SATA Express คืออะไร?

SATA รุ่นล่าสุดจะเพิ่มความเร็วของพีซีได้อย่างไร

SATA หรือ Serial ATA ประสบความสำเร็จอย่างมากในการจัดเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์ การ standadization บนอินเทอร์เฟซช่วยให้สามารถติดตั้งและใช้งานร่วมกันได้ง่ายระหว่างคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล ปัญหาก็คือการออกแบบการติดต่อสื่อสารที่ต่อเนื่องได้ถึงขีด จำกัด แล้วกับ ไดรฟ์ SSD จำนวนมาก ที่ ถูก จำกัด ด้วยประสิทธิภาพของอินเทอร์เฟซมากกว่าไดรฟ์ ด้วยเหตุนี้ต้องมีการพัฒนามาตรฐานใหม่สำหรับการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์และ ไดรฟ์เก็บข้อมูล นี่คือที่ SATA Express ทำตามขั้นตอนเพื่อเติมช่องว่างประสิทธิภาพ

การสื่อสารแบบ SATA หรือ PCI-Express

ข้อมูลจำเพาะของ SATA 3.0 ที่มีอยู่ถูก จำกัด ไว้ที่ 6.0Gbps bandwidth ซึ่งแปลว่าประมาณ 750MB / s ขณะนี้มีค่าใช้จ่ายสำหรับส่วนติดต่อทั้งหมดซึ่งหมายความว่าประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพถูก จำกัด ไว้ที่ 600MB / s เท่านั้น ไดรฟ์ SSD รุ่นปัจจุบันจำนวนมากได้รับการ จำกัด โดยหลักแล้วและจำเป็นต้องมีรูปแบบการติดต่อเร็วขึ้น ข้อกำหนด SATA 3.2 ซึ่ง SATA Expess เป็นส่วนหนึ่งของการแนะนำวิธีการสื่อสารแบบใหม่ระหว่างคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่างๆโดยการอนุญาตให้อุปกรณ์ต่างๆเลือกว่าจะใช้วิธี SATA ที่มีอยู่เดิมหรือไม่เพื่อให้มั่นใจว่าสามารถทำงานร่วมกับอุปกรณ์เก่า ๆ หรือใช้ PCI ได้เร็วขึ้น รถด่วน

บัส PCI-Express ถูกนำมาใช้เพื่อสื่อสารระหว่าง CPU และอุปกรณ์ต่อพ่วงเช่นการ์ดกราฟิกอินเทอร์เฟซเครือข่ายพอร์ต USB และอื่น ๆ ภายใต้มาตรฐาน PCI-Express 3.0 ในปัจจุบันช่อง PCI-Express เดี่ยวสามารถรองรับได้ถึง 1GB / วินาทีทำให้เร็วกว่าส่วนติดต่อ SATA ปัจจุบัน นั่นคือสิ่งที่ช่อง PCI-Express เดียวสามารถทำได้ แต่อุปกรณ์สามารถใช้เลนหลายช่องได้ ตามข้อกำหนดของ SATA Express ไดรฟ์ที่มีอินเทอร์เฟซใหม่สามารถใช้ช่อง PCI-Express สองช่อง (ซึ่งมักจะเป็น x2) เพื่อให้มีแบนด์วิธที่มีศักยภาพเท่ากับ 2GB / s ทำให้เร็วกว่าความเร็วของ SATA 3.0 ก่อนหน้านี้ถึงสามเท่า

ตัวเชื่อมต่อ Express SATA ใหม่

ขณะนี้อินเทอร์เฟซใหม่ยังต้องใช้ตัวเชื่อมต่อใหม่ อาจมีลักษณะคล้ายกันเนื่องจากคอนเนคเตอร์จริงรวมตัวเชื่อมต่อข้อมูล SATA สองตัวเข้ากับขั้วต่อขนาดเล็กที่สามซึ่งเกี่ยวข้องกับการสื่อสารแบบ PCI-Express คอนเน็คเตอร์ SATA ทั้งสองตัวเป็นพอร์ต SATA 3.0 ที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งหมายความว่าช่องเสียบ SATA Express เดียวบนคอมพิวเตอร์สามารถรองรับพอร์ต SATA สองพอร์ตได้ ปัญหามาเมื่อคุณต้องการเสียบไดรฟ์ที่ใช้ SATA Express ใหม่ลงในช่องเสียบ ตัวเชื่อมต่อ SATA Express ทั้งหมดจะใช้ความกว้างเต็มไม่ว่าจะเป็นไดรฟ์ที่อิงกับการสื่อสาร SATA หรือ PCI-Express รุ่นเก่า ดังนั้นหนึ่ง SATA Express สามารถจัดการกับไดรฟ์ SATA สองเครื่องหรือไดรฟ์ SATA Express หนึ่งเครื่อง

ทำไมไม่ใช้ไดรฟ์ SATA Express แบบ PCI-Express เพียงแค่ใช้ตัวเชื่อมต่อที่สามเพียงอย่างเดียวมากกว่าสองพอร์ต SATA? นี้มีจะทำอย่างไรกับความจริงที่ว่าไดรฟ์ SATA Express ใช้สามารถใช้เทคโนโลยีอย่างใดอย่างหนึ่งจึงต้องมีอินเตอร์เฟซกับทั้งสอง นอกจากนี้พอร์ต SATA หลายพอร์ตเชื่อมต่อกับช่อง PCI-Express สำหรับการสื่อสารกับโปรเซสเซอร์ ด้วยการใช้ PCI-Express interace โดยตรงกับไดรฟ์ SATA Express คุณจะตัดการติดต่อสื่อสารไปยังพอร์ต SATA สองพอร์ตที่เชื่อมโยงกับอินเทอร์เฟซดังกล่าวได้อย่างมีประสิทธิภาพ

จำกัด การเชื่อมต่อคำสั่ง

SATA มีประสิทธิภาพในการสื่อสารข้อมูลระหว่างอุปกรณ์และ CPU ในเครื่องคอมพิวเตอร์ นอกจากเลเยอร์นี้แล้วยังมีชั้นคำสั่งที่รันอยู่ด้านบนเพื่อส่งคำสั่งไปยังสิ่งที่ควรจะเขียนและอ่านจากไดรฟ์เก็บข้อมูล สำหรับปีนี้ได้รับการจัดการโดย AHCI (Advanced Host Controller Interface) นี้ได้รับการมาตรฐานเพื่อให้เป็นหลักเขียนลงในระบบปฏิบัติการทุกขณะในตลาด ทำให้ไดรฟ์ SATA ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไม่มีไดรเวอร์พิเศษมีความจำเป็น แม้ว่าเทคโนโลยีจะทำงานได้ดีกับเทคโนโลยีเก่าที่ช้ากว่าเช่นฮาร์ดไดรฟ์และแฟลชไดร์ฟ USB แต่จริงๆแล้ว SSDs สามารถกู้คืนข้อมูลได้เร็วขึ้น ปัญหาคือในขณะที่คิวคำสั่ง AHCI สามารถเก็บคำสั่งได้ 32 คำในคิว แต่ก็สามารถประมวลผลคำสั่งเดียวได้ตลอดเวลาเนื่องจากมีเพียงคิวเดียว

นี่คือที่มาของชุดคำสั่ง NVMe (Non-Volatile Memory Express) ซึ่งประกอบด้วยชุดคำสั่ง 65,536 คำซึ่งสามารถเก็บคำสั่งได้ 65,536 คำต่อหนึ่งแถว อย่างมีประสิทธิภาพช่วยให้สามารถประมวลผลคำสั่งเก็บข้อมูลแบบขนานไปยังไดรฟ์ ไม่เป็นประโยชน์ต่อฮาร์ดไดรฟ์เนื่องจากยังมีข้อ จำกัด ในการใช้คำสั่งเดียวเนื่องจากหัวไดรฟ์ แต่สำหรับไดรฟ์ SSD ที่มีชิพหน่วยความจำหลายตัวจะสามารถเพิ่มแบนด์วิดท์ได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยการเขียนคำสั่งหลายคำไปยังชิปและเซลล์ที่ต่างกัน .

อาจฟังดูดี แต่มีปัญหาเล็กน้อย นี่คือเทคโนโลยีใหม่และเป็นผลให้มันไม่ได้อยู่ในส่วนใหญ่ของระบบปฏิบัติการที่มีอยู่ในตลาด ในความเป็นจริงส่วนใหญ่จะต้องติดตั้งไดรเวอร์เพิ่มเติมเพื่อให้ไดรฟ์สามารถใช้เทคโนโลยี NVMe ใหม่ได้ ซึ่งหมายความว่าการใช้งานไดรฟ์ SATA Express ที่เร็วที่สุดอาจต้องใช้เวลาสักระยะหนึ่งเนื่องจากซอฟต์แวร์ดังกล่าวต้องมีลักษณะคล้ายคลึงกับการเปิดตัวครั้งแรกของ AHCI โชคดีที่ SATA Express ช่วยให้ไดรฟ์ใช้ทั้งสองวิธีเพื่อให้คุณสามารถใช้เทคโนโลยีใหม่นี้กับไดรเวอร์ AHCI และอาจย้ายไปใช้มาตรฐาน NVMe ใหม่กว่าในภายหลังเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพแม้ว่าอาจต้องใช้การจัดรูปแบบไดรฟ์ใหม่

คุณลักษณะอื่น ๆ เพิ่มเติมด้วย SATA Express ผ่าน SATA 3.2 ข้อมูลจำเพาะ

ขณะนี้ข้อกำหนดใหม่ของ SATA เพิ่มมากกว่าวิธีการสื่อสารและคอนเนคเตอร์ใหม่ คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่มุ่งเป้าหมายไปที่คอมพิวเตอร์มือถือ แต่ยังสามารถให้ประโยชน์แก่คอมพิวเตอร์ที่ไม่ใช่มือถืออีกด้วย คุณลักษณะการประหยัดพลังงานที่โดดเด่นที่สุดคือโหมด DevSleep ใหม่ นี้เป็นหลักโหมดพลังงานใหม่ที่ช่วยให้ระบบในการจัดเก็บเกือบสมบูรณ์ปิดจึงลดการดึงพลังงานเมื่ออยู่ในโหมดนอนหลับ สิ่งนี้จะช่วยปรับปรุงเวลาในการทำงานของแล็ปท็อปพิเศษได้รวมทั้ง Ultrabooks ที่ ออกแบบมาสำหรับ SSD และการใช้พลังงานต่ำ

ผู้ใช้ SSHD (Solid State hybrid drives) จะได้รับประโยชน์จากมาตรฐานใหม่ ๆ ในการใช้งาน SATA ปัจจุบันตัวควบคุมไดรฟ์จะกำหนดว่ารายการใดควรและไม่ควรแคชตามสิ่งที่เห็นจะได้รับการร้องขอ ด้วยโครงสร้างใหม่ระบบปฏิบัติการสามารถบอกไดรฟ์ตัวควบคุมซึ่งควรเก็บรายการไว้ในแคชซึ่งจะลดปริมาณค่าใช้จ่ายลงในตัวควบคุมไดรฟ์และปรับปรุงประสิทธิภาพ

สุดท้ายมีฟังก์ชั่นสำหรับใช้กับการตั้งค่าไดรฟ์ RAID หนึ่งในวัตถุประสงค์ของ RAID คือความซ้ำซ้อนของข้อมูล ในกรณีที่ไดรฟ์ล้มเหลวไดรฟ์อาจถูกแทนที่และข้อมูลจะถูกสร้างใหม่จากข้อมูล checksum ในสาระสำคัญพวกเขาได้สร้างกระบวนการใหม่ในมาตรฐาน SATA 3.2 ซึ่งสามารถช่วยปรับปรุงกระบวนการสร้างใหม่โดยการรับรู้ว่าข้อมูลใดเสียหายเมื่อเทียบกับสิ่งที่ไม่ใช่

การใช้งานและเหตุใดจึงไม่ติด

SATA Express ได้รับมาตรฐานอย่างเป็นทางการตั้งแต่ปลายปี 2013 แต่ก็ยังไม่เริ่มเข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์จนกว่าจะมีการเปิดตัวชิปเซ็ต Intel H97 / Z97 ในฤดูใบไม้ผลิ 2014 แม้ว่าจะมีเมนบอร์ดที่มีอินเตอร์เฟสใหม่อยู่ก็ตาม ไม่มีไดรฟ์ในขณะที่มีการเปิดตัวที่สามารถใช้อินเทอร์เฟซใหม่ได้ นี่เป็นเพราะปัญหาเกี่ยวกับการสนับสนุนระบบปฏิบัติการสำหรับการจัดคิวคำสั่งใหม่เพื่อใช้ประโยชน์จาก SATA Express อย่างเต็มที่ อย่างน้อยการใช้งานในปัจจุบันทำให้การเชื่อมต่อ SATA Express ใช้กับไดรฟ์ SATA ที่มีอยู่ วิธีนี้จะช่วยลดความยุ่งยากในการใช้งานสำหรับผู้ที่ซื้อเทคโนโลยีในขณะนี้เมื่อไดรฟ์พร้อมใช้งาน

เหตุผลที่อินเทอร์เฟซไม่ได้ติดอยู่จริงๆกับส่วนติดต่อ M.2 นี่ใช้เฉพาะสำหรับไดรฟ์ SSD ที่ใช้แฟ็กเตอร์รูปแบบขนาดเล็กที่ใช้ในคอมพิวเตอร์แล็ปท็อป แต่ยังใช้กับเดสก์ท็อป ฮาร์ดไดรฟ์ยังมีเวลาที่ยากเกินมาตรฐาน SATA M.2 มีความยืดหยุ่นมากขึ้นเล็กน้อยเพราะไม่ต้องพึ่งพาไดร์ฟที่มีขนาดใหญ่ แต่ยังสามารถใช้ช่อง PCI-Express ได้ถึงสี่ช่องซึ่งหมายถึงไดรฟ์ที่เร็วกว่า SATA Express 2 แห่ง ณ จุดนี้ผู้บริโภคอาจไม่เคยเห็น SATA Express เคยถูกนำมาใช้