27. 05.2017
Блог Дмитрия Вассиярова.
Интерфейс SATA — особенности и характеристики данного порта
Доброго времени суток дорогие друзья.
Вы часто встречаете словосочетание «интерфейс SATA», о нем говорят ваши знакомые, а вы понятия не имеете, что это? Тогда вам стоит прочесть эту статью, из которой вы получите ответ не только на данный вопрос, но и научитесь разбираться в поколениях разъемов этого семейства.
Разбор полётов
Начнем с того, что собой представляет интерфейс. Это средство взаимодействия между двумя устройствами; в данном случае между материнкой и жестким диском. Оно состоит из контроллера, сигнальных линий и специального протокола - правил, по которым работает именно этот вид интерфейса. Чтобы вам было понятнее, физически он является разъемом в материнской плате, куда вставляется HDD.
SATA на английском языке расшифровывается как Serial Advanced Technology Attachment, что в переводе - «последовательное применение новейших технологий». Первое слово в данном случае играет ключевую роль, так как именно оно определяет вид данного интерфейса - он последовательный.
Это значит, что данные передаются бит за битом - по одному - за определенный промежуток времени. Я акцентирую внимание на этом не случайно, ведь предшественником SATA является PATA () - параллельный интерфейс, который передавал информацию по несколько бит сразу. В настоящее время он считается устаревшим, поэтому не используется.
Разработки сата стартовали в 2000 году передовыми компаниями компьютерного рынка того и нынешнего времени, среди которых Dell, Seagate, Maxtor, APT Technologies, Quantum и пр. Повсеместно интегрировать разъем в платы начали в 2003 году.
Преимущества
SATA считается лучше, чем тем, что быстрее передает информацию, имеет тоньше провод. Еще один плюс - сниженное рабочее напряжение из-за сокращенного числа контактов и микросхем, поэтому контроллеры выделяют меньше тепла, следовательно, не перегреваются и дольше служат.
Судите сами, SATA обладает 7 контактами, в то время как у PATA их было 40. Также усовершенствованная форма кабеля обеспечивает ему устойчивость к многократным подключениям.
Вдобавок устаревший интерфейс предполагал подсоединение 2х устройств к одному шлейфу, в то время как в современном выделены отдельные провода для каждого гаджета. Таким образом, все приборы могут работать одновременно, устранены задержки в передаче данных и возможные проблемы при сборке комплектующих.
Виды SATA
Для работы с любым интерфейсом SATA применяются 2 кабеля: на 7 контактов для обмена информацией и на 15 контактов для подключения питания. Вместо последнего может применяться разъём Molex с 4 контактами. Силовой кабель отдает напряжение 5 и 12 В. Ширина провода составляет 2,4 см.
Отличия между видами состоят в скорости передачи данных и частоте работы шины. Рассмотрим существующие поколения:
- SATA. Модель, вышедшая первой. Сейчас практически не используется. Ее шина функционировала на частоте 1,5 ГГц, из-за чего пропускная способность не превышала 150 Мб/с.
- SATA 2. Впервые интерфейс появился в 2004 году на чипсете nForce 4 бренда «NVIDIA». Внешне: то же, что и предыдущий вариант. Увеличена частота до 3 ГГц, благодаря чему повысилась скорость обмена информацией до 300 Мб/с.
- SATA 3. Релиз состоялся в 2008 году. По традиции, производительность стала больше в 2 раза (600 Мбайт/с). Сохранена совместимость между девайсами, предназначенными для предыдущих поколений.
После выхода данного интерфейса были выпущены еще 2 его модификации:
— 3.1 (2011 год). Из нововведений: Zero-power оптического дисковода (не потребляет энергию в спящем режиме), mSATA (разъем для портативных и твердотельных винчестеров, нетбуков и мобильных гаджетов), Queued TRIM Command (повышает продуктивность SSD-накопителей), Hardware Control Features (выполняет хост-идентификацию возможностей девайса). Данные передаются с той же скоростью, что и в 3 поколении.
— 3.2 - SATA Express (2013 год). Произошло слияние этого семейства и PCIe, то есть интерфейс по программному обеспечению совместим с SATA, но несущим разъемом считается PCIe.
Физически данная модель выполнена в качестве двух рядом расположенных портов SATA, поэтому можно одновременно подключать устройства, предназначенные для интерфейсов предыдущих поколений и - непосредственно для Express. Скорость передачи данных существенно повысилась: до 8 Гб/с, если задействован 1 разъем, и до 16 Гб/с - если оба.
eSATA
Этот вид интерфейса стоит выделить в отдельную группу. Потому что он предназначается для подключения устройств с внешней стороны. На это указывает первая буква в названии, которая несет в себе понятие «External» (внешний). Разъем появился в 2004 году.
В сравнении с первым поколением SATA:
- Более надежное исполнение;
- Провод удлинен с 1 м до 2 м;
- Используются различные уровни сигнала.
Минусом этой версии является необходимость в специальном кабеле для подсоединения гаджетов. Недостаток упразднен в следующей модификации - eSATAp - путем внедрения технологии USB 2.0, при этом информация передается по проводам с напряжением 5 и 12 В.
Определяем версию интерфейса.
Как узнать, какой разъем SATA предполагает ваша материнская плата и подключенные к ней устройства? Есть несколько способов сделать это:
- Почитать технические характеристики вашей модели в инструкции или на официальном сайте.
- Посмотреть надписи непосредственно на материнке.
- Воспользоваться утилитой CrystalDiskInfo. После установки откроется окно, где будет представлена полная информация о вашем железе.
Вот оф сайт этой програмки: http://crystalmark.info/software/CrystalDiskInfo/index-e.html
Если вы соберетесь покупать новый винт, но понравившаяся модель не будет соответствовать разъему на материнке, не спешите отказываться от своего выбора, так как продаются специальные переходники под интерфейс SATA.
Жду вас на страницах моего блога снова.
Первые SSD , или твердотельные накопители, использующие флэш-память , появились в 1995 году, и использовались исключительно в военной и аэрокосмической сферах. Огромная на тот момент стоимость компенсировалась уникальными характеристиками, позволяющими эксплуатацию таких дисков в агрессивных средах при широком диапазоне температур.
В масс-маркете накопители SSD появились не так давно, но быстро стали популярны, так как являются современной альтернативой стандартному жёсткому диску (HDD ). Разберёмся, по каким параметрам нужно выбирать твердотельный накопитель, и что он из себя вообще представляет.
Устройство
По привычке, SSD называют «диском», но его скорее можно назвать «твердотельным параллелепипедом », поскольку движущихся частей в нём нет, и ничего по форме похожего на диск – тоже. Память в нём основана на физических свойствах проводимости полупроводников, так что SSD – полупроводниковое (или твердотельное) устройство, тогда как обычный жёсткий диск можно назвать электро-механическим устройством.Аббревиатура SSD как раз и означает «solid-state drive », то есть, буквально, «твердотельный накопитель ». Он состоит из контроллера и чипов памяти.
Контроллер – наиболее важная часть устройства, которая связывает память с компьютером. Основные характеристики SSD – скорость обмена данных, энергопотребление, и т.п., зависят именно от него. Контроллер имеет свой микропроцессор, работающий по предустановленной программе, и может выполнять функции исправления ошибок кода, предотвращения износа, чистки от мусора.
Память в накопителях может быть как энергонезависимой (NAND ), так и энергозависимой (RAM ).
NAND-память поначалу выигрывала у HDD только в скорости доступа к произвольным блокам памяти, и только с 2012 года скорость чтения/записи также многократно выросла. Сейчас в масс-маркете накопители SSD представлены моделями именно с энергонезависимой NAND -памятью.
RAM
память отличается сверхбыстрыми скоростями чтения и записи, и построена по принципы оперативной памяти компьютера. Такая память энергозависима – при отсутствии питания данные пропадают. Используется как правило в специфичных сферах, вроде ускорения работы с базами данных, в продаже встретить трудно.
Отличия SSD от HDD
SSD отличает от HDD в первую очередь, физическое устройство. Благодаря этому он может похвастаться некоторыми преимуществами, но имеет и ряд серьёзных недостатков.Основные преимущества:
· Быстродействие. Даже по техническим характеристикам видно, что скорость чтения/записи у SSD
выше в несколько раз, но на практике быстродействие может различаться в 50-100 раз.
· Отсутствие движущихся частей, а соответственно, шума. Также это означает высокую стойкость к механическим воздействиям.
· Скорость произвольного доступа к памяти гораздо выше. В результате скорость работы не зависит от расположения файлов и их фрагментации.
· Гораздо меньшая уязвимость к электромагнитным полям.
· Малые габариты и вес, низкое энергопотребление.
Недостатки:
· Ограничение ресурса по циклам перезаписи. Означает, что перезаписать отдельную ячейку можно определённое количество раз – в среднем, этот показатель варьируется от 1 000 до 100 000 раз.
· Стоимость гигабайта объёма пока достаточно высока, и превосходит стоимость обычного HDD
в несколько раз. Однако, этот недостаток со временем исчезнет.
· Сложность или даже невозможность восстановления удалённых или утерянных данных, связанная с применяемой накопителем аппаратной командой TRIM
, и с высокой чувствительностью к перепадам напряжения питания: при таком повреждении чипов памяти информация с них теряется безвозвратно.
В целом, у твердотельных накопителей есть ряд преимуществ, которыми стандартные жёсткие диски не обладают – в случаях, когда главную роль играют быстродействие, скорость доступа, размеры и устойчивость к механическим нагрузкам, SDD настойчиво вытесняет HDD .
Какой объём SSD понадобится?
Первое, на что стоит обратить внимание при выборе SSD – его объём. В продаже есть модели с ёмкостью от 32 до 2000 Гб.Решение зависит от варианта использования – вы можете установить на накопитель только операционную систему, и ограничиться объёмом SSD в 60-128 Гб , что будет вполне достаточно для Windows и установки основных программ.
Второй вариант – использовать SSD как основную медиа-библиотеку, но тогда вам понадобится 500-1000%20%D0%93%D0%B1%0A" rel="noopener nofollow">диск объёмом в 500-1000 Гб , что выйдет довольно дорого. Это имеет смысл, только если вы работаете с большим количеством файлов, к которым нужно обеспечить действительно быстрый доступ. Применительно к рядовому пользователю – не очень рациональное соотношение цена/скорость.
Но есть и ещё одно свойство твердотельных накопителей – в зависимости от объёма скорость записи может сильно отличаться. Чем больше объём диска, тем, как правило, больше скорость записи. Это связано с тем, что SSD способен параллельно использовать сразу несколько кристаллов памяти, а количество кристаллов растёт вместе с объёмом. То есть в одинаковых моделях SSD с разной ёмкостью в 128 и 480 Гб разница в скорости может различаться примерно в 3 раза.
Учитывая данную особенность, можно сказать, что сейчас наиболее оптимальным по цене/скорости выбором можно назвать 120-240 гигабайтные модели SSD , их хватит для установки системы и наиболее важного софта, а может быть, и для нескольких игр.
Интерфейс и форм-фактор
2.5" SSD
Самым распространённым форм-фактором SSD является формат 2,5 дюйма. Представляет собой «брусок» размерами примерно 100х70х7мм, у разных производителей они могут слегка различаться (±1мм). Интерфейс у 2.5” накопителей, как правило, SATA3 (6 Гбит/с ).Преимущества формата 2.5":
- Распространённость на рынке, доступен любой объём
- Удобство и простота использования, совместим с любыми материнскими платами
- Демократичная цена
- Относительно низкая скорость среди ssd - максимально до 600 Мб/с на один канал, против, например 1 Гб/с у интерфейса PCIe
- Контроллеры AHCI, которые были разработаны для классических жёстких дисков
mSATA SSD
Существует более компактный форм-фактор - mSATA , размерами 30х51х4 мм. Имеет смысл использовать в ноутбуках и любых других компактных устройствах, где установка обычного 2.5” накопителя нецелесообразна. Если у них, конечно, есть разъём mSATA . По скорости - это всё та же спецификация SATA3 (6 Гбит/с ), и не отличается от 2.5".M.2 SSD
Есть ещё один, самый компактный M.2%0A" rel="noopener nofollow">форм-фактор M.2 , постепенно сменяющий mSATA . Предназначен, главным образом, для ноутбуков. Размеры - 3.5х22х42(60,80) мм. Есть три разных длины планок - 42, 60 и 80 мм, обратите внимание на совместимость при установке в свою систему. Современные материнские платы предлагают, по крайней мере, один слот U.2 под формат M.2.M.2 может быть как с интерфейсом SATA , так и PCIe . Разница между этими вариантами интерфейса в скорости, и при том довольно большая - SATA накопители могут похвастаться скоростью в среднем 550 Мб/с, тогда как PCIe, в зависимости от поколения, может предложить 500 Мб/с на одну линию для PCI-E 2.0 , и скорость до 985 Мб/с на одну линию PCI-E 3.0 . Таким образом, твердотельный накопитель, установленный в слот PCIe x4 (с четырьмя линиями), может обмениваться данными на скорости до 2 Гб/с в случае PCI Express 2.0 и до почти 4 Гб/с – при использовании PCI Express третьего поколения.
Различия в цене при этом существенны, диск форм-фактора M.2 с интерфейсом PCIe обойдётся в среднем в два раза дороже интерфейса SATA при одинаковом объёме.
Форм-фактор имеет разъём U.2, который может иметь коннекторы, отличающиеся друг от друга ключами – специальными «вырезами» в них. Существуют ключи B и , а также B&M . Отличаются скоростью по шине PCIe : ключ М обеспечит скорость до PCIe х4 , ключ M скорость до PCIe х2 , как и совмещённый ключ B&M .
{4:medium}{6:medium}
B -коннектор несовместим с M -разъёмом, M -коннектор соответственно, с B -разъёмом, а B&M коннектор совместим с любым. Будьте внимательны, приобретая SSD%0A%20%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B0%20M.2%0A" rel="noopener nofollow">SSD формата M.2 , так как материнская плата, ноутбук или планшет должны иметь подходящий разъём.
PCI-E SSD
Наконец, последний существующий форм-фактор – SSD%0A,%20%D0%BA%D0%B0%D0%BA%20%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D1%82%D0%B0%20%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%88%D0%B8%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20PCI-E%0A" rel="noopener nofollow">SSD
, как плата расширения PCI-E
. Монтируется, соответственно в слот PCI-E
, обладают самой высокой скоростью, порядка 2000 Мбайт/с на чтение, и 1000 Мбайт/с на запись
. Такие скорости встанут вам очень дорого: очевидно, что выбирать такой накопитель стоит для профессиональных задач.
NVM Express
Существуют также SSD , имеющие новый логический NVM%20Express%0A" rel="noopener nofollow">интерфейс NVM Express , разработанный специально для твердотельных накопителей. От старого AHCI он отличается ещё более низкими задержками доступа и высокой параллельностью работы чипов памяти за счёт нового набора аппаратных алгоритмов.На рынке есть модели как c разъёмом M.2 , так и в PCIe . Минус PCIe тут только в том, что он займёт важный слот, который может пригодиться и под другую плату.
Поскольку стандарт NVMe предназначен именно для флэш-памяти, он учитывает её особенности, тогда как AHCI всё же только компромисс. Поэтому, NVMe - будущее твердотельных накопителей, и со временем он будет только оптимизироваться.
Какой тип памяти в SSD лучше?
Разберёмся в типах памяти SSD . Это одна из главных характеристик SSD, определяющая ресурс перезаписи ячеек и скорость.MLC (Multi-Level Cell) - наиболее популярный тип памяти. Ячейки содержат 2 бита, в отличии от 1-го бита в старом типе SLC , который уже почти не продаётся. Благодаря этому – больший объём, а значит, меньшая стоимость. Ресурс записи от 2000 до 5000 циклов перезаписи. При этом «перезапись» означает перезапись каждой ячейки диска. Следовательно, для модели в 240 Гб, например, можно записать как минимум 480 Тб информации. Так что, ресурса такого SSD даже при постоянном интенсивном использовании должно хватить лет эдак на 5-10 (за которые он уже всё равно сильно устареет). А при домашнем использовании его хватит и вовсе на 20 лет, так что ограниченность циклов перезаписи можно вообще не брать во внимание. MLC – это лучшее сочетание надёжность/цена.
TLC (Triple-Level Cell) - из названия следует, что здесь в одной ячейки хранится сразу 3 бита данных. Плотность записи здесь в сравнении с MLC выше на целых 50% , а значит, ресурс перезаписи меньше – всего от 1000 циклов. Скорость доступа тоже ниже из-за большей плотности. Стоимость сейчас не сильно отличается от MLC . Давно и широко используется во флэшках. Срок службы также достаточный для домашнего решения, но подверженность неисправимым ошибкам и «отмиранию» ячеек памяти заметно выше, причём во время всего срока службы.
3D NAND
– это скорее форма организации памяти, а не её новый тип. Существует как MLC
, так и TLC 3D NAND
. Такая память имеет вертикально размещённые ячейки памяти, и отдельный кристалл памяти в ней имеет несколько уровней ячеек. Получается, что у ячейки появляется третья пространственная координата, отсюда и приставка "3D"
в названии памяти - 3D NAND
. Отличается очень низким количеством ошибок и высокой выносливостью из-за более крупного техпроцесса в 30-40нМ.
Гарантия производителя на отдельные модели достигает 10 лет использования, но стоимость высока. Самый надёжный тип памяти из существующих.
Отличия дешёвых SSD от дорогих
Диски одного и того же объёма могут даже у одного производителя сильно отличаться по цене. Дешёвый SSD от дорого может отличаться следующими моментами:· Более дешёвый тип памяти.
По возрастанию стоимости/надёжности, условно: TLC
≥ MLC
≥ 3D NAND
.
· Более дешёвый контроллер.
Также влияет на скорость чтения/записи.
· Буфер обмена.
Самый дешёвые SSD могут вовсе не иметь буфера обмена, это не сильно удешевляет их, но заметно снижает быстродействие.
· Системы защиты.
Например, в дорогих моделях есть защита от прерывания питания в виде резервных конденсаторов, позволяющих корректно завершить операцию записи, и не потерять данные.
· Брэнд.
Само собой, более раскрученный брэнд будет дороже, что не всегда означает техническое превосходство.
Вывод. Что выгоднее купить?
Можно с уверенностью сказать, что современные SSD накопители достаточно надёжны. Боязнь потери данных и негативное отношение к твердотельным накопителям, как классу, на данный момент уже совсем неоправданны. Если говорить о более-менее популярных брэндах, то даже дешёвая TLC память подойдёт для бюджетного домашнего использования, и её ресурса хватит вам на несколько лет как минимум. Многие производители к тому же дают гарантию в 3 года.Итак, если вы ограничены в средствах, то ваш выбор – это SSD%0A%20%D1%91%D0%BC%D0%BA%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%D1%8E%20%D0%B2%2060-128%20%D0%93%D0%B1%0A" rel="noopener nofollow">SSD ёмкостью в 60-128 Гб для установки системы и часто используемых приложений. Тип памяти не столь критичен для домашнего использования – TLC это будет или MLC , диск устареет раньше, чем выработается ресурс. При прочих равных, конечно, стоит выбрать MLC .
Если вы готовы заглянуть в средний ценовой сегмент и цените надёжность, то лучше рассмотреть SSD MLC на 200-500 Гб . За старшие модели придётся выложить около 12 тысяч рублей. При этом, объёма вам хватит практически для всего, что должно работать быстро на домашнем пк. Также можно взять модели ещё более повышенной надёжности с 3D%20NAND%0A" rel="noopener nofollow">кристаллами памяти 3D NAND .
Если ваша боязнь износа флэш-памяти достигает панического уровня, то стоит смотреть на новые (и дорогие) технологии в виде 3D%20NAND%0A" rel="noopener nofollow">формата накопителей 3D NAND . А если без шуток, то это будущее SSD – высокая скорость и высокая надёжность здесь объединены. Подобный накопитель подойдёт даже для важных баз данных серверов, поскольку ресурс записи здесь достигает петабайт , а количество ошибок минимально.
В отдельную группу хочется выделить SSD %20%D0%BD%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B8%20%D1%81%20%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%D1%84%D0%B5%D0%B9%D1%81%D0%BE%D0%BC%20PCI-E " rel="noopener nofollow">SSD накопители с интерфейсом PCI-E . Он обладают высокой скоростью чтения и записи (1000-2000 Мб/с ), и в среднем дороже прочих категорий. Если во главу угла ставить именно быстродействие, то это лучший выбор. Недостаток - занимает универсальный слот PCIe, у материнских плат компактных форматов слот PCIe может быть всего один.
Вне конкуренции - SSD с логическим интерфейсом NVMe , скорость чтения которых переваливает за 2000 Мб/с. В сравнении с компромиссной для SSD логикой AHCI , имеет гораздо большую глубину очереди и параллелизм. Высокая стоимость на рынке, и лучшие характеристики - выбор энтузиастов или профессионалов.
Современные тенденции развития таковы, что шина PCI Express должна вскоре прийти на смену интерфейсу SATA 6 Гбит/с повсеместно - это уже заложено в версии спецификации SATA 3.2. Дальнейшее развитие SATA предполагает, что SSD для настольных систем сохранят своё привычное исполнение, но будут подключаться по специальному интерфейсу SATA Express, который введёт в обращение новый тип разъёмов и кабелей. При этом SATA Express объединяет два интерфейса SATA 6 Гбит/с (они нужны для обратной совместимости со старыми накопителями) и несколько линий PCI Express. Порты SATA Express первого поколения, которые могут присутствовать в настоящее время на материнских платахна базе набора логики Intel Z97 (рис. 1), предполагают использование двух линий PCI Express второго поколения, что означает рост пиковой пропускной способности современной реализации SATA Express до 1 Гбайт/с.
Второй, предусмотренный спецификацией вариант подключения накопителей по шине PCI Express - это специализированные слоты M.2 (также известные как NGFF), ориентированные в первую очередь на мобильные применения. Такие слоты, имеющие сравнительно небольшой размер, и потому идеально подходящие для тонких и ультратонких ноутбуков, объединяют один интерфейс SATA 6 Гбит/с и несколько линий PCI Express. В первом варианте, который находит сейчас массовое распространение на материнках, основанных на интеловских наборах логики девятого поколения, опять-таки, используется две линии PCI Express 2.0. Иными словами, слоты M.2 можно рассматривать как простое мобильное переложение интерфейса SATA Express.
Рис. 1. Oбновленная система Intel Rapid Storage Technology, позволяет работать с PCIe-накопителями, подключаемыми через интерфейсы M.2 и SATA Express (активирует функции технологии хранения Intel® Rapid с помощью твердотельных накопителей на основе интерфейса PCI Express*).
По сути SATA Express и M.2 предназначены для решения одной задачи — подключения через интерфейс PCI Express скоростных накопителей, для которых производительность SATA уже недостаточна. Однако архитектура этих интерфейсов заметно различается.
SATA Express конструктивно представляет собой два стандартных порта SATA 3.0 и дополнительный четырехконтактный коннектор — все это объединено в один разъем. Он предназначен для накопителей, применяемых в обычных ПК, к нему могут быть подключены соответственно либо два SATA-накопителя, либо один скоростной SSD с интерфейсом PCI Express x2. Стоит напомнить, что порт SATA имеет 7 контактов, а для работы одного канала PCI Express требуется 9 контактов. Отсюда необходимость в дополнительном четырехконтактном коннекторе — двум линиям PCI Express нужно 18 контактов, и именно столько обеспечивает разъем SATA Express: 7+7+4. Очевидно, что для использования PCI Express x2 требуется специальный кабель. А вот линий питания в интерфейсе PCI Express не предусмотрено. Пропускная способность PCI Express x2 составляет 16 Гбит/с — это больше суммарной производительности двух каналов SATA 3.0 (12 Гбит/с) и с лихвой хватит даже самым современным и быстрым SSD. К слову, в данный момент накопители с интерфейсом PCI Express пока еще остаются экзотикой и массовому пользователю недоступны.
Другое дело M.2 — серийных устройств с этим интерфейсом выпущено уже достаточно. Но если SATA Express ориентирован на настольные ПК и позволяет подключать традиционные SSD и жесткие диски, то M.2 предназначен для применения в мобильных устройствах, таких как ноутбуки и планшеты, вместе с накопителями, выполненными в виде платы расширения и вставляемыми непосредственно в разъем. Так же как и SATA Express, интерфейс М.2 обеспечивает обратную совместимость с SATA, но так как больше одного устройства одновременно к нему подключить нельзя физически, предусмотрен только один канал SATA 3.0. Зато это дало возможность реализовать большее количество линий PCI Express — в распоряжении М.2-устройств четыре таких канала с суммарной пропускной способностью 32 Гбит/с. Интерфейс обеспечивает и питание подключаемой платы расширения, которая, кстати, совсем не обязательно должна быть накопителем — М.2 позволяет подключать Wi-Fi- и Bluetooth-контроллеры, GPS-модули, NFC и другие типы устройств. Стоит отметить также, что, помимо SATA 3.0 и PCI Express x4, интерфейс M.2 обеспечивает работу и USB 3.0, так что реализовать перечисленные выше устройства в формате платы расширения M.2 совсем несложно.
Новый чипсет Z97 позволяет использовать физические контактные линии в различных конфигурациях и, в зависимости от типа подключенного устройства, коммутировать их на порты SATA, PCI Express или USB. Обновленная версия Intel Rapid Storage Technology отвечает за работу SSD, включая высокоскоростные, гарантирует работу штатных и специализированных функций, в том числе в составе RAID-массивов. Кроме того, чипсет Z97 обеспечивает совместимость с процессорами следующего поколения (Haswell Refresh) без обновления BIOS материнской платы.
Рис. 2. Высокоскоростные интерфейсы M.2 и SATA Express для подсистемы хранения данных. Схема подключения всех контроллеров слотов и разъемов к чипсету Intel Z97.
SATA или Serial ATA добились востребования в файловых хранилищах компьютера. Стандартизация интерфейса обеспечивает простоту установки и совместимость между компьютерами и устройствами хранения. Проблема состоит в достижении предела пропускной способности популярного SATA.
SATA или Serial ATA добились востребования в файловых хранилищах компьютера. Стандартизация интерфейса обеспечивает простоту установки и совместимость между компьютерами и устройствами хранения. Проблема состоит в достижении предела пропускной способности популярного SATA . И многие твердотельные накопители ограничены производительностью интерфейса, а не накопителя. Из-за этого необходимо было разработать новые стандарты связи между компьютером и накопителями. SATA Express, это современная разработка, которая улучшит производительность.
SATA или PCI-Express соединение
Стандартный SATA интерфейс на SSD накопителе
Существующие спецификации SATA 3.0 были ограничены пропускной способностью всего 6,0 Гбит/с, что соответствует примерно 750 МБ/с. Теперь с накладными расходами на интерфейс и остальные моменты. Это означает, что эффективная производительность была ограничена только 600 МБ/с.
PCI SATA концентратор расширяет свои разъемы. И добавляет такие как IDE, или другие
Многие из нынешних поколений твердотельных накопителей достигли этого предела и нуждаются в некоторой форме более быстрого интерфейса. Спецификация SATA 3.2, частью которой считается SATA Express, представляет новое средство связи между компьютером и устройствами, позволяя устройствам выбирать, использовать ли существующий метод SATA, обеспечивая обратную совместимость со старыми устройствами или использовать быструю PCI Sata.
Стандартный PCI Express куда подключаются видеокарты
С действующими стандартами PCI-Express 3.0, одна линия слота PCI-Express может обрабатывать до 1 гб/с делает это быстрее, чем текущий интерфейс SATA. Этого не возможно достичь на одной линия PCI-Express, но устройства могут использовать несколько линий. Согласно спецификациям SATA Express, накопитель с новым интерфейсом может использовать две линии PCI-Express (часто называемые x2), чтобы иметь потенциальную полосу пропускания 2 гб/с, что почти в три раза превышает скорость предыдущих SATA 3.0.
Теперь новый интерфейс также требует нового разъема. Это может выглядеть несколько похоже, потому что разъем фактически объединяет два разъема данных SATA вместе с третьим немного меньшим разъемом, который имеет общее с коммуникациями на основе PCI-Express. Два разъема SATA на считаются полностью функциональными портами SATA 3.0. Один разъем SATA Express на компьютере может поддерживать два старых порта SATA. Проблема возникает, когда вы хотите подключить в разъем более новый накопитель на основе SATA Express. Все разъемы SATA Express будут использовать доступную ширину независимо от того, использует ли диск старую связь SATA или новую PCI-Express. Один SATA Express может обрабатывать либо два диска SATA, либо один диск SATA Express.
Для подключения 1 кабеля от Express, нужно 2 SATA разъема
Так почему же диск SATA Express на основе PCI-Express не использует только один третий разъем, а не два порта SATA? Это связано с тем, что накопитель на основе SATA Express может использовать любую технологию, поэтому он должен иметь интерфейс с обеими. Многие порты SATA связаны с линией PCI-Express для связи с процессором. Используя интерфейс PCI-Express напрямую с диском SATA Express, вы в используете два порта SATA на материнской плате.
Ограничения интерфейса команд
SATA - это эффективный способ передачи данных между устройством и процессором в компьютере. В дополнение к этому, сверху работает диспетчер задач для отправки команд на то, что должно быть записано и прочитано с накопителя. В течение многих лет это обрабатывалось AHCI (Advanced Host Controller Interface). Это было настолько стандартизировано, что в основном записано внутри каждой операционной системы в настоящее время на рынке. Это эффективно делает диски SATA как "подключи и играй". Никаких дополнительных драйверов не требуется. Но эта технология хорошо работала со старыми более медленными технологиями, такими как жесткие диски и USB-накопители, она действительно сдерживает более быстрые твердотельные накопители. Проблема в том, что, очередь задач AHCI может содержать 32 команды в очереди, а обрабатывать только одну команду за раз, поскольку существует только одна очередь.
Это NVMe SSD накопитель с подключением в интерфейс M2
Здесь вступает в действие набор команд NVMe (энергонезависимой памяти). Он имеет в 65.536 командных очередей, каждая из которых способна хранить 65.536 команд в очереди. Это позволяет параллельно обрабатывать команды хранения на диске. Это не выгодно для жесткого диска, поскольку он по-прежнему эффективно ограничен одной командой из-за головок дисков. Для твердотельных накопителей с их несколькими микросхемами памяти он может эффективно увеличить их пропускную способность, записывая несколько команд в разные микросхемы и клетки одновременно.
Стандартный SATA кабель
Есть небольшая проблема. Это новая технология, и в результате она не встроена в большинство существующих на рынке операционных систем. Большинству потребуется установить в них дополнительные драйверы, чтобы диски могли использовать новую технологию NVMe. Развертывание быстрой производительности для дисков SATA Express может занять некоторое время, так как программное обеспечение должно стать более зрелым, как в первом представлении AHCI. Но SATA Express позволяет дискам использовать любой из этих двух методов. Поэтому вы все еще можете использовать новую технологию сейчас с драйверами AHCI и, возможно перейти к более новым стандартам NVMe для повышения производительности, или потребуется переформатировать диск.
Функции, добавленные в SATA Express через SATA 3.2
SSHD это смесь SSD и HDD накопителя
Теперь новые спецификации SATA добавляют больше, чем просто новые методы связи и разъем. Большинство из них нацелены на мобильные компьютеры, но они могут принести пользу другим не мобильным компьютерам. Заметная функция энергосбережения - это новый режим DevSleep. Это новый режим питания, который позволяет системам в хранилище практически полностью отключаться, что снижает потребление энергии в режиме ожидания. Это должно помочь улучшить время работы специальных ноутбуков, в том числе ультрабуков, разработанных на основе SSD, и с низким энергопотреблением.
Режим дисков изменяют в настройках BIOS
Пользователи (твердотельные гибридные накопители) также получат выгоду от новых стандартов, поскольку они внедрили новый набор оптимизаций. В текущих реализациях SATA контроллер накопителя будет определять, какие элементы должны и не должны кэшироваться, основываясь на том, что он видит, как запрашивается. Благодаря новой структуре операционная система может по существу сообщать контроллеру накопителя, какие элементы он должен хранить в кэше, что уменьшает количество служебных данных на контроллере накопителя и повышает производительность.
Технология жестких дисков - RAID
Есть функция для использования с настройками дисков RAID. Одной из целей RAID считается избыточность данных. В случае отказа диска его можно заменить, а затем данные будут восстановлены из данных контрольной суммы. Они создали новый процесс в стандартах SATA 3.2, который может улучшить процесс восстановления, распознавая, какие данные повреждены, а какие нет.
Реализация и почему этого не произошло
SATA Express считают официальным стандартом с конца 2013 года, но он не начал проникать в компьютерные системы до выпуска чипсетов Intel H97/Z97 весной 2014 года. Даже с материнскими платами, имеется новый интерфейс, но на момент запуска нет дисков, которые могут использовать новую технологию. Это связано с поддержкой операционной системой новой очереди команд, чтобы в полной мере использовать SATA Express. Текущие реализации позволяют использовать разъемы SATA Express с существующими дисками SATA. Это поможет упростить внедрение для тех, кто приобрел технологию сейчас, когда диски станут доступны.
Подключение в M2, осуществляется с задвигом
Причина того, что интерфейс не стал популярным, считается интерфейс M2. Это используется исключительно для твердотельных накопителей, которые имеют меньший форм-фактор, и используется в ноутбуках, но также и в настольных системах. Жестким дискам по-прежнему не хватает стандартов SATA. M.2 обладает большей гибкостью, поскольку не зависит от более крупных дисков, но может использовать четыре линии PCI-Express, что означает более быстрые диски, чем две линии SATA Express. На этом этапе потребители могут никогда не увидеть, что SATA Express будет принят.
Когда ПК-геймер задается вопросом, какие опции для тюнинга являются самыми важными, помимо обязательной покупки мощной графической карты и процессора мы даем ему следующий совет: замените ваш классический жесткий диск на SSD-накопитель. Только покупайте не SATA-SSD, а флеш-накопитель, который передает данные через PCI-Express и использует для этого протокол NVMe.
Такие модели достигают в пять раз более высокой скорости передачи данных, и верхнего лимита эта технология практически не знает. В настоящее время рынок все больше и больше наполняется подобными турбо-накопителями (хотя еще достаточно дорогими), так что перед геймером встает вопрос, готов он инвестировать несколько больше денежных средств в существенный прирост скорости или отдаст предпочтение классическим, сравнительно медлительным SSD.
Новая эра турбо-SSD
Для замены HDD можно было ни о чем особо не задумываться - просто покупай накопитель нужного тебе объема. Со временем все стало несколько сложнее, поскольку интерфейс SATA изначально был спроектирован для работы с протоколом AHCI (Advanced Host Controller Protokol) и соответствующим драйвером для медлительных классических накопителей с вращающимися магнитными дисками.
Неприятный побочный эффект: интерфейс SATA-600 допускает максимальную скорость передачи данных в 600 Мбайт/с.
Если заглянуть в наш , то можно увидеть, что многие модели достигают средней скорости передачи данных (при чтении) уже выше 550 Мбайт/с, а при записи на их «спидометре» зачастую можно увидеть и 540 Мбайт/с. Таким образом, становится очевидно, что потенциала для роста показателей данная технология сегодня уже не имеет.
Говоря иначе, интерфейс SATA может стать так называемым «бутылочным горлышком» для флеш-накопителей, которые становятся все быстрее и быстрее. Хорошо, что новые SSD обходят данное ограничение скорости, если вместо красных SATA-кабелей использовать для подключения PCIe-разъемы - то есть задействовать тот тип соединения, который традиционно применялся для графических карт. Через одну линию PCIe 3.0 теоретически можно передавать до 1 Гбайт/с.
Такие крохотные NVMe-SSD, как новый Samsung PM971, подходят также для ультрабуков или планшетов - они насчитывают всего два сантиметра
В этом тесте для подключения SSD-накопителей использовалось по четыре таких линии. Таким образом, это дает максимум в 4 Гбайт/с - по крайней мере, теоретически. На практике такой показатель не достигается: самую высокую на сегодня скорость передачи данных продемонстрировал новейший Samsung 960 Pro с результатом 2702 Мбайт/с при чтении.
Это значительно быстрее, чем любой из SATA-SSD, и интерфейс при этом еще не исчерпывает свой потенциал: в настоящее время ограничения на скорость передачи данных накладываются используемым типом флеш-памяти и контроллерами носителей данных.
Это может быть интересно:
Два различных типа разъемов
В отличие от SATA-дисков, при покупке турбо-SSD следует обратить внимание на правильный выбор его форм-фактора. Быстрые накопители данных могут выпускаться как в форме карт расширения, вставляемых в PCIe-разъем, так и в виде планок памяти, которые устанавливаются в так называемые M.2-слоты.
Таким образом, перед приобретением понравившейся вам модели рекомендуем взглянуть на материнскую плату и проверить, представлен ли там интерфейс соответствующего типа.
Многие производители SSD разрабатывают программное обеспечение, которое анализирует состояние NVMe-SSD. У Intel оно называется Solid-State Drive Toolbox
Этот совет особенно актуален для более старых материнских плат, поскольку на их слот M.2 для передачи данных может лишь выводиться шина SATA. Тот, кто собирает для себя новый компьютер, может особо этим вопросом не утруждаться: материнские платы для новых процессоров имеют разъемы M.2 с PCIe-соединением и поддерживают новый протокол обмена данными Non-Volatile Memory Express (NVMe) – это провоцирует второй турбо-скачок.
В отличие от моделей для M.2, SSD в виде карты под разъем PCIe могут быть интересны и для модернизации более старых систем. Однако при этом следует обязательно обратить внимание, чтобы на материнской плате был еще один свободный PCIe-слот помимо занятого графической картой.
И еще одна маленькая деталь может оказаться очень важной: из шести взятых на этот тест SSD-накопителей четыре имеют форм-фактор карты расширения, но только три из них поддерживают стандарт PCIe 3.0. Kingston HyperX Predator же ограничивается лишь PCIe 2.0, который способен пропускать через линию только 500 Мбайт/с.
И хотя ваши скорости передачи данных при чтении и записи с 1400 и 1010 Мбайт/с соответственно здесь будут значительно лучше, чем у SATA-конкурентов, с показателями самых быстрых SSD сравниться они не смогут. При этом носители, поддерживающие PCIe 3.0, будут работать и в слоте PCIe 2.0, но скорость у них будет значительно снижена.
Перегретые SSD-накопители становятся медлительнее
Адаптер под PCIe-карту Angelbird Wings PX1 со своим радиатором охлаждения предотвращает перегрев Samsung 950 Pro
В настоящее время от SSD-накопителей с интерфейсом PCIe мы вполне можем ожидать скоростей передачи данных свыше 2,5 Гбайт/с. Произведенные компанией OCZ SSD-накопители с интерфейсом M.2 привычно поставляются с PCIe-адаптером. По итогам наших результатов измерений нам видится более чем рациональным оставлять устройство именно в нем. Мы провели замеры характеристик этих устройств для M.2 и без адаптера, зарегистрировав слегка худшие значения: так, при чтении была достигнута скорость всего 2382 Мбайт/с, что примерно на 130 Мбайт/с меньше, чем с адаптером.
Очень короткое время реакции
Высокая скорость передачи данных - это хорошо для ускорения загрузки, но причины того, что Windows и игры с SSD-накопителем в компьютере работают заметно быстрее, скрываются прежде всего в незначительности латентности. Ее во время тестирования мы изучаем при I/O-измерениях (Input/Output), то есть подсчете количества операций чтения или записи, произведенных в секунду при обработке последовательно расположенных блоков памяти. Этот параметр, так называемый IOPS (Input/Output Operations Per Second), является недостающим «ингредиентом» для быстрого ПК, который часто бывает сильно нагруженным.
В данной зачетной дисциплине преимущество имеет накопитель OCZ RD400 с 43 974 IOPS при записи. При чтении, напротив, результат 18 428 IOPS не составляет и половины от предыдущего. Вот и у нашего лидера рейтинга, Samsung 960, можно наблюдать такую же неоднородность характеристик: при записи он достигает отметки в 42 175 IOPS, а при чтении - всего 29 233.
Завидную схожесть результатов демонстрирует Zotac с его приблизительно 35 000 IOPS (как при чтении, так и при записи). Впрочем, данный параметр при сравнении продуктов довольно часто приходится комбинировать с другими. При этом в скором времени турбо-SSD должны «пробить» психологически важную отметку в 100 000 IOPS.
Хуже всего проявил себя Kingston HyperX Predator: около 23 000 IOPS при чтении и 17 800 при записи означают последнее место, причем с большим отрывом. Основной причиной этого является устаревшая технология, так как данный SSD-накопитель передает данные все еще по протоколу AHCI. Новый же протокол доступа NVMe, напротив, оптимизирован для работы с SSD.
Преимущества NVMe проявляют себя прежде всего при распараллеливании процессов: протокол передачи данных позволяет работать с очередями запросов ввода/вывода (I/O queues) размером до 65 536 команд. Протокол AHCI имеет ограничение всего одной очередью размером в 32 команды - а это при большой нагрузке может вызвать скопление данных.
10 лучших SSD NVMe накопителей по соотношению цена / качество
Даже на новые сверхскоростные накопители цены постепенно снижаются, причем, самый недорогой SSD с поддержкой NVMe уже можно найти по цене накопителей SATA, И это не может не радовать. Мы подобрали для вас 10 лучших SSD флеш-накопителей с поддержкой NVMe по соотношению цена / качество.
 |
|
 |
|
 |
|
 |
|
 |
