دستور را در خود جای دهد، تنها می تواند یک فرمان را در یک زمان پردازش کند زیرا فقط یک صف وجود دارد.

اینجاست که مجموعه دستورات Non-Volatile Memory Express وارد می شود. دارای ۶۵۵۳۶ صف فرمان است که هر کدام توانایی نگهداری ۶۵۵۳۶ دستور در هر صف را دارند. این امکان پردازش موازی دستورات ذخیره سازی در درایو را فراهم می کند. این برای هارد دیسک مفید نیست، زیرا به دلیل سر درایو به یک فرمان محدود می شود. با این حال، برای درایوهای حالت جامد با تراشه های حافظه متعدد، می تواند با نوشتن چندین دستور به تراشه ها و سلول های مختلف به طور همزمان، پهنای باند را افزایش دهد.

این فناوری جدید است و در اکثر سیستم عامل های موجود در بازار تعبیه نشده است. بسیاری از سیستم عامل ها به درایورهای اضافی نصب شده در درایوها نیاز دارند تا درایوها بتوانند از فناوری جدید NVMe استفاده کنند. استقرار سریعترین عملکرد برای درایوهای SATA Express ممکن است مدتی طول بکشد.

SATA Express یکی از دو روش را پشتیبانی می کند. می‌توانید از فناوری جدید با درایورهای AHCI استفاده کنید و احتمالاً بعداً برای بهبود عملکرد به استانداردهای جدیدتر NVMe بروید، که ممکن است نیاز به فرمت مجدد درایو داشته باشد.

سایر ویژگی های مشخصات SATA 3.2

مشخصات جدید SATA بیش از روش های ارتباطی و اتصالات جدید اضافه می کند. بیشتر آنها به سمت رایانه های همراه هدف قرار می گیرند، اما می توانند برای رایانه های غیر همراه دیگر مفید باشند.

قابل توجه ترین ویژگی صرفه جویی در مصرف انرژی حالت DevSleep است. این یک حالت برق جدید است که به سیستم‌های موجود در فضای ذخیره‌سازی اجازه می‌دهد تا شبه خواب زمستانی کنند. این حالت مصرف انرژی را در حالت خواب کاهش می دهد تا زمان کار لپ تاپ های خاص، از جمله اولترابوک های طراحی شده پیرامون SSD و مصرف انرژی کم را بهبود بخشد.

درایوهای هیبریدی حالت جامد نیز از استانداردهای جدید بهره می برند

استانداردها مجموعه جدیدی از بهینه سازی ها را اضافه کردند. در پیاده‌سازی‌های فعلی SATA، کنترل‌کننده درایو بر اساس آنچه می‌بیند که درخواست شده است، تعیین می‌کند که چه مواردی باید و چه مواردی نباید در حافظه پنهان شوند. با ساختار جدید، سیستم عامل به کنترل کننده درایو می گوید که چه مواردی را باید در حافظه پنهان نگه دارد، که باعث کاهش هزینه های اضافی روی کنترل کننده درایو و بهبود عملکرد می شود.

در نهایت، یک تابع برای استفاده با تنظیمات درایو RAID وجود دارد. یکی از اهداف RAID، افزونگی داده ها است. در صورت خرابی درایو، درایو جایگزین می‌شود و داده‌ها از چک‌سام بازسازی می‌شوند. یک فرآیند جدید در استانداردهای SATA 3.2 با تشخیص اینکه کدام داده در مقابل داده ای که آسیب دیده است، روند بازسازی را بهبود می بخشد.

پیاده سازی و اینکه چرا فوراً مورد توجه قرار نگرفت

SATA Express از اواخر سال ۲۰۱۳ یک استاندارد رسمی بوده است. تا زمانی که چیپست های اینتل H97/Z97 در بهار ۲۰۱۴ عرضه شد، راه خود را به سیستم های کامپیوتری باز نکرد. حتی با وجود اینکه مادربردها دارای رابط جدید بودند، هیچ درایو در آن وجود نداشت. زمان پرتاب از آن استفاده کرد.

دلیل این که رابط به سرعت درگیر نشد رابط M.2 است. این منحصراً برای درایوهای حالت جامد که از ضریب شکل کوچکتری استفاده می کنند استفاده می شود. درایوهای صفحه مغناطیسی به سختی از استانداردهای SATA فراتر می روند. M.2 انعطاف پذیری بیشتری دارد زیرا به درایوهای بزرگتر متکی نیست. همچنین می تواند از چهار خط PCI Express استفاده کند که به معنای درایوهای سریعتر از دو خط SATA Express است.

AMD ریزپردازنده های Ryzen خود را در اوایل مارس ۲۰۱۷ منتشر کرد و پشتیبانی داخلی از SATA Express را به پلتفرم AMD Socket AM4 آورد.