Pro ukládání do počítače se používá Serial ATA. Standardní rozhraní umožňuje snadnou instalaci a kompatibilitu mezi počítači a úložnými zařízeními. Návrh serializované komunikace dosáhl svých limitů, přičemž mnoho disků SSD je omezeno výkonem rozhraní, nikoli jednotkou. Nové komunikační standardy mezi počítačem a úložnými jednotkami s názvem SATA Express zaplňují mezeru.
Komunikace SATA nebo PCI Express
Stávající specifikace SATA 3.0 jsou omezeny na šířku pásma 6,0 Gb/s, což znamená zhruba 750 MB/s. S režií rozhraní je efektivní výkon omezen na 600 MB/s. Mnoho současných generací disků SSD dosáhlo tohoto limitu a potřebuje nějakou formu rychlejšího rozhraní. Specifikace SATA 3.2, jejíž součástí je SATA Express, je novým komunikačním standardem mezi počítačem a zařízeními. Umožňuje zařízením zvolit si stávající metodu SATA a zajistit zpětnou kompatibilitu se staršími zařízeními nebo použít rychlejší sběrnici PCI Express.
Nový konektor SATA Express
Nové rozhraní vyžaduje nový konektor. Kombinuje dva SATA datové konektory s třetím menším konektorem, který se zabývá komunikací založenou na PCI Express. Dva konektory SATA jsou plně funkční porty SATA 3.0. Jeden konektor SATA Express v počítači může podporovat dva starší porty SATA. Všechny konektory SATA Express využívají celou šířku, ať už je jednotka založena na dřívější komunikaci SATA nebo na novějším PCI-Express. Jeden SATA Express tedy zpracovává buď dva SATA disky, nebo jeden SATA Express disk. Protože jednotka založená na SATA Express může používat obě technologie, musí být propojena s oběma, takže místo třetího, alternativního, používá dva porty. Také mnoho portů SATA je propojeno s dráhou PCI Express pro komunikaci s procesorem. Použití rozhraní PCI Express s jednotkou SATA Express vypne komunikaci se dvěma porty SATA propojenými s tímto rozhraním.
Omezení příkazového rozhraní
SATA komunikuje data mezi zařízením a CPU. Kromě této vrstvy běží nahoře příkazová vrstva. Příkazová vrstva odesílá příkazy o tom, na co se má zapisovat a číst z úložné jednotky. Tento proces roky zajišťovalo rozhraní Advanced Host Controller Interface. Je zapsán do každého operačního systému, který je v současné době na trhu, a díky tomu jsou disky SATA plug and play. Nejsou potřeba žádné další ovladače. Přestože tato technologie fungovala dobře se staršími, pomalejšími technologiemi, jako jsou pevné disky a USB flash disky, drží rychlejší SSD. Zatímco fronta příkazů AHCI může obsahovat 32 příkazů, může zpracovávat pouze jeden příkaz najednou, protože existuje pouze jedna fronta. Zde přichází na řadu sada příkazů Non-Volatile Memory Express. Obsahuje 65 536 příkazových front, každá se schopností pojmout 65 536 příkazů na frontu. To umožňuje paralelní zpracování příkazů úložiště na jednotku. To není výhodné pro pevný disk, protože je to omezeno na jeden příkaz kvůli hlavám jednotek. U disků SSD s více paměťovými čipy však může zvýšit šířku pásma zapsáním několika příkazů do různých čipů a buněk současně. Toto je nová technologie a není integrována do většiny operačních systémů na trhu. Mnoho operačních systémů vyžaduje, aby do jednotek byly nainstalovány další ovladače, aby mohly jednotky používat novou technologii NVMe. Nasazení nejrychlejšího výkonu pro disky SATA Express může nějakou dobu trvat. SATA Express podporuje některou ze dvou metod. Můžete použít novou technologii s ovladači AHCI a potenciálně přejít na novější standardy NVMe později pro lepší výkon, což může vyžadovat přeformátování disku.
Další funkce ve specifikacích SATA 3.2
Nové specifikace SATA přidávají více než nové komunikační metody a konektory. Většina z nich je zaměřena na mobilní počítače, ale může být prospěšná i pro jiné než mobilní počítače. Nejpozoruhodnější funkcí pro úsporu energie je režim DevSleep. Je to nový režim napájení, který umožňuje systémům v úložišti přecházet do režimu hibernace. Tento režim snižuje odběr energie v režimu spánku, aby se zlepšila doba chodu speciálních notebooků, včetně ultrabooků navržených kolem disků SSD a nízké spotřeby energie. Solid-state hybridní disky také těží z nových standardů, protože standardy přidaly novou sadu optimalizací. V aktuálních implementacích SATA řadič jednotky určuje, jaké položky by měly a neměly být ukládány do mezipaměti, na základě toho, co vidí požadováno. S novou strukturou operační systém sděluje řadiči jednotky, které položky by měl obsahovat v mezipaměti, což snižuje režii na řadiči jednotky a zlepšuje výkon. Nakonec existuje funkce pro použití s nastavením jednotky RAID. Jedním účelem RAID je redundance dat. V případě selhání disku se disk vymění a data se znovu vytvoří z kontrolního součtu. Nový proces ve standardech SATA 3.2 zlepšuje proces obnovy tím, že rozpoznává, která data jsou poškozená, a která ne.
Implementace a proč se nechytila hned
SATA Express je oficiálním standardem od konce roku 2013. Do počítačových systémů se dostal až po vydání čipových sad Intel H97/Z97 na jaře 2014. Přestože základní desky obsahovaly nové rozhraní, žádné disky čas spuštění to využil. Důvodem, proč se rozhraní rychle neuchytilo, je rozhraní M.2. Používá se výhradně pro disky SSD, které používají menší formát. Disky s magnetickými plotnami těžko překonávají standardy SATA. M.2 má větší flexibilitu, protože nespoléhá na větší disky. Může také použít čtyři PCI Express pruhy, což znamená rychlejší disky než dva pruhy SATA Express. AMD vydala své mikroprocesory Ryzen na začátku března 2017, čímž přináší integrovanou podporu SATA Express na platformu AMD Socket AM4.