يستخدم Serial ATA لتخزين الكمبيوتر. تتيح الواجهة القياسية سهولة التثبيت والتوافق بين أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التخزين. وصل تصميم الاتصال المتسلسل إلى حدوده ، حيث تم تقييد العديد من محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة بأداء الواجهة بدلاً من محرك الأقراص. معايير الاتصال الجديدة بين الكمبيوتر ومحركات التخزين تسمى SATA Express تملأ الفراغ
SATA أو PCI Express Communication
مواصفات SATA 3.0 الحالية محدودة بعرض النطاق الترددي 6.0 جيجابت في الثانية ، والذي يترجم إلى ما يقرب من 750 ميجابايت / ثانية. مع الحمل الزائد للواجهة ، يقتصر الأداء الفعال على 600 ميغا بايت / ثانية.لقد وصلت العديد من الأجيال الحالية من محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة إلى هذا الحد وتحتاج إلى شكل من أشكال الواجهة الأسرع.
مواصفات SATA 3.2 ، والتي يعد SATA Express جزءًا منها ، هي معيار اتصال جديد بين الكمبيوتر والأجهزة. يسمح للأجهزة باختيار طريقة SATA الحالية ، مما يضمن التوافق مع الأجهزة القديمة ، أو استخدام ناقل PCI Express الأسرع.
يتم استخدام ناقل PCI Express بشكل شائع للتواصل بين وحدة المعالجة المركزية والأجهزة الطرفية ، مثل بطاقات الرسومات وواجهات الشبكات ومنافذ USB. وفقًا لمعايير PCI Express 3.0 الحالية ، تتعامل حارة PCI Express واحدة مع ما يصل إلى 1 جيجابايت / ثانية ، مما يجعلها أسرع من واجهة SATA الحالية.
ومع ذلك ، تستخدم الأجهزة أكثر من ممر واحد. وفقًا لمواصفات SATA Express ، يمكن لمحرك الأقراص المزود بواجهة جديدة استخدام ممرتي PCI Express (يشار إليهما غالبًا باسم x2) لتحقيق عرض نطاق ترددي محتمل يبلغ 2 جيجابايت / ثانية.تجعل هذه الواجهة عرض النطاق الترددي ما يقرب من ثلاثة أضعاف سرعة أجهزة SATA 3.0 السابقة.
موصل SATA Express الجديد
تتطلب الواجهة الجديدة موصلًا جديدًا. فهو يجمع بين موصلي بيانات SATA وموصل ثالث أصغر حجمًا ، والذي يتعامل مع الاتصالات المستندة إلى PCI Express. موصلا SATA عبارة عن منافذ SATA 3.0 تعمل بكامل طاقتها. يمكن أن يدعم موصل SATA Express الفردي الموجود على الكمبيوتر منفذي SATA الأقدم. تستخدم جميع موصلات SATA Express العرض الكامل ، سواء كان محرك الأقراص يعتمد على اتصالات SATA السابقة أو PCI-Express الأحدث. لذلك ، يتعامل أحد SATA Express إما مع محركي أقراص SATA أو محرك أقراص SATA Express واحد.
نظرًا لأن محرك الأقراص المستند إلى SATA Express يمكنه استخدام أي من التقنيتين ، فيجب أن يتفاعل مع كليهما ، لذلك يستخدم المنفذين بدلاً من المنفذ الثالث البديل. أيضًا ، ترتبط العديد من منافذ SATA بحارة PCI Express للتواصل مع المعالج. يؤدي استخدام واجهة PCI Express مع محرك أقراص SATA Express إلى إيقاف الاتصال بمنفذي SATA المرتبطين بتلك الواجهة.
حدود واجهة الأوامر
تقوم SATA بتوصيل البيانات بين الجهاز ووحدة المعالجة المركزية. بالإضافة إلى هذه الطبقة ، تعمل طبقة الأوامر في الأعلى. ترسل طبقة الأوامر الأوامر الخاصة بما يجب الكتابة إليه والقراءة من محرك التخزين. لسنوات ، تمت معالجة هذه العملية بواسطة واجهة تحكم المضيف المتقدمة. تمت كتابته في كل نظام تشغيل موجود حاليًا في السوق ، مما يجعل محركات أقراص SATA تعمل بشكل فعال. ليست هناك حاجة إلى برامج تشغيل إضافية.
بينما تعمل التكنولوجيا بشكل جيد مع التقنيات الأقدم والأبطأ مثل محركات الأقراص الثابتة ومحركات أقراص فلاش USB ، إلا أنها تعيق محركات أقراص الحالة الصلبة الأسرع. بينما يمكن أن تحتوي قائمة انتظار أوامر AHCI على 32 أمرًا ، إلا أنها لا يمكنها معالجة أمر واحد إلا في كل مرة نظرًا لوجود قائمة انتظار واحدة فقط.
هذا هو المكان الذي تأتي فيه مجموعة أوامر الذاكرة غير المتطايرة. وهي تضم 65 ، 536 قائمة انتظار ، لكل منها القدرة على الاحتفاظ بـ 65 ، 536 أمرًا لكل قائمة انتظار. هذا يسمح بمعالجة متوازية لأوامر التخزين على محرك الأقراص.هذا ليس مفيدًا لمحرك الأقراص الثابتة ، لأنه يقتصر على أمر واحد بسبب رؤوس محرك الأقراص. ومع ذلك ، بالنسبة لمحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة المزودة برقائق ذاكرة متعددة ، يمكن أن تعزز النطاق الترددي عن طريق كتابة عدة أوامر إلى شرائح وخلايا مختلفة في وقت واحد.
هذه تقنية جديدة وليست مدمجة في معظم أنظمة التشغيل في السوق. تحتاج العديد من أنظمة التشغيل إلى تثبيت برامج تشغيل إضافية في محركات الأقراص بحيث يمكن لمحركات الأقراص استخدام تقنية NVMe الجديدة. قد يستغرق نشر أسرع أداء لمحركات أقراص SATA Express بعض الوقت.
يدعم SATA Express أيًا من الطريقتين. يمكنك استخدام التكنولوجيا الجديدة مع برامج تشغيل AHCI وربما الانتقال إلى معايير NVMe الأحدث لاحقًا لتحسين الأداء ، الأمر الذي قد يتطلب إعادة تهيئة محرك الأقراص.
ميزات أخرى في مواصفات SATA 3.2
تضيف مواصفات SATA الجديدة أكثر من طرق الاتصال والموصلات الجديدة. يستهدف معظمها أجهزة الكمبيوتر المحمولة ولكن يمكن أن تفيد أجهزة الكمبيوتر الأخرى غير المحمولة.
الميزة الأكثر بروزًا لتوفير الطاقة هي وضع DevSleep. إنه وضع طاقة جديد يسمح للأنظمة الموجودة في التخزين بأن تكون شبه سبات. يقلل هذا الوضع من سحب الطاقة عندما تكون في وضع السكون لتحسين أوقات تشغيل أجهزة الكمبيوتر المحمولة الخاصة ، بما في ذلك Ultrabooks المصممة حول محركات أقراص الحالة الثابتة واستهلاك منخفض للطاقة.
تستفيد محركات الأقراص الهجينة ذات الحالة الصلبة أيضًا من المعايير الجديدة ، حيث أضافت المعايير مجموعة جديدة من التحسينات. في تطبيقات SATA الحالية ، تحدد وحدة التحكم في محرك الأقراص العناصر التي يجب ولا يجب تخزينها مؤقتًا بناءً على ما تراه مطلوبًا. مع الهيكل الجديد ، يخبر نظام التشغيل وحدة التحكم في محرك الأقراص بالعناصر التي يجب أن تحتفظ بها في ذاكرة التخزين المؤقت ، مما يقلل من الحمل على وحدة التحكم في محرك الأقراص ويحسن الأداء.
أخيرًا ، هناك وظيفة للاستخدامات مع إعدادات محرك RAID. أحد أغراض RAID هو تكرار البيانات. في حالة فشل محرك الأقراص ، يتم استبدال محرك الأقراص وإعادة بناء البيانات من المجموع الاختباري.تعمل عملية جديدة في معايير SATA 3.2 على تحسين عملية إعادة البناء من خلال التعرف على البيانات التالفة مقابل تلك غير التالفة.
التنفيذ ولماذا لم يتم اللحاق به على الفور
كان SATA Express معيارًا رسميًا منذ نهاية عام 2013. ولم يشق طريقه إلى أنظمة الكمبيوتر حتى إصدار شرائح Intel H97 / Z97 في ربيع عام 2014. على الرغم من أن اللوحات الأم ظهرت في الجديد واجهة ، لم تستخدم أي محركات في وقت الإطلاق.
السبب في عدم ظهور الواجهة بسرعة هو واجهة M.2. يتم استخدامه حصريًا لمحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة التي تستخدم عامل شكل أصغر. تواجه محركات الأقراص ذات الأقراص المغناطيسية وقتًا عصيبًا يتجاوز معايير SATA. تتميز M.2 بمرونة أكبر لأنها لا تعتمد على محركات الأقراص الأكبر حجمًا. يمكنه أيضًا استخدام أربعة ممرات PCI Express ، مما يعني محركات أقراص أسرع من ممر SATA Express.
أصدرت AMD معالجات Ryzen الخاصة بها في أوائل مارس 2017 ، مما يوفر الدعم المدمج لـ SATA Express لمنصة AMD Socket AM4.
