SATA expreso ( / s eɪ t ə / ) [ citación necesaria ] (abreviado de Serial ATA expreso y, a veces no oficial acortado a SATAe ) es un bus de ordenador de interfaz que soporta tanto Serial ATA (SATA) y PCI Express dispositivos (PCIe) de almacenamiento, inicialmente estandarizado en la especificación SATA 3.2 . [1] El conector SATA Express utilizado en el lado del host es compatible con versiones anteriores del conector de datos SATA estándar , [2]mientras que también proporciona dos carriles PCI Express como una conexión PCI Express pura al dispositivo de almacenamiento. [3]
Año de creación | 2013 |
---|---|
Velocidad | hasta 16 Gbit / s |
Estilo | De serie |
Interfaz de conexión en caliente | Sí [1] |
Sitio web | www |
En vez de continuar con el enfoque habitual de la interfaz SATA de duplicar su velocidad nativa con cada versión principal, la especificación SATA 3.2 incluido el PCI Express bus para alcanzar velocidades de transferencia de datos mayor que el SATA 3.0 límite de velocidad de 6 Gbit / s . Los diseñadores de la interfaz SATA concluyeron que duplicar la velocidad SATA nativa tomaría demasiado tiempo para ponerse al día con los avances en la tecnología de unidades de estado sólido (SSD), [4] requeriría demasiados cambios en el estándar SATA y daría como resultado un consumo de energía mucho mayor en comparación con el bus PCI Express existente. [5] [6] Como un bus de computadora ampliamente adoptado, PCI Express proporciona suficiente ancho de banda al tiempo que permite una fácil ampliación mediante el uso de carriles más rápidos o adicionales . [7]
Además de admitir la interfaz de controlador de host avanzada (AHCI) heredada a nivel de interfaz lógica, SATA Express también admite NVM Express (NVMe) como interfaz de dispositivo lógico para dispositivos de almacenamiento PCI Express conectados. Si bien la compatibilidad con AHCI garantiza la compatibilidad con versiones anteriores a nivel de software con dispositivos SATA heredados y sistemas operativos heredados , NVM Express está diseñado para utilizar completamente los dispositivos de almacenamiento PCI Express de alta velocidad al aprovechar su capacidad de ejecutar muchas operaciones de E / S en paralelo . [8]
Historia
La interfaz Serial ATA ( SATA ) fue diseñada principalmente para interactuar con unidades de disco duro (HDD), duplicando su velocidad nativa con cada revisión principal: las velocidades máximas de transferencia SATA pasaron de 1.5 Gbit / s en SATA 1.0 (estandarizado en 2003), a través de 3 Gbit / s en SATA 2.0 (estandarizado en 2004), a 6 Gbit / s como lo proporciona SATA 3.0 (estandarizado en 2009). [9] SATA también se ha seleccionado como la interfaz para unidades de estado sólido ( SSD ) gradualmente más adoptadas , pero la necesidad de una interfaz más rápida se hizo evidente a medida que la velocidad de las SSD y las unidades híbridas aumentaba con el tiempo. [5] Como ejemplo, algunos SSD disponibles a principios de 2009 ya superaban con creces las capacidades de SATA 1.0 y estaban cerca de la velocidad de transferencia máxima de SATA 2.0, [10] mientras que en la segunda mitad de 2013 los SSD de consumo de gama alta ya habían alcanzado el límite de velocidad de SATA 3.0, que requiere una interfaz aún más rápida. [11] [12]
Al evaluar diferentes enfoques para el aumento de velocidad requerido, los diseñadores de la interfaz SATA concluyeron que extender la interfaz SATA para duplicar su velocidad nativa a 12 Gbit / s requeriría más de dos años, lo que hace que ese enfoque no sea adecuado para ponerse al día con los avances en SSD. tecnología. [4] Al mismo tiempo, aumentar la velocidad SATA nativa a 12 Gbit / s requeriría demasiados cambios en el estándar SATA, lo que terminaría en una solución más costosa y menos eficiente en el consumo de energía en comparación con el bus PCI Express ya disponible y ampliamente adoptado. . Así, PCI Express fue seleccionada por los diseñadores de la interfaz SATA, como parte de la revisión SATA 3.2 que se estandarizó en 2013; extender la especificación SATA para proporcionar también una interfaz PCI Express dentro del mismo conector compatible con versiones anteriores permitió velocidades mucho más rápidas al reutilizar la tecnología ya existente. [6] [13]
Algunos proveedores también utilizan interfaces lógicas patentadas para sus productos de almacenamiento basados en flash de nivel empresarial , conectados a través del bus PCI Express. Dichos productos de almacenamiento pueden utilizar un enlace PCI Express de varios carriles, mientras interactúan con el sistema operativo a través de controladores propietarios e interfaces de host. [14] [15] Además, a junio de 2014[actualizar]Existen productos de almacenamiento de nivel empresarial similares que utilizan NVM Express como interfaz lógica no propietaria para una tarjeta adicional PCI Express. [dieciséis]
Disponibilidad
La compatibilidad con SATA Express se anunció inicialmente para los conjuntos de chips Intel 9 Series, Z97 y H97 Platform Controller Hubs (PCH), ambos compatibles con los procesadores Intel Haswell y Haswell Refresh ; La disponibilidad de estos dos conjuntos de chips estaba prevista para 2014. [17] [18] En diciembre de 2013, Asus presentó un prototipo de placa base " Z87 -Deluxe / SATA Express" basada en el conjunto de chips Intel Z87, compatible con procesadores Haswell y utilizando un controlador ASMedia adicional para proporcionar Conectividad SATA Express; esta placa madre también se exhibió en CES 2014, aunque no se anunció una fecha de lanzamiento. [19] [20]
En abril de 2014, Asus también demostró su apoyo a la llamada de reloj de referencia independiente con independencia de espectro ensanchado de reloj (SRIS) con una parte de su pre-producción de hardware SATA Express. SRIS elimina la necesidad de blindaje complejo y costoso en los cables SATA Express necesarios para transmitir señales de sincronización PCI Express, al proporcionar un generador de reloj independiente en el dispositivo de almacenamiento con soporte adicional del firmware de la placa base . [21] [22] [23]
En mayo de 2014, los conjuntos de chips Intel Z97 y H97 estuvieron disponibles, brindando soporte para SATA Express y M.2 , que es una especificación para dispositivos de almacenamiento basados en flash en forma de tarjetas de expansión de computadora montadas internamente . Los conjuntos de chips Z97 y H97 utilizan dos carriles PCI Express 2.0 para cada uno de sus puertos SATA Express, lo que proporciona 1 GB / s de ancho de banda a los dispositivos de almacenamiento PCI Express. [18] [24] [25] El lanzamiento de estos dos nuevos conjuntos de chips, destinados principalmente a computadoras de escritorio de alta gama, pronto fue seguido por la disponibilidad de placas base basadas en Z97 y H97. [26] [27]
A fines de agosto de 2014, el chipset Intel X99 estuvo disponible, brindando soporte tanto para SATA Express como para M.2 a la plataforma de entusiastas de Intel. Cada uno de los puertos SATA Express del X99 requiere dos carriles PCI Express 2.0 proporcionados por el chipset, mientras que las ranuras M.2 pueden usar dos carriles 2.0 del propio chipset o hasta cuatro carriles 3.0 tomados directamente de la CPU LGA 2011-v3 . Como resultado, el X99 proporciona anchos de banda de hasta 3,94 GB / s para dispositivos de almacenamiento PCI Express conectados. Tras el lanzamiento del conjunto de chips X99, numerosas placas base basadas en X99 estuvieron disponibles. [28]
A principios de marzo de 2017, AMD Ryzen estuvo disponible, brindando soporte nativo para SATA Express a la plataforma AMD Socket AM4 , mediante el uso de los conjuntos de chips X370, X300, B350, A320 y A300 que lo acompañan. Ryzen también admite M.2 y otras formas de dispositivos de almacenamiento PCI Express, utilizando hasta un total de ocho carriles PCI Express 3.0 proporcionados por el chipset y la CPU AM4. [29] Como resultado, Ryzen proporciona anchos de banda de hasta 7,88 GB / s para dispositivos de almacenamiento PCI Express conectados.
SATA Express se considera un estándar fallido [ cita requerida ] , ya que cuando se introdujo SATA Express, el factor de forma M.2 y el estándar NVMe también se lanzaron, ganando una popularidad mucho mayor que Serial ATA y SATA Express. No se lanzaron muchos dispositivos de almacenamiento que utilizan la interfaz SATA Express para los consumidores y los puertos SATA Express desaparecieron rápidamente de las nuevas placas base.
Características
La interfaz SATA Express admite dispositivos de almacenamiento PCI Express y SATA al exponer dos carriles PCI Express 2.0 o 3.0 y dos puertos SATA 3.0 (6 Gbit / s) a través del mismo conector SATA Express del lado del host (pero no ambos al mismo tiempo). Los carriles PCI Express expuestos proporcionan una conexión PCI Express pura entre el host y el dispositivo de almacenamiento, sin capas adicionales de abstracción de bus . [3] [6] La especificación de la revisión 3.2 de SATA , en su revisión de oro a agosto de 2013[actualizar], estandariza el SATA Express y especifica su diseño de hardware y parámetros eléctricos. [1] [30]
La elección de PCI Express también permite ampliar el rendimiento de la interfaz SATA Express mediante el uso de múltiples carriles y diferentes versiones de PCI Express. Más detalladamente, el uso de dos carriles PCI Express 2.0 proporciona un ancho de banda total de 1000 MB / s ( velocidad de datos sin procesar de 2 × 5 GT / s y codificación 8b / 10b ), mientras que el uso de dos carriles PCI Express 3.0 proporciona 1969 MB / s (2 × 8 GT / s tasa de datos sin procesar y codificación 128b / 130b ). [3] [7] En comparación, el ancho de banda sin procesar de 6 Gbit / s de SATA 3.0 equivale efectivamente a 600 MB / s (velocidad de datos sin procesar de 6 GT / s y codificación de 8b / 10b).
Hay tres opciones disponibles para las interfaces de dispositivos lógicos y conjuntos de comandos que se utilizan para interactuar con dispositivos de almacenamiento conectados a un controlador SATA Express: [6] [8]
- SATA heredado
- Se utiliza para la compatibilidad con versiones anteriores de dispositivos SATA heredados y se interconecta a través del controlador AHCI y los puertos SATA 3.0 (6 Gbit / s) heredados proporcionados por un controlador SATA Express.
- PCI Express usando AHCI
- Se utiliza para PCI Express SSD y se interconecta a través del controlador AHCI y proporciona carriles PCI Express, lo que proporciona compatibilidad con versiones anteriores con soporte SATA generalizado en sistemas operativos a costa de no brindar un rendimiento óptimo mediante el uso de AHCI para acceder a PCI Express SSD. AHCI se desarrolló en el momento en que el propósito de un adaptador de bus de host (HBA) en un sistema era conectar el subsistema de CPU / memoria con un subsistema de almacenamiento mucho más lento basado en medios magnéticos giratorios ; como resultado, AHCI tiene algunas ineficiencias inherentes cuando se aplica a dispositivos SSD, que se comportan mucho más como DRAM que como medios giratorios.
- PCI Express usando NVMe
- Se utiliza para PCI Express SSD y se interconecta a través del controlador NVMe y proporciona carriles PCI Express, como una interfaz de controlador de host escalable y de alto rendimiento diseñada y optimizada especialmente para la interfaz con PCI Express SSD. NVMe ha sido diseñado desde cero, aprovechando la baja latencia y el paralelismo de los SSD PCI Express, y complementando el paralelismo de las CPU, plataformas y aplicaciones contemporáneas. A un alto nivel, las principales ventajas de NVMe sobre AHCI se relacionan con la capacidad de NVMe para explotar el paralelismo en el hardware y software del host, en función de sus ventajas de diseño que incluyen transferencias de datos con menos etapas, mayor profundidad de colas de comandos y procesamiento de interrupciones más eficiente .
Conectores
Los conectores utilizados para SATA Express se seleccionaron específicamente para garantizar la compatibilidad con dispositivos SATA heredados siempre que fuera posible, sin la necesidad de adaptadores o convertidores adicionales. [2] El conector en el lado del host acepta un SSD PCI Express o hasta dos dispositivos SATA heredados, al proporcionar carriles PCI Express o puertos SATA 3.0 según el tipo de dispositivo de almacenamiento conectado. [13]
Hay cinco tipos de conectores SATA Express, que se diferencian por su posición y propósito: [2]
- El conector de host se utiliza en placas base y controladores complementarios. Este conector es compatible con versiones anteriores al aceptar cables de datos SATA estándar heredados, lo que da como resultado que el conector del host proporcione conectividad para hasta dos dispositivos SATA.
- El receptáculo del cable del host es el conector del lado del host en los cables SATA Express. Este conector no es compatible con versiones anteriores.
- El receptáculo del cable del dispositivo es el conector del lado del dispositivo en los cables SATA Express, compatible con versiones anteriores al aceptar un dispositivo SATA.
- El enchufe del dispositivo se utiliza en dispositivos SATA Express. Este conector es parcialmente compatible con versiones anteriores al permitir que los dispositivos SATA Express se conecten a placas posteriores U.2 [32] [a] o receptáculos SAS MultiLink ; [b] sin embargo, un dispositivo SATA Express conectado de esa manera solo funcionará si el host admite dispositivos PCI Express.
- El receptáculo de host se utiliza en las placas posteriores para acoplarse directamente con dispositivos SATA Express, lo que resulta en conexiones sin cables. Este conector es compatible con versiones anteriores al aceptar un dispositivo SATA.
Los conectores SATA Express enumerados anteriormente proporcionan solo dos carriles PCI Express, como resultado del diseño general que se centra en una transición de plataforma rápida y de bajo costo. Esa elección permitió una compatibilidad con versiones anteriores más sencilla con los dispositivos SATA heredados, junto con la posibilidad de utilizar cables sin blindaje más económicos. A marzo de 2015[actualizar], algunos dispositivos NVM Express en forma de unidades de 2,5 pulgadas utilizan el conector U.2 (originalmente conocido como SFF-8639 , y el cambio de nombre tuvo lugar en junio de 2015 [33] ), [35] [36] que se espera que gane aceptación más amplia. El conector U.2 es mecánicamente idéntico al enchufe del dispositivo SATA Express, pero proporciona cuatro carriles PCI Express a través de un uso diferente de los pines disponibles. [32] [37] [38] [39]
La siguiente tabla resume la compatibilidad de los conectores involucrados.
Receptáculo de cable de host SATA Express | Receptáculo del cable del dispositivo SATA Express | Receptáculo host SATA Express | Receptáculo de cable SATA | U.2 backplane receptáculo [a] | Receptáculo SAS MultiLink [b] | |
---|---|---|---|---|---|---|
Enchufe de host SATA Express | sí | No | No | sí | No | No |
Enchufe de dispositivo SATA Express | No | sí | sí | No | Si [c] | Si [c] |
Enchufe de dispositivo SATA | No | sí | sí | sí | Sí [d] | Sí [d] |
Compatibilidad
La compatibilidad con versiones anteriores a nivel de dispositivo para SATA Express se garantiza mediante la compatibilidad total con los dispositivos de almacenamiento SATA 3.0 (6 Gbit / s) heredados, tanto a nivel eléctrico como a través del soporte del sistema operativo requerido . Mecánicamente, los conectores del lado del host conservan su compatibilidad con versiones anteriores de una manera similar a como lo hace USB 3.0 : el nuevo conector SATA Express del lado del host se fabrica "apilando" un conector adicional sobre dos conectores de datos SATA estándar heredados, que son puertos SATA 3.0 (6 Gbit / s) normales que pueden aceptar dispositivos SATA heredados. [2] [13] Esta compatibilidad con versiones anteriores del conector SATA Express del lado del host, que se conoce formalmente como conector de host, garantiza la posibilidad de conectar dispositivos SATA heredados a hosts equipados con controladores SATA Express.
La compatibilidad con versiones anteriores a nivel de software, proporcionada para los sistemas operativos heredados y los controladores de dispositivos asociados que pueden acceder solo a los dispositivos de almacenamiento SATA, se logra conservando el soporte para la interfaz del controlador AHCI como una interfaz de dispositivo lógico heredado, como se ve desde la perspectiva del sistema operativo. El acceso a dispositivos de almacenamiento utilizando AHCI como una interfaz de dispositivo lógico es posible tanto para SSD SATA como para SSD PCI Express, por lo que los sistemas operativos que no brindan soporte para NVMe pueden configurarse opcionalmente para interactuar con dispositivos de almacenamiento PCI Express como si fueran dispositivos AHCI heredados . [8] Sin embargo, debido a que NVMe es mucho más eficiente que AHCI cuando se usa con SSD PCI Express, la interfaz SATA Express no puede ofrecer su máximo rendimiento cuando se usa AHCI para acceder a dispositivos de almacenamiento PCI Express; vea arriba para más detalles.
Ver también
- Lista de anchos de banda de dispositivos
- M.2 (anteriormente conocido como factor de forma de próxima generación)
- SCSI conectado en serie (SAS)
Notas
- ^ a b El conector U.2 se conocía originalmente como SFF-8639, y el cambio de nombre tuvo lugar en junio de 2015. [33]
- ^ a b El receptáculo SAS MultiLink también se conoce como conector SFF-8630. [34]
- ^ a b El enchufe del dispositivo SATA Express se acopla con los conectores U.2 (SFF-8639) y SAS MultiLink (SFF-8630), pero funcionará solo si el host admite dispositivos PCI Express.
- ^ a b El enchufe del dispositivo SATA se acopla con los conectores U.2 (SFF-8639) y SAS MultiLink (SFF-8630), pero funcionará solo si el host admite dispositivos SATA.
Referencias
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enlaces externos
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