Phiên bản cập nhật của SATA sẽ tăng tốc độ PC như thế nào
SATA hoặc Serial ATA là một thành công lớn khi nói đến lưu trữ máy tính. Các standadization trên giao diện cho phép dễ dàng cài đặt và khả năng tương thích giữa các máy tính và các thiết bị lưu trữ. Vấn đề là thiết kế của truyền thông serialized đã đạt đến giới hạn của nó với nhiều ổ đĩa trạng thái rắn bị giới hạn bởi hiệu suất của giao diện chứ không phải là ổ đĩa. Do đó, các tiêu chuẩn giao tiếp mới giữa máy tính và ổ lưu trữ cần được phát triển. Đây là nơi mà SATA Express bước vào để lấp đầy khoảng cách hiệu suất.
Giao tiếp SATA hoặc PCI-Express
Các thông số kỹ thuật SATA 3.0 hiện tại chỉ giới hạn ở băng thông 6.0Gbps, tương đương với 750MB / s. Bây giờ với chi phí cho giao diện và tất cả, nó có nghĩa là hiệu suất hiệu quả đã bị giới hạn chỉ 600MB / s. Nhiều thế hệ ổ đĩa trạng thái rắn hiện tại về cơ bản đã đạt tới giới hạn này và cần một dạng giao diện nhanh hơn. Đặc tả SATA 3.2 mà SATA Expess là một phần của việc giới thiệu một phương tiện giao tiếp mới giữa máy tính và thiết bị bằng cách cho phép các thiết bị chọn xem họ có muốn sử dụng phương pháp SATA hiện có hay không, đảm bảo khả năng tương thích ngược với các thiết bị cũ hơn hoặc sử dụng PCI nhanh hơn -Xe buýt nhanh.
Bus PCI-Express thường được sử dụng để giao tiếp giữa CPU và các thiết bị ngoại vi như card đồ họa, giao diện mạng, cổng USB, vv Theo chuẩn PCI-Express 3.0 hiện tại, một làn PCI-Express đơn có thể xử lý lên tới 1GB / s làm cho nó nhanh hơn so với giao diện SATA hiện tại. Đó là điều mà một làn PCI-Express có thể đạt được nhưng các thiết bị có thể sử dụng nhiều làn đường. Theo các thông số kỹ thuật của SATA Express, một ổ đĩa với giao diện mới có thể sử dụng hai làn PCI-Express (thường được gọi là x2) để có băng thông 2GB / s gấp 3 lần tốc độ SATA 3.0 trước đó.
Đầu nối SATA Express mới
Bây giờ giao diện mới cũng yêu cầu một trình kết nối mới. Nó có thể trông hơi giống nhau bởi vì đầu nối thực sự kết hợp hai đầu nối dữ liệu SATA cùng với một đầu nối hơi nhỏ hơn thứ ba tương thích với các giao tiếp dựa trên PCI-Express. Hai đầu nối SATA thực sự là cổng SATA 3.0 đầy đủ chức năng. Điều này có nghĩa là một đầu nối SATA Express duy nhất trên một máy tính có thể hỗ trợ hai cổng SATA cũ hơn. Sự cố xảy ra khi bạn muốn cắm ổ đĩa SATA Express mới hơn vào trình kết nối. Tất cả các kết nối SATA Express sẽ sử dụng toàn bộ chiều rộng cho dù ổ đĩa được dựa trên truyền thông SATA cũ hơn hoặc PCI-Express mới hơn. Vì vậy, một SATA Express có thể xử lý hai ổ SATA hoặc một ổ SATA Express.
Vậy tại sao ổ PCI Express không dựa trên PCI-Express chỉ sử dụng một đầu nối thứ ba thay vì hai cổng SATA? Điều này phải làm với thực tế là một ổ đĩa SATA Express có thể sử dụng một trong hai công nghệ, vì vậy nó cần phải có giao diện với cả hai. Thêm vào đó, nhiều cổng SATA được kết nối với một làn PCI-Express để giao tiếp với bộ vi xử lý. Bằng cách sử dụng giao tiếp PCI-Express trực tiếp với ổ đĩa SATA Express, bạn có thể ngắt kết nối với hai cổng SATA liên kết với giao diện đó một cách hiệu quả.
Giới hạn giao diện lệnh
SATA là một cách hiệu quả để truyền dữ liệu giữa thiết bị và CPU trong máy tính. Ngoài lớp này, có một lớp lệnh chạy trên đầu trang này để gửi các lệnh trên những gì cần được ghi vào và đọc từ ổ lưu trữ. Trong nhiều năm, điều này đã được xử lý bởi AHCI (Giao diện điều khiển máy chủ nâng cao). Điều này đã được chuẩn hóa đến nỗi nó chủ yếu được viết vào mọi hệ điều hành hiện có trên thị trường. Điều này có hiệu quả làm cho ổ đĩa SATA plug and play. Không cần thêm trình điều khiển. Trong khi công nghệ hoạt động tốt với công nghệ cũ hơn như ổ đĩa cứng và ổ đĩa flash USB, nó thực sự giữ SSD nhanh hơn. Vấn đề là trong khi hàng đợi lệnh AHCI có thể chứa 32 lệnh trong hàng đợi, nó vẫn chỉ có thể xử lý một lệnh duy nhất tại một thời điểm bởi vì chỉ có một hàng đợi duy nhất.
Đây là nơi bộ lệnh NVMe (Non-Volatile Memory Express) xuất hiện. Nó có tổng số 65.536 hàng đợi lệnh với khả năng giữ 65.536 lệnh trên mỗi hàng đợi. Có hiệu quả, điều này cho phép xử lý song song các lệnh lưu trữ vào ổ đĩa. Điều này không có lợi cho một ổ cứng vì nó vẫn có hiệu quả trong một lệnh duy nhất vì đầu ổ đĩa nhưng đối với ổ đĩa trạng thái rắn với nhiều chip bộ nhớ, nó có thể tăng băng thông hiệu quả bằng cách viết nhiều lệnh cho các chip và tế bào khác nhau cùng một lúc .
Điều này nghe có vẻ tuyệt vời nhưng có một chút vấn đề. Đây là công nghệ mới và kết quả là nó không được tích hợp vào hầu hết các hệ điều hành hiện có trên thị trường. Trong thực tế, hầu hết sẽ cần phải có trình điều khiển bổ sung được cài đặt vào chúng để các ổ đĩa có thể sử dụng công nghệ NVMe mới. Điều này có nghĩa là việc triển khai hiệu suất nhanh nhất đối với các ổ đĩa SATA Express có thể mất một chút thời gian vì phần mềm phải phát triển tương tự như phần giới thiệu đầu tiên của AHCI. Rất may, SATA Express cho phép các ổ đĩa sử dụng một trong hai phương pháp để bạn vẫn có thể sử dụng công nghệ mới ngay bây giờ với các trình điều khiển AHCI và có khả năng chuyển sang chuẩn NVMe mới hơn để cải thiện hiệu năng.
Một số tính năng khác được bổ sung với SATA Express thông qua SATA 3.2
Bây giờ các thông số kỹ thuật SATA mới không chỉ bổ sung thêm các phương thức giao tiếp và kết nối mới. Hầu hết trong số họ được nhắm mục tiêu đối với máy tính di động nhưng họ cũng có thể có lợi cho các máy tính không di động khác. Tính năng tiết kiệm điện đáng chú ý nhất là chế độ DevSleep mới. Về bản chất, đây là một chế độ năng lượng mới cho phép các hệ thống trong bộ nhớ gần như tắt hoàn toàn, do đó làm giảm công suất khi ở chế độ ngủ. Điều này sẽ giúp cải thiện thời gian chạy của máy tính xách tay đặc biệt bao gồm Ultrabook được thiết kế xung quanh SSD và mức tiêu thụ điện năng thấp.
Người sử dụng SSHD (ổ đĩa thể rắn lai) cũng sẽ được hưởng lợi từ các tiêu chuẩn mới khi họ đưa vào một bộ tối ưu hóa mới. Trong việc triển khai SATA hiện tại, bộ điều khiển ổ đĩa sẽ xác định những mục nào nên và không nên là bộ nhớ đệm dựa trên những gì nó thấy mang theo yêu cầu. Với cấu trúc mới, hệ điều hành về cơ bản có thể nói với bộ điều khiển ổ đĩa mà các mục cần giữ trong bộ nhớ đệm làm giảm lượng overhead trên bộ điều khiển ổ đĩa và cải thiện hiệu suất.
Cuối cùng, có một chức năng để sử dụng với các thiết lập ổ đĩa RAID . Một trong những mục đích của RAID là để dự phòng dữ liệu. Trong trường hợp hỏng ổ đĩa, ổ đĩa có thể được thay thế và sau đó dữ liệu sẽ được xây dựng lại từ dữ liệu kiểm tra. Về bản chất, họ đã xây dựng một quy trình mới trong tiêu chuẩn SATA 3.2 có thể giúp cải thiện quá trình xây dựng lại bằng cách nhận ra dữ liệu nào bị hỏng so với dữ liệu không được.
Thực hiện và tại sao nó đã không bắt
SATA Express đã trở thành tiêu chuẩn chính thức từ cuối năm 2013 nhưng chưa bắt đầu phát triển hệ thống máy tính cho đến khi phát hành chipset Intel H97 / Z97 vào mùa xuân năm 2014. Ngay cả với bo mạch chủ hiện có giao diện mới, có không có ổ đĩa tại thời điểm khởi chạy có thể sử dụng giao diện mới. Điều này có thể là do các vấn đề xung quanh hệ điều hành hỗ trợ cho hàng đợi lệnh mới để tận dụng tối đa SATA Express. Ít nhất các cài đặt hiện tại cho phép kết nối SATA Express được sử dụng với các ổ đĩa SATA hiện có. Điều này sẽ giúp dễ dàng thực hiện cho những người xảy ra để mua công nghệ ngay bây giờ khi các ổ đĩa trở nên có sẵn.
Lý do mà giao diện đã không thực sự bắt gặp trên thực sự nằm với giao diện M.2 . Điều này được sử dụng dành riêng cho các ổ đĩa trạng thái rắn sử dụng một yếu tố hình thức nhỏ hơn được sử dụng trong máy tính xách tay mà còn với các hệ thống máy tính để bàn. Ổ đĩa cứng vẫn còn một thời gian khó vượt quá tiêu chuẩn SATA. M.2 có tính linh hoạt hơn một chút vì nó không phụ thuộc vào các ổ đĩa lớn hơn nhưng cũng có thể sử dụng bốn làn PCI-Express có nghĩa là các ổ đĩa nhanh hơn hai làn SATA Express. Tại thời điểm này, người tiêu dùng có thể không bao giờ thấy SATA Express từng được thông qua.