Serial ATA é usado para armazenamento de computador. A interface padrão permite fácil instalação e compatibilidade entre computadores e dispositivos de armazenamento. O design de comunicação serializada atingiu seus limites, com muitas unidades de estado sólido limitadas pelo desempenho da interface em vez da unidade. Novos padrões de comunicação entre um computador e unidades de armazenamento chamados SATA Express preenchem a lacuna.
SATA ou comunicação PCI Express
As especificações SATA 3.0 existentes são limitadas a 6,0 Gbps de largura de banda, o que se traduz em aproximadamente 750 MB/s. Com overhead para a interface, o desempenho efetivo é restrito a 600 MB/s. Muitas gerações atuais de unidades de estado sólido atingiram esse limite e precisam de alguma forma de interface mais rápida.
A especificação SATA 3.2, da qual o SATA Express faz parte, é um novo padrão de comunicação entre o computador e os dispositivos. Ele permite que os dispositivos escolham o método SATA existente, garantindo compatibilidade com dispositivos mais antigos, ou usem o barramento PCI Express mais rápido.
O barramento PCI Express é comumente usado para comunicação entre a CPU e dispositivos periféricos, como placas gráficas, interfaces de rede e portas USB. Sob os atuais padrões PCI Express 3.0, uma única via PCI Express suporta até 1 GB/s, tornando-a mais rápida que a interface SATA atual.
Os dispositivos usam mais de uma pista, no entanto. De acordo com as especificações do SATA Express, uma unidade com a nova interface pode usar duas pistas PCI Express (geralmente chamadas de x2) para atingir uma largura de banda potencial de 2 GB/s. Esta interface torna a largura de banda quase três vezes a velocidade do hardware SATA 3.0 anterior.
O novo conector SATA Express
A nova interface requer um novo conector. Ele combina dois conectores de dados SATA com um terceiro conector menor, que lida com as comunicações baseadas em PCI Express. Os dois conectores SATA são portas SATA 3.0 totalmente funcionais. Um único conector SATA Express em um computador pode suportar duas portas SATA mais antigas. Todos os conectores SATA Express usam a largura total, seja a unidade baseada nas comunicações SATA anteriores ou no PCI-Express mais recente. Assim, um SATA Express lida com duas unidades SATA ou uma unidade SATA Express.
Como uma unidade baseada em SATA Express pode usar qualquer uma das tecnologias, ela deve fazer interface com ambas, portanto, usa as duas portas em vez de uma terceira alternativa, uma. Além disso, muitas portas SATA se conectam a uma pista PCI Express para se comunicar com o processador. O uso da interface PCI Express com uma unidade SATA Express desativa a comunicação com as duas portas SATA vinculadas a essa interface.
Limitações da Interface de Comando
SATA comunica dados entre o dispositivo e a CPU. Além dessa camada, uma camada de comando é executada no topo. A camada de comando envia os comandos sobre o que escrever e ler da unidade de armazenamento. Durante anos, esse processo foi tratado pela Advanced Host Controller Interface. Está escrito em todos os sistemas operacionais atualmente no mercado, efetivamente tornando os drives SATA plug and play. Nenhum driver extra é necessário.
Embora a tecnologia tenha funcionado bem com tecnologias mais antigas e mais lentas, como discos rígidos e unidades flash USB, ela retém SSDs mais rápidos. Embora a fila de comandos AHCI possa conter 32 comandos, ela só pode processar um único comando por vez porque há apenas uma única fila.
É aqui que entra o conjunto de comandos Non-Volatile Memory Express. Ele apresenta 65.536 filas de comandos, cada uma com capacidade para armazenar 65.536 comandos por fila. Isso permite o processamento paralelo de comandos de armazenamento para a unidade. Isso não é benéfico para um disco rígido, pois é limitado a um único comando por causa das cabeças da unidade. No entanto, para unidades de estado sólido com vários chips de memória, ele pode aumentar a largura de banda gravando vários comandos em diferentes chips e células simultaneamente.
Esta é uma tecnologia nova e não está incorporada na maioria dos sistemas operacionais do mercado. Muitos sistemas operacionais precisam de drivers adicionais instalados nas unidades para que as unidades possam usar a nova tecnologia NVMe. A implantação do desempenho mais rápido para unidades SATA Express pode levar algum tempo.
SATA Express suporta qualquer um dos dois métodos. Você pode usar a nova tecnologia com os drivers AHCI e potencialmente migrar para os padrões NVMe mais recentes para melhorar o desempenho, o que pode exigir que a unidade seja reformatada.
Outros recursos do SATA 3.2 Specs
As novas especificações SATA adicionam mais do que os novos métodos de comunicação e conectores. A maioria é direcionada a computadores móveis, mas pode beneficiar outros computadores não móveis.
O recurso de economia de energia mais notável é o modo DevSleep. É um novo modo de energia que permite que os sistemas no armazenamento quase hibernem. Este modo reduz o consumo de energia no modo de suspensão para melhorar os tempos de execução de laptops especiais, incluindo os Ultrabooks projetados para SSDs e baixo consumo de energia.
Unidades híbridas de estado sólido também se beneficiam dos novos padrões, pois os padrões adicionaram um novo conjunto de otimizações. Nas implementações SATA atuais, o controlador da unidade determina quais itens devem e não devem ser armazenados em cache com base no que ele vê como solicitado. Com a nova estrutura, o sistema operacional informa ao controlador de unidade quais itens ele deve manter no cache, o que reduz a sobrecarga no controlador de unidade e melhora o desempenho.
Finalmente, há uma função para uso com configurações de unidade RAID. Uma finalidade do RAID é a redundância de dados. No caso de uma falha na unidade, a unidade é substituída e os dados são reconstruídos a partir da soma de verificação. Um novo processo nos padrões SATA 3.2 melhora o processo de reconstrução ao reconhecer quais dados estão danificados versus quais não estão.
Implementação e por que não pegou de imediato
SATA Express tem sido um padrão oficial desde o final de 2013. Ele não chegou aos sistemas de computador até o lançamento dos chipsets Intel H97/Z97 na primavera de 2014. Mesmo que as placas-mãe apresentassem o novo interface, nenhuma unidade no momento do lançamento a usava.
A razão pela qual a interface não pegou rapidamente é a interface M.2. Ele é usado exclusivamente para unidades de estado sólido que usam um formato menor. As unidades de prato magnético têm dificuldade em exceder os padrões SATA. O M.2 tem mais flexibilidade porque não depende das unidades maiores. Ele também pode usar quatro pistas PCI Express, o que significa drives mais rápidos do que as duas pistas do SATA Express.
A AMD lançou seus microprocessadores Ryzen no início de março de 2017, trazendo suporte integrado para SATA Express à plataforma AMD Socket AM4.
