SATA или Serial ATA добились востребования в файловых хранилищах компьютера. Стандартизация интерфейса обеспечивает простоту установки и совместимость между компьютерами и устройствами хранения. Проблема состоит в достижении предела пропускной способности популярного SATA.
SATA или Serial ATA добились востребования в файловых хранилищах компьютера. Стандартизация интерфейса обеспечивает простоту установки и совместимость между компьютерами и устройствами хранения. Проблема состоит в достижении предела пропускной способности популярного SATA . И многие твердотельные накопители ограничены производительностью интерфейса, а не накопителя. Из-за этого необходимо было разработать новые стандарты связи между компьютером и накопителями. SATA Express, это современная разработка, которая улучшит производительность.
SATA или PCI-Express соединение
Существующие спецификации SATA 3.0 были ограничены пропускной способностью всего 6,0 Гбит/с, что соответствует примерно 750 МБ/с. Теперь с накладными расходами на интерфейс и остальные моменты. Это означает, что эффективная производительность была ограничена только 600 МБ/с.
PCI SATA концентратор расширяет свои разъемы. И добавляет такие как IDE, или другие
Многие из нынешних поколений твердотельных накопителей достигли этого предела и нуждаются в некоторой форме более быстрого интерфейса. Спецификация SATA 3.2, частью которой считается SATA Express, представляет новое средство связи между компьютером и устройствами, позволяя устройствам выбирать, использовать ли существующий метод SATA, обеспечивая обратную совместимость со старыми устройствами или использовать быструю PCI Sata.
Шина PCI-Express традиционно использовалась для связи между процессором и периферийными устройствами, такими как графические карты, сетевые интерфейсы, порты USB и т.д.
Стандартный PCI Express куда подключаются видеокарты
С действующими стандартами PCI-Express 3.0, одна линия слота PCI-Express может обрабатывать до 1 гб/с делает это быстрее, чем текущий интерфейс SATA. Этого не возможно достичь на одной линия PCI-Express, но устройства могут использовать несколько линий. Согласно спецификациям SATA Express, накопитель с новым интерфейсом может использовать две линии PCI-Express (часто называемые x2), чтобы иметь потенциальную полосу пропускания 2 гб/с, что почти в три раза превышает скорость предыдущих SATA 3.0.
Новый разъем SATA Express
Теперь новый интерфейс также требует нового разъема. Это может выглядеть несколько похоже, потому что разъем фактически объединяет два разъема данных SATA вместе с третьим немного меньшим разъемом, который имеет общее с коммуникациями на основе PCI-Express. Два разъема SATA на считаются полностью функциональными портами SATA 3.0. Один разъем SATA Express на компьютере может поддерживать два старых порта SATA. Проблема возникает, когда вы хотите подключить в разъем более новый накопитель на основе SATA Express. Все разъемы SATA Express будут использовать доступную ширину независимо от того, использует ли диск старую связь SATA или новую PCI-Express. Один SATA Express может обрабатывать либо два диска SATA, либо один диск SATA Express.
Для подключения 1 кабеля от Express, нужно 2 SATA разъема
Так почему же диск SATA Express на основе PCI-Express не использует только один третий разъем, а не два порта SATA? Это связано с тем, что накопитель на основе SATA Express может использовать любую технологию, поэтому он должен иметь интерфейс с обеими. Многие порты SATA связаны с линией PCI-Express для связи с процессором. Используя интерфейс PCI-Express напрямую с диском SATA Express, вы в используете два порта SATA на материнской плате.
Ограничения интерфейса команд
SATA — это эффективный способ передачи данных между устройством и процессором в компьютере. В дополнение к этому, сверху работает диспетчер задач для отправки команд на то, что должно быть записано и прочитано с накопителя. В течение многих лет это обрабатывалось AHCI (Advanced Host Controller Interface). Это было настолько стандартизировано, что в основном записано внутри каждой операционной системы в настоящее время на рынке. Это эффективно делает диски SATA как "подключи и играй". Никаких дополнительных драйверов не требуется. Но эта технология хорошо работала со старыми более медленными технологиями, такими как жесткие диски и USB-накопители, она действительно сдерживает более быстрые твердотельные накопители. Проблема в том, что, очередь задач AHCI может содержать 32 команды в очереди, а обрабатывать только одну команду за раз, поскольку существует только одна очередь.
Это NVMe SSD накопитель с подключением в интерфейс M2
Стандартный SATA кабель
Есть небольшая проблема. Это новая технология, и в результате она не встроена в большинство существующих на рынке операционных систем. Большинству потребуется установить в них дополнительные драйверы, чтобы диски могли использовать новую технологию NVMe. Развертывание быстрой производительности для дисков SATA Express может занять некоторое время, так как программное обеспечение должно стать более зрелым, как в первом представлении AHCI. Но SATA Express позволяет дискам использовать любой из этих двух методов. Поэтому вы все еще можете использовать новую технологию сейчас с драйверами AHCI и, возможно перейти к более новым стандартам NVMe для повышения производительности, или потребуется переформатировать диск.
Функции, добавленные в SATA Express через SATA 3.2
Теперь новые спецификации SATA добавляют больше, чем просто новые методы связи и разъем. Большинство из них нацелены на мобильные компьютеры, но они могут принести пользу другим не мобильным компьютерам. Заметная функция энергосбережения — это новый режим DevSleep. Это новый режим питания, который позволяет системам в хранилище практически полностью отключаться, что снижает потребление энергии в режиме ожидания. Это должно помочь улучшить время работы специальных ноутбуков, в том числе ультрабуков, разработанных на основе SSD дисков, и с низким энергопотреблением.
Режим дисков изменяют в настройках BIOS
Пользователи SSHD (твердотельные гибридные накопители) также получат выгоду от новых стандартов, поскольку они внедрили новый набор оптимизаций. В текущих реализациях SATA контроллер накопителя будет определять, какие элементы должны и не должны кэшироваться, основываясь на том, что он видит, как запрашивается. Благодаря новой структуре операционная система может по существу сообщать контроллеру накопителя, какие элементы он должен хранить в кэше, что уменьшает количество служебных данных на контроллере накопителя и повышает производительность.
Технология жестких дисков — RAID
Есть функция для использования с настройками дисков RAID. Одной из целей RAID считается избыточность данных. В случае отказа диска его можно заменить, а затем данные будут восстановлены из данных контрольной суммы. Они создали новый процесс в стандартах SATA 3.2, который может улучшить процесс восстановления, распознавая, какие данные повреждены, а какие нет.
Реализация и почему этого не произошло
SATA Express считают официальным стандартом с конца 2013 года, но он не начал проникать в компьютерные системы до выпуска чипсетов Intel H97/Z97 весной 2014 года. Даже с материнскими платами, имеется новый интерфейс, но на момент запуска нет дисков, которые могут использовать новую технологию. Это связано с поддержкой операционной системой новой очереди команд, чтобы в полной мере использовать SATA Express. Текущие реализации позволяют использовать разъемы SATA Express с существующими дисками SATA. Это поможет упростить внедрение для тех, кто приобрел технологию сейчас, когда диски станут доступны.
Подключение в M2, осуществляется с задвигом
Причина того, что интерфейс не стал популярным, считается интерфейс M2. Это используется исключительно для твердотельных накопителей, которые имеют меньший форм-фактор, и используется в ноутбуках, но также и в настольных системах. Жестким дискам по-прежнему не хватает стандартов SATA. M.2 обладает большей гибкостью, поскольку не зависит от более крупных дисков, но может использовать четыре линии PCI-Express, что означает более быстрые диски, чем две линии SATA Express. На этом этапе потребители могут никогда не увидеть, что SATA Express будет принят.
SSD накопители с интерфейсом PCI-Express являются технологически более совершенными чем диски с интерфейсом SATA. Но это не означает, что вам, как пользователю, необходимо тотчас же выкинуть все старые SATA накопители. В этой статье разберёмся со слабыми и сильными сторонами твердотельных накопителей SSD с обоими интерфейсами. Рассмотрим в чем их различия и на какие именно параметры следует обратить внимание при выборе того или иного SSD.
Особенности PCI-Express SSD
Какие именно технологии применяются в PCI-Express SSD, что на самом деле делает их более совершенными по сравнению с SATA SSD? Почему они гораздо дороже, неужели они намного производительнее своих SATA аналогов? Да, это так, но давайте рассмотрим каждый аспект по порядку.
Интерфейс PCI-Express (Peripheral Component Interconnect Express) – это средство взаимодействия устройства с материнской платой, состоящее из контроллера шины и слота. Он является более скоростным интерфейсом подключения устройств к материнской плате, чем SATA. На данный момент выпускается огромное количество устройств, поддерживающих этот разъем: WiFi-карты, WiMax-карты, GSM-модемы, GPS-приемники, Контроллеры USB (2.0 или 3.0), SATA (I, II или III), Контроллер COM-портов (RS232) и так далее. По умолчанию, все современные видеокарты подключаются именно через него. Потому что, являются очень требовательными к скорости обработки и передачи огромных объемов данных. Современные компьютерные игры имеют умопомрачительные спецэффекты и выглядят просто потрясающе, а для этого ПК необходимо почти мгновенно обрабатывать и передавать значительные объемы графических данных от процессора к видеокарте и обратно.
До появления технологии SSD не было никакой необходимости использовать шину PCI-Express для подключения жестких дисков, по причине их небольшой скорости обработки данных. Такой скоростью могли похвастаться только RAID массивы. Но в наше время PCI-Express не просто можно а и нужно использовать для жестких дисков.
PCI-Express 3.0 имеет эффективную скорость передачи данных 985 Мб/с на полосу. Устройства, поддерживающие шину PCI-Express, могут работать на 1, 4, 8 или 16 полосах (контактах). Таким образом, максимальная скорость передачи данных на 16-ти полосах потенциально составит 15,76 ГБ/с, против максимальных 6 ГБ/с на интерфейсе SATA3. То есть, если подключить SSD диск с 16-тью полосами в слот PCI-Express 3.0 х16, то вы как пользователь, получите прирост скорости обработки данных в 2,5 раза! Теоретически – это возможно, но практически вы просто не купите SSD накопитель потребительского уровня с таким количеством каналом передачи данных. А если вы захотите использовать коммерческие версии жестких дисков SSD, то это будет стоить просто заоблачных денег!
Обычные SSD твердотельные накопители потребительского уровня имеют от 2-х до 4-х потоков, а это означает что, максимальная скорость передачи данных не превышает 3,94 ГБ/с. К тому же, вы сможете заметить какую-либо разницу только при передаче огромных файлов, например, образов Blu Ray дисков (40-50 ГБ). Допустим, вы играете в компьютерную игру и хотите значительно сократить время ее загрузки, или время между сменой локаций, то оба SSD жёстких диска, как PCI-Express так и SATA, покажут себя во всей красе.
К тому же, как показывает практика, твердотельные накопители с интерфейсом PCI-Express имеют одну нехорошую конструктивную особенность, они расходуют больше энергии чем SATA SSD.
Если вы используете свои ноутбук для сёрфинга в Интернете, работаете в Google Docs или других онлайн-приложениях, просматриваете почту или выполняете задачи, которые сильно нагружают процессор и оперативную память, то вы не почувствуете разницы между дисками. Разница будет видна только при выполнении задач, требующих скоростной передачи больших объёмов данных. Следовательно, устройство будет потреблять гораздо больше энергии и, соответственно, значительно быстрее будет расходовать батареи ноутбука.
Ещё есть замечания относительно AHCI против NVMe. Если вам придётся выбирать между этими двумя стандартами, я настоятельно рекомендую выбрать именно NVMe. Стандарт AHCI гораздо старше и был разработан специально для обычных SATA HDD жестких дисков, а это означает, что PCI-Express SSD, использующий этот стандарт, не сможет работать на максимально возможных скоростях. Напротив, NVMe достаточно новый стандарт и был разработан именно под использование интерфейса PCI-Express. Естественно, он поможет раскрыть весь потенциал твердотельного накопителя.
Особенности SATA SSD
Интерфейс SATA (Serial ATA) – это, разработанный ещё в 2003 году, стандартный интерфейс подключения жестких дисков к материнской плате, он используется как для SSD, так и для обычных жестких дисков, а также CDDVDBlueRay устройств.
С 2003 года он отлично зарекомендовал себя как один из наиболее широко используемых типов подключения запоминающих устройств на сегодняшний день. SATA SSD имеют более лучшую аппаратную совместимость, То есть, их можно установить в любой ПК, поддерживающий интерфейс SATA, не опасаясь каких-либо проблем. Он гарантированно будет работать с любым настольным ПК или ноутбуком, которые находятся у вас прямо сейчас, даже если им уже больше 10-ти лет.
При этом, у SATA SSD немного худшая относительная производительность, по сравнению с PCI-Express SSD. На данный момент, интерфейс SATA 3.0 является самым распространённым для SSD дисков, их максимальная скорость передачи данных составляет всего 6 Гбит/с, а это 750 Мбайт/с. Но, из-за дополнительной нагрузки, возникающей при кодированиидекодировании данных для передачи, настоящая скорость не превышает 4,8 Гбит/с, а это всего 600 Мбайт/с. Проигрыш в скорости очевиден. Несмотря на то, что 600 Мбайт/с – это все равно очень быстро, но SATA SSD и близко не приближаются к скорости передачи данных через интерфейс PCI-Express.
Однако, для обычных пользователей скорость SATA SSD более чем достаточна. Чтобы показать это более наглядно приведу такой пример: обычный SATA SSD накопитель передаёт всю информацию, хранящуюся на целом CD диске каждую секунду!
К тому же, что не менее важно, твердотельные накопители с интерфейсом SATA значительно дешевле, чем собратья с интерфейсом PCI-Express. С учётом того, что пользователь при решении обычных задач на ПК не почувствует разницы между накопителями, то вопрос цены – является самым важным фактором для большинства пользователей. Разница в цене может колебаться в несколько раз. Похожую разницу, мы можем наблюдать и между обычными HDD накопителями и SSD дисками.
Для примера, рассмотрим два SSD диска:
- Samsung 860 EVO 500 Gb SATA SSD,
- Samsung 970 EVO 500 GB PCIe SSD.
Хотя они имеют одинаковый точный объём в 500 Гбайт, но твердотельный накопитель с интерфейсом SATA почти в двое дешевле чем PCI-Express собрат. Такое соотношение цен будет верно практически для всех SSD дисков одинакового объёма. К тому же, SATA накопители более экономичны и потребляю значительно меньше электроэнергии, что немаловажно для ноутбуков.
Что такое форм-факторы M.2 и U.2?
M.2 и U.2 – являются стандартами форм-фактора SSD дисков, которые определяют форму, размеры и внешний вид самих устройств. Оба стандарта используют для проектирования и производства как SATA так и PCI-Express твердотельных накопителей. Формат M.2 более распространён и используется более продолжительное время, поэтому, если вы не знаете какой форм-фактор выбрать, берите M.2 – не ошибётесь. Форм-фактор U.2 в основном используется для производства SSD дисков от компании Intel 750-й серии, а других вы по большому счёту и не найдёте на рынке, другие производители считают его менее удачным чем другой.
SATA SSD изготовленные в формате M.2 являются такими же производительными как и обычные SATA SSD. Но, при использовании формата M.2 для SATA твердотельного накопителя, диск будет ограничен 4-мя полосами передачи данных. Как правило, этого более чем достаточно для большинства пользователей. К тому же, SSD диски с 4-мя полосами передачи данных более распространены, чем с 2-мя полосами. Так как, они не намного дороже, а скорость в 2 раза быстрее. На рынке широко представлены переходники, которые превращают разъём M.2 в U.2 и наоборот, но такие адаптеры могут дополнительно ограничивать скорость передачи данных SSD.
Что же лучше выбрать SATA или PCI-Express?
В любом случае, если вы собираетесь покупать новый жесткий диск, то им однозначно должен быть именно SSD. Если ваш бюджет ограничен, то ваш выбор это SATA SSD.
Если же вы занимаетесь обработкой видео или имеете дело с большими объёмами данных каждый день, или же собираете супер-пупер игрового монстра, то вам следует присмотреться к PCI-Express SSD. Оба варианта удобно использовать в форм-факторе M.2. Любые твердотельные накопители как SATA, так и PCI-Express в несколько раз быстрее чем стандартные HDD, поэтому вы не ошибётесь в любом случае.
В процессе работы с SSD дисками вам желательно получить сведения о таких функциях как TRIM, об особенностях модулей памяти SLCMLCTLC. Также, крайне желательно, установить специальное ПО от производителя вашего SSD. В нём вы найдёте всю нужную информацию о диске, прогноз стабильной работы диска, а также несколько полезных функций.
↑ следующая новость | предыдущая новость ↓
SATA Express – интерфейс подключения жестких дисков и SSD накопителей к материнской плате. Поддерживает хост-идентификацию возможностей устройства. Программно совместим с SATA, но в качестве несущего интерфейса используется PCI Express. Конструктивно представляет собой два рядом расположенных в длину SATA порта и разъем PCI-E, что позволяет использовать как накопители с интерфейсом SATA, так и непосредственно накопители, изначально поддерживающие SATA Express.
Интерфейс SATA Express поддерживает как PCI Express-, так и SATA-устройства хранения данных, при этом используется несколько линий PCI Express и два порта SATA 6 GB/s, через тот же разъем SATA Express. Используемые линии PCI Express обеспечивают для подключения накопителей «чистый» PCI Express, без каких-либо дополнительных контроллеров. В качестве дополнительного преимущества выбор PCI Express позволяет использовать несколько линий PCI Express различных версий для увеличения полосы пропускания. Например, с помощью двух линий PCI Express 2.0 обеспечивается пропускная способность 1000 МБ/с, а при использовании двух линий PCI Express 3.0 она возрастает до 1969 МБ/с. Если же подключать накопители к SATA 6GB/s, максимальная пропускная способность не превышает 600 МБ/с.
SATA Express поддерживает следующие типы подключения накопителей:
Используется для обеспечения обратной совместимости при использовании накопителей с интерфейсом SATA 6GB/s. Возможно подключение до двух накопителей к одному разъему. Имеет самую низкую пропускную способность при использовании SATA Express, равную 600 МБ/с.
SATA Express через AHCI
Используется для подключения PCI Express SSD через драйвер AHCI. Реализует совместимость таких накопителей с устаревшими операционными системами, но серьезно ограничивает производительность накопителей.
SATA Express через NVMe
Используется для подключения PCI Express SSD через драйвер NVMe. Логический интерфейс NVM Express был разработан с нуля с учетом низких задержек и высокого параллелизма твердотельных накопителей с интерфейсом PCI Express, а также широкой распространенности многоядерных процессоров.