Serial ATA est utilisé pour le stockage informatique. L'interface standard permet une installation facile et une compatibilité entre les ordinateurs et les périphériques de stockage. La conception de la communication sérialisée a atteint ses limites, avec de nombreux disques SSD limités par les performances de l'interface plutôt que par le disque. De nouvelles normes de communication entre un ordinateur et des disques de stockage appelées SATA Express comblent le vide.
Communication SATA ou PCI Express
Les spécifications SATA 3.0 existantes sont limitées à une bande passante de 6,0 Gbit/s, ce qui correspond à environ 750 Mo/s. Avec une surcharge pour l'interface, les performances effectives sont limitées à 600 Mo/s. De nombreuses générations actuelles de disques SSD ont atteint cette limite et ont besoin d'une forme d'interface plus rapide.
La spécification SATA 3.2, dont SATA Express fait partie, est une nouvelle norme de communication entre l'ordinateur et les périphériques. Il permet aux appareils de choisir la méthode SATA existante, assurant la rétrocompatibilité avec les appareils plus anciens, ou d'utiliser le bus PCI Express plus rapide.
Le bus PCI Express est couramment utilisé pour communiquer entre le processeur et les périphériques, tels que les cartes graphiques, les interfaces réseau et les ports USB. Selon les normes PCI Express 3.0 actuelles, une seule voie PCI Express gère jusqu'à 1 Go/s, ce qui la rend plus rapide que l'interface SATA actuelle.
Les appareils utilisent cependant plusieurs voies. Selon les spécifications SATA Express, un lecteur doté de la nouvelle interface peut utiliser deux voies PCI Express (souvent appelées x2) pour atteindre une bande passante potentielle de 2 Go/s. Cette interface rend la bande passante presque trois fois supérieure à celle du matériel SATA 3.0 précédent.
Le nouveau connecteur SATA Express
La nouvelle interface nécessite un nouveau connecteur. Il combine deux connecteurs de données SATA avec un troisième connecteur plus petit, qui traite les communications basées sur PCI Express. Les deux connecteurs SATA sont des ports SATA 3.0 entièrement fonctionnels. Un seul connecteur SATA Express sur un ordinateur peut prendre en charge deux anciens ports SATA. Tous les connecteurs SATA Express utilisent toute la largeur, que le disque soit basé sur les communications SATA antérieures ou sur le nouveau PCI-Express. Ainsi, un SATA Express gère soit deux disques SATA, soit un disque SATA Express.
Parce qu'un disque basé sur SATA Express peut utiliser l'une ou l'autre technologie, il doit s'interfacer avec les deux, il utilise donc les deux ports au lieu d'un troisième, alternatif, un. De plus, de nombreux ports SATA sont reliés à une voie PCI Express pour communiquer avec le processeur. L'utilisation de l'interface PCI Express avec un disque SATA Express désactive la communication avec les deux ports SATA liés à cette interface.
Limitations de l'interface de commande
SATA communique les données entre l'appareil et le CPU. En plus de cette couche, une couche de commande s'exécute au-dessus. La couche de commande envoie les commandes sur quoi écrire et lire à partir du lecteur de stockage. Pendant des années, ce processus a été géré par l'Advanced Host Controller Interface. Il est écrit dans tous les systèmes d'exploitation actuellement sur le marché, ce qui rend les disques SATA plug and play. Aucun pilote supplémentaire n'est nécessaire.
Bien que la technologie fonctionne bien avec des technologies plus anciennes et plus lentes telles que les disques durs et les clés USB, elle freine les SSD plus rapides. Bien que la file d'attente de commandes AHCI puisse contenir 32 commandes, elle ne peut traiter qu'une seule commande à la fois car il n'y a qu'une seule file d'attente.
C'est là qu'intervient le jeu de commandes Non-Volatile Memory Express. Il comporte 65 536 files d'attente de commandes, chacune pouvant contenir 65 536 commandes par file d'attente. Cela permet un traitement parallèle des commandes de stockage vers le lecteur. Ce n'est pas avantageux pour un disque dur, car il est limité à une seule commande en raison des têtes de lecteur. Cependant, pour les disques SSD avec plusieurs puces de mémoire, il peut augmenter la bande passante en écrivant simultanément plusieurs commandes sur différentes puces et cellules.
Il s'agit d'une nouvelle technologie qui n'est pas intégrée à la plupart des systèmes d'exploitation du marché. De nombreux systèmes d'exploitation nécessitent l'installation de pilotes supplémentaires dans les disques afin que les disques puissent utiliser la nouvelle technologie NVMe. Le déploiement des performances les plus rapides pour les disques SATA Express peut prendre un certain temps.
SATA Express prend en charge l'une ou l'autre des deux méthodes. Vous pouvez utiliser la nouvelle technologie avec les pilotes AHCI et éventuellement passer ultérieurement aux nouvelles normes NVMe pour améliorer les performances, ce qui peut nécessiter un reformatage du disque.
Autres fonctionnalités dans les spécifications SATA 3.2
Les nouvelles spécifications SATA ajoutent plus que les nouvelles méthodes de communication et les nouveaux connecteurs. La plupart sont destinés aux ordinateurs mobiles, mais peuvent profiter à d'autres ordinateurs non mobiles.
La fonction d'économie d'énergie la plus notable est le mode DevSleep. Il s'agit d'un nouveau mode d'alimentation qui permet aux systèmes du stockage de quasi-hiberner. Ce mode réduit la consommation d'énergie en mode veille pour améliorer les temps de fonctionnement des ordinateurs portables spéciaux, y compris les Ultrabooks conçus autour des SSD et à faible consommation d'énergie.
Les disques hybrides à semi-conducteurs bénéficient également des nouvelles normes, car les normes ont ajouté un nouvel ensemble d'optimisations. Dans les implémentations SATA actuelles, le contrôleur de disque détermine quels éléments doivent et ne doivent pas être mis en cache en fonction de ce qu'il voit apporter demandé. Avec la nouvelle structure, le système d'exploitation indique au contrôleur de disque quels éléments il doit conserver dans le cache, ce qui réduit la surcharge du contrôleur de disque et améliore les performances.
Enfin, il existe une fonction à utiliser avec les configurations de lecteur RAID. L'un des objectifs du RAID est la redondance des données. En cas de panne d'un disque, le disque est remplacé et les données sont reconstruites à partir de la somme de contrôle. Un nouveau processus dans les normes SATA 3.2 améliore le processus de reconstruction en reconnaissant quelles données sont endommagées par rapport à celles qui ne le sont pas.
Mise en œuvre et pourquoi elle n'a pas été prise tout de suite
SATA Express est une norme officielle depuis la fin de 2013. Il n'a pas fait son chemin dans les systèmes informatiques jusqu'à la sortie des chipsets Intel H97/Z97 au printemps 2014. Même si les cartes mères présentaient le nouveau interface, aucun lecteur ne l'utilisait au moment du lancement.
La raison pour laquelle l'interface n'a pas été adoptée rapidement est l'interface M.2. Il est utilisé exclusivement pour les disques SSD qui utilisent un facteur de forme plus petit. Les disques à plateau magnétique ont du mal à dépasser les normes SATA. Le M.2 offre plus de flexibilité car il ne dépend pas des disques plus grands. Il peut également utiliser quatre voies PCI Express, ce qui signifie des disques plus rapides que les deux voies de SATA Express.
AMD a lancé ses microprocesseurs Ryzen début mars 2017, apportant la prise en charge intégrée de SATA Express à la plate-forme AMD Socket AM4.
