SATA o Serial ATA ha sido un gran éxito en lo que respecta al almacenamiento de computadoras. La estandarización en la interfaz permite una fácil instalación y compatibilidad entre computadoras y dispositivos de almacenamiento. El problema es que el diseño de la comunicación serializada ha alcanzado sus límites con muchas unidades de estado sólido limitadas por el rendimiento de la interfaz en lugar de la unidad. Debido a esto, es necesario desarrollar nuevos estándares de comunicación entre una computadora y unidades de almacenamiento. Aquí es donde SATA Express interviene para llenar la brecha de rendimiento.
Comunicación SATA o PCI-Express
Las especificaciones existentes de SATA 3.0 se limitaron a solo 6.0Gbps de ancho de banda, lo que se traduce en aproximadamente 750MB / s. Ahora, con la sobrecarga para la interfaz y todo, significa que el rendimiento efectivo se restringió a solo 600 MB / s. Muchas de las generaciones actuales de unidades de estado sólido esencialmente han alcanzado este límite y necesitan algún tipo de interfaz más rápida. La especificación SATA 3.2 de la que SATA Express forma parte introdujo un nuevo medio de comunicación entre la computadora y los dispositivos al permitir que los dispositivos elijan si desean usar el método SATA existente, asegurando la compatibilidad con versiones anteriores de dispositivos más antiguos o el PCI más rápido. -Autobús express.
El bus PCI-Express se ha utilizado tradicionalmente para la comunicación entre la CPU y los dispositivos periféricos, como tarjetas gráficas, interfaces de red, puertos USB, etc. Bajo los estándares actuales PCI-Express 3.0, un solo carril PCI-Express puede manejar hasta 1 GB / s por lo que es más rápido que la interfaz SATA actual. Eso es lo que puede lograr un solo carril PCI-Express, pero los dispositivos pueden usar varios carriles. De acuerdo con las especificaciones de SATA Express, una unidad con la nueva interfaz puede usar dos carriles PCI-Express (a menudo denominados x2) para tener un ancho de banda potencial de 2GB / s, lo que hace que sea casi tres veces la velocidad de las velocidades SATA 3.0 anteriores.
El nuevo conector SATA Express
Ahora la nueva interfaz también requería un nuevo conector. Puede parecer algo similar porque el conector en realidad combina dos conectores de datos SATA junto con un tercer conector ligeramente más pequeño que se ocupa de las comunicaciones basadas en PCI-Express. Los dos conectores SATA son en realidad puertos SATA 3.0 completamente funcionales. Esto significa que un solo conector SATA Express en una computadora puede admitir dos puertos SATA más antiguos. El problema surge cuando desea conectar una nueva unidad basada en SATA Express en el conector. Todos los conectores SATA Express utilizarán todo el ancho si la unidad se basa en las comunicaciones SATA más antiguas o en el nuevo PCI-Express. Por lo tanto, un SATA Express puede manejar dos unidades SATA o una unidad SATA Express.
Entonces, ¿por qué una unidad SATA Express basada en PCI-Express simplemente usa el tercer tercer conector en lugar de los dos puertos SATA? Esto tiene que ver con el hecho de que una unidad basada en SATA Express puede usar cualquiera de las dos tecnologías, por lo que necesita tener la interfaz con ambas. Además de esto, muchos puertos SATA están vinculados a una línea PCI-Express para comunicarse con el procesador. Al utilizar la interfaz PCI-Express directamente con una unidad SATA Express, está cortando efectivamente la comunicación a los dos puertos SATA vinculados a esa interfaz de todos modos.
Limitaciones de la interfaz de comandos
SATA es efectivamente una forma de comunicar datos entre el dispositivo y la CPU en la computadora. Además de esta capa, hay una capa de comando que se ejecuta sobre esto para enviar los comandos sobre lo que se debe escribir y leer desde la unidad de almacenamiento. Durante años, esto ha sido manejado por AHCI (Interfaz de controlador de host avanzado). Esto ha sido tan estandarizado que está esencialmente escrito en cada sistema operativo actualmente en el mercado. Esto efectivamente hace que las unidades SATA se conecten y funcionen. No se necesitan controladores adicionales. Si bien la tecnología funcionó bien con una tecnología más antigua y más lenta, como los discos duros y las unidades flash USB, en realidad retiene los SSD más rápidos. El problema es que, si bien la cola de comandos AHCI puede contener 32 comandos en la cola, solo puede procesar un solo comando a la vez porque solo hay una cola.
Aquí es donde entra el conjunto de comandos NVMe (Non-Volatile Memory Express). Cuenta con un total de 65,536 colas de comandos, cada una con la capacidad de contener 65,536 comandos por cola. Efectivamente, esto permite el procesamiento paralelo de los comandos de almacenamiento a la unidad. Esto no es beneficioso para un disco duro, ya que aún está efectivamente limitado a un solo comando debido a los cabezales de la unidad, pero para unidades de estado sólido con sus múltiples chips de memoria, puede aumentar su ancho de banda efectivamente escribiendo múltiples comandos en diferentes chips y células simultáneamente.
Esto puede sonar bien, pero hay un pequeño problema. Esta es una tecnología nueva y, como resultado, no está integrada en la mayoría de los sistemas operativos existentes en el mercado. De hecho, la mayoría tendrá que tener instalados controladores adicionales para que las unidades puedan usar la nueva tecnología NVMe. Esto significa que la implementación del rendimiento más rápido para las unidades SATA Express puede llevar algún tiempo, ya que el software tiene que madurar de manera similar a la primera introducción de AHCI. Afortunadamente, SATA Express permite que las unidades usen cualquiera de los dos métodos para que aún pueda usar la nueva tecnología ahora con los controladores AHCI y, posiblemente, pasar a los nuevos estándares NVMe más adelante para mejorar el rendimiento, aunque probablemente sea necesario volver a formatear la unidad.
Otras características añadidas con SATA Express a través de SATA 3.2 Especificaciones
Ahora las nuevas especificaciones SATA agregan más que solo los nuevos métodos de comunicación y el conector. La mayoría de ellos están dirigidos a computadoras móviles, pero también pueden beneficiar a otras computadoras no móviles.La característica de ahorro de energía más notable es un nuevo modo DevSleep. Este es esencialmente un nuevo modo de energía que permite que los sistemas en el almacenamiento se apaguen casi por completo, lo que reduce el consumo de energía cuando está en modo de suspensión. Esto debería ayudar a mejorar los tiempos de funcionamiento de las computadoras portátiles especiales, incluidos los Ultrabooks diseñados en torno a SSD y bajo consumo de energía.
Los usuarios de SSHD (unidades híbridas de estado sólido) también se beneficiarán de los nuevos estándares, ya que han implementado un nuevo conjunto de optimizaciones. En las implementaciones actuales de SATA, el controlador de la unidad determinaría qué elementos deben y no deben ser caché en función de lo que ve que se solicita. Con la nueva estructura, el sistema operativo esencialmente podría decirle al controlador de la unidad qué elementos debe tener en la caché, lo que reduce la sobrecarga en el controlador de la unidad y mejora el rendimiento.
Finalmente, hay una función para usos con configuraciones de unidad RAID. Uno de los propósitos de RAID es la redundancia de datos. En el caso de una falla en la unidad, la unidad podría reemplazarse y luego los datos se reconstruirían a partir de los datos de la suma de control. En esencia, han construido un nuevo proceso en los estándares SATA 3.2 que puede ayudar a mejorar el proceso de reconstrucción al reconocer qué datos están dañados frente a los que no lo están.
Implementación y por qué no ha captado
SATA Express ha sido un estándar oficial desde finales de 2013, pero no ha comenzado a abrirse camino en los sistemas informáticos hasta el lanzamiento de los chipsets Intel H97 / Z97 en la primavera de 2014. Incluso con las placas base que ahora cuentan con la nueva interfaz, No hay unidades en el momento del lanzamiento que puedan utilizar la nueva interfaz. Esto es probable debido a los problemas que rodean al soporte del sistema operativo para que la nueva cola de comandos aproveche al máximo SATA Express. Al menos las implementaciones actuales permiten que los conectores SATA Express se utilicen con las unidades SATA existentes. Esto debería ayudar a facilitar la implementación para aquellos que compren la tecnología ahora, una vez que las unidades estén disponibles.
La razón por la que la interfaz no se ha activado realmente reside en la interfaz M.2. Esto se usa exclusivamente para unidades de estado sólido que usan un factor de forma más pequeño que se usa en computadoras portátiles pero también en sistemas de escritorio. Los discos duros aún tienen dificultades para superar los estándares SATA. M.2 tiene un poco más de flexibilidad porque no depende de las unidades más grandes, sino que también puede usar cuatro líneas PCI-Express, lo que significa unidades más rápidas que las dos líneas de SATA Express. En este punto, es posible que los consumidores nunca vean la adopción de SATA Express.
