SATA ou Serial ATA a été un énorme succès en matière de stockage informatique. La normalisation de l'interface permet une installation facile et la compatibilité entre ordinateurs et périphériques de stockage. Le problème est que la conception de la communication sérialisée a atteint ses limites, de nombreux disques SSD étant bloqués par les performances de l'interface plutôt que par le disque. Pour cette raison, de nouvelles normes de communication entre un ordinateur et les lecteurs de stockage devaient être développées. C'est ici que SATA Express intervient pour combler les lacunes de performances.
Communication SATA ou PCI-Express
Les spécifications SATA 3.0 existantes étaient limitées à une bande passante de 6,0 Gbps, soit environ 750 Mo / s. Maintenant, avec les frais généraux pour l'interface et tout le reste, cela signifie que les performances effectives ont été limitées à 600 Mo / s. La plupart des générations actuelles de disques SSD ont essentiellement atteint cette limite et nécessitent une interface plus rapide. La spécification SATA 3.2, dont SATA Express fait partie, a introduit un nouveau moyen de communication entre l'ordinateur et les périphériques en permettant aux périphériques de choisir s'ils souhaitent utiliser la méthode SATA existante, en assurant la compatibilité avec les périphériques plus anciens, ou en utilisant la technologie PCI -Bus express.
Le bus PCI-Express est traditionnellement utilisé pour la communication entre la CPU et les périphériques tels que les cartes graphiques, les interfaces réseau, les ports USB, etc. Selon les normes PCI-Express 3.0 en vigueur, une seule voie PCI-Express peut gérer jusqu'à 1 Go. / s le rendant plus rapide que l’interface SATA actuelle. C’est ce que peut réaliser une seule voie PCI-Express, mais les périphériques peuvent utiliser plusieurs voies. Selon les spécifications SATA Express, un lecteur doté de la nouvelle interface peut utiliser deux voies PCI-Express (souvent appelées x2) pour disposer d'une bande passante potentielle de 2 Go / s, soit une vitesse presque trois fois supérieure à celle des vitesses SATA 3.0 précédentes.
Le nouveau connecteur SATA Express
Maintenant, la nouvelle interface nécessitait également un nouveau connecteur. Cela peut sembler un peu similaire, car le connecteur combine en fait deux connecteurs de données SATA et un troisième connecteur légèrement plus petit qui traite des communications basées sur le PCI-Express. Les deux connecteurs SATA sont en réalité des ports SATA 3.0 entièrement fonctionnels. Cela signifie qu'un seul connecteur SATA Express sur un ordinateur peut prendre en charge deux anciens ports SATA. Le problème survient lorsque vous souhaitez connecter un lecteur SATA Express plus récent au connecteur. Tous les connecteurs SATA Express utiliseront toute la largeur, que le lecteur soit basé sur les anciennes communications SATA ou sur le nouveau PCI-Express. Ainsi, un SATA Express peut gérer deux lecteurs SATA ou un lecteur SATA Express.
Alors, pourquoi un lecteur SATA Express basé sur PCI-Express n'utilise-t-il pas simplement le troisième connecteur unique plutôt que les deux ports SATA? Cela tient au fait qu'un disque basé sur SATA Express peut utiliser l'une ou l'autre technologie, il doit donc avoir une interface avec les deux. De plus, de nombreux ports SATA sont liés à une voie PCI-Express pour communiquer avec le processeur. En utilisant l'interface PCI-Express directement avec un lecteur SATA Express, vous coupez efficacement la communication avec les deux ports SATA reliés à cette interface.
Limitations de l'interface de commande
SATA est un moyen efficace de communiquer des données entre le périphérique et le processeur de l'ordinateur. En plus de cette couche, une couche de commandes s’exécute pour envoyer les commandes sur ce qui doit être écrit et lu sur le lecteur de stockage. Pendant des années, cela a été géré par AHCI (Advanced Host Controller Interface). Cela a été tellement standardisé qu'il est essentiellement écrit dans tous les systèmes d'exploitation actuellement sur le marché. Cela rend effectivement les disques SATA plug and play. Aucun pilote supplémentaire n'est nécessaire. Alors que la technologie fonctionnait bien avec les technologies plus anciennes plus lentes telles que les disques durs et les clés USB, elle retient vraiment les SSD plus rapides. Le problème est que, bien que la file d'attente de commandes AHCI puisse contenir 32 commandes, elle ne peut toujours traiter qu'une seule commande à la fois car il n'y a qu'une seule file d'attente.
C’est là que le jeu de commandes NVMe (Mémoire Non-Volatile Express) entre en jeu. Il contient un total de 65 536 files d’attente, chacune pouvant contenir 65 536 commandes par file. Effectivement, cela permet un traitement en parallèle des commandes de stockage sur le lecteur. Cela n’est pas avantageux pour un disque dur car il est toujours limité à une seule commande à cause des têtes de lecteurs, mais pour les disques à semi-conducteurs dotés de leurs multiples mémoires, il peut effectivement augmenter leur bande passante en écrivant plusieurs commandes sur des puces différentes. cellules simultanément.
Cela peut sembler bon mais il y a un petit problème. Il s’agit d’une nouvelle technologie qui n’intègre pas la plupart des systèmes d’exploitation existants sur le marché. En fait, la plupart des pilotes devront être équipés de pilotes supplémentaires pour leur permettre d’utiliser la nouvelle technologie NVMe. Cela signifie que le déploiement des performances les plus rapides pour les disques SATA Express peut prendre un certain temps, car le logiciel doit mûrir de manière similaire à la première introduction de AHCI. Heureusement, SATA Express autorise les lecteurs à utiliser l’une ou l’autre des méthodes, de sorte que vous pouvez toujours utiliser la nouvelle technologie avec les pilotes AHCI et passer éventuellement aux normes NVMe les plus récentes pour améliorer les performances, bien que le disque soit reformaté.
Autres fonctionnalités ajoutées avec SATA Express via les spécifications SATA 3.2
Désormais, les nouvelles spécifications SATA ajoutent plus que les nouvelles méthodes de communication et le nouveau connecteur. La plupart d'entre eux sont destinés aux ordinateurs mobiles, mais ils peuvent également bénéficier à d'autres ordinateurs non mobiles.La fonction d'économie d'énergie la plus notable est le nouveau mode DevSleep. Il s’agit essentiellement d’un nouveau mode d’alimentation qui permet aux systèmes stockés de s’éteindre presque complètement, ce qui réduit la consommation électrique en mode veille. Cela devrait contribuer à améliorer les temps de fonctionnement des ordinateurs portables spéciaux, y compris les Ultrabooks conçus autour des SSD et à faible consommation d'énergie.
Les utilisateurs de disques durs hybrides SSHD (SSD) bénéficieront également des nouvelles normes car ils ont mis en place un nouvel ensemble d'optimisations. Dans les implémentations SATA actuelles, le contrôleur de lecteur déterminerait quels éléments devraient et ne devraient pas être mis en cache en fonction de ce qu'il voit apporter apporté. Avec la nouvelle structure, le système d’exploitation pouvait essentiellement indiquer au contrôleur de lecteur les éléments qu’il devait conserver dans le cache, ce qui réduirait les frais généraux du contrôleur de lecteur et améliorerait les performances.
Enfin, il existe une fonction pour les utilisations avec les configurations de lecteur RAID. L'un des objectifs du RAID est la redondance des données. En cas de panne de lecteur, le lecteur pourrait être remplacé, puis les données seraient reconstruites à partir des données de somme de contrôle. En substance, ils ont créé un nouveau processus dans les normes SATA 3.2 qui peut aider à améliorer le processus de reconstruction en reconnaissant les données endommagées par rapport à celles qui ne le sont pas.
Mise en œuvre et pourquoi il n'a pas été attrapé
La norme SATA Express est une norme officielle depuis la fin de 2013, mais elle n’a commencé à faire son chemin dans les systèmes informatiques que depuis la sortie des jeux de puces Intel H97 / Z97 au printemps 2014. Même avec les cartes mères maintenant dotées de la nouvelle interface, aucun lecteur au moment du lancement ne peut utiliser la nouvelle interface. Cela est probablement dû aux problèmes liés à la prise en charge par le système d'exploitation de la nouvelle mise en file d'attente des commandes afin de tirer pleinement parti de SATA Express. Au moins, les implémentations actuelles permettent aux connecteurs SATA Express d’être utilisés avec des disques SATA existants. Cela devrait aider à faciliter la mise en œuvre pour ceux qui achètent la technologie dès que les disques seront disponibles.
L’interface M.2 est la raison pour laquelle l’interface n’a pas vraiment attiré l’attention. Ceci est utilisé exclusivement pour les disques SSD qui utilisent un facteur de forme plus petit que celui utilisé dans les ordinateurs portables mais également dans les systèmes de bureau. Les disques durs ont encore du mal à dépasser les normes SATA. Le M.2 offre un peu plus de flexibilité car il ne repose pas sur des disques plus gros, mais peut également utiliser quatre voies PCI-Express, ce qui signifie des disques plus rapides que les deux voies de SATA Express. À ce stade, les consommateurs ne verront peut-être jamais le SATA Express être adopté.
