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SATAe - SATA Express

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SATAe - SATA Express

SATA Express (SATAe) es una interfaz de almacenamiento masivo para SSD y el sucesor de SATA 6G. La idea es prescindir de la interfaz SATA para las SSD y adaptar en su lugar PCI Express (PCIe) a los requisitos de las SSD. El resultado es una combinación de SATA y PCI Express. De este modo, las unidades SSD pueden conectarse al PCI Express a través de un conector independiente.

Con SATA Express, no es SATA sino PCI Express quien se encarga de la transmisión física y se limita a la definición de conectores y diseños.
Las unidades SATA convencionales también funcionan en los conectores SATAe. El conector utilizado para ello puede procesar tanto señales SATA como PCIe.

Las unidades SSD conectadas a través de PCIe pueden utilizar los protocolos AHCI o NVMHCI/NVMe (NVM Express). Actualmente, las unidades SSD PCIe siguen siendo reconocidas como unidades SATA AHCI. Dado que AHCI se desarrolló para los discos duros convencionales, acabará siendo sustituido por NVMe. NVMe está mucho mejor diseñado que SATA AHCI para acoplar el almacenamiento flash masivo con muchos canales internos en ordenadores con procesadores multinúcleo. Sin embargo, todavía no hay unidades NVMe para el mercado masivo (a mediados de 2014).

Velocidad de transferencia

Está previsto que SATA Express pueda utilizar uno, dos o cuatro carriles PCIe 3.0 (x1, x2 o x4) y transferir datos a 1 GByte/s por carril. Esto supone una velocidad de datos de hasta 4 GByte/s. Sin embargo, esto no significa que todas las SSD SATAe lo soporten. La razón es simplemente que la conexión del chipset es demasiado baja para PCIe 3.0 y, por tanto, con 2 carriles PCIe (PCIe x2) versión 2.0, por ejemplo, sólo es posible un total de 1 GByte/s.
Los conjuntos de chips actuales (mediados de 2014) conectan las dos interfaces con dos carriles PCIe 2.0, lo que da lugar a una velocidad de datos de 1 GByte/s. En comparación con SATA 6G, con sólo 600 MByte/s, las unidades SSD se benefician especialmente de la mayor velocidad de transferencia.

Conectores para SATAe

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SATA Express define un conector amplio que consta de dos tomas SATA contiguas y una toma adicional para las señales de reloj PCIe y la fuente de alimentación. La idea es que los dos zócalos SATA puedan utilizarse para unidades SATA convencionales siempre que no haya unidades para SATA Express.
Los conectores pueden utilizarse con señales SATA o PCIe. Los conectores SATA normales también encajan en el zócalo SATAe. Gracias a la definición del conector SFF-8639, se establece una amplia compatibilidad de hardware y el protocolo de transmisión subyacente es independiente.

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En la placa base hay un conector SATAe en el que cabe un cable con dos carriles PCIe (PCIe 3.0 x2 = 2 GByte/s) para unidades SSD PCIe o, alternativamente, dos conectores SATA normales. Por lo tanto, en la placa base hay una electrónica de conmutación que conecta el zócalo con el controlador correcto en función del uso.

SATA Express = SATA + PCI Express 3.0

En términos simplificados, SATA Express (SATAe) es una combinación de SATA y PCI Express.
Durante una fase de transición, se utilizará AHCI (Advanced Host Controller Interface). AHCI es un estándar de interfaz independiente del fabricante para controlar los adaptadores SATA.
La denominación SATA Express es, en principio, un término de puro marketing y ya no tiene mucho que ver con SATA. La transmisión se realiza a través de PCIe.

Debido a que no hay controladores flash con una conexión PCIe directa, se utiliza un puente PCIe-SAS en los controladores. Actualmente, esto requiere controladores específicos del fabricante y del sistema operativo. Se supone que NVMe ofrece un remedio. Esto ya funciona en Linux. En Windows sólo hay un simple controlador de código abierto.

SATA Express = NVM Express + PCI Express 3.0

En el futuro, se prescindirá de los antiguos elementos SATA y se utilizarán los conceptos especificados como memoria no volátil Express (NVM Express, NVMe). En el caso de los PC y los portátiles, todavía faltan los controladores NVMe en los sistemas operativos y el firmware UEFI. Sólo en casos puntuales se utilizan ya las SSD NVMe en servidores o estaciones de trabajo.

NVMe / NVM Express / Memoria no volátil Express

NVM Express o Non-Volatile Memory Express (NVMe) es un protocolo para el almacenamiento de datos no volátiles. Suele ser una memoria flash que puede tener diferentes diseños. Por ejemplo, como una tarjeta enchufable o un disco duro. NVM Express es, por tanto, un protocolo para unidades SSD con conexión directa PCI Express, que funcionan con controladores universales bajo diferentes sistemas operativos. Esto significa que en el futuro las unidades SSD ya no se conectarán al chipset a través de la interfaz SATA, sino directamente con PCI Express y el protocolo NVM Express.

Un primer paso es la especificación de la memoria no volátil Express. Define una interfaz de controlador de host (NVMHCI) que media entre PCI Express y las características especiales del almacenamiento SSD. La transmisión física está reservada a PCI Express, mientras que NVMe se encarga de las capas de protocolo superiores. Entre otras cosas, se trata de combinar los numerosos y pequeños accesos individuales en grandes transferencias de datos para que sea posible una alta tasa de transferencia. Además, NVMe se encarga de ahorrar energía, recursos de la CPU y proporcionar un controlador uniforme. Gracias a un controlador NVMHCI estándar, una unidad SSD puede integrarse en cualquier sistema operativo como dispositivo de almacenamiento masivo.

Características

SATA Express incluye funciones optimizadas para que las unidades SSD PCIe funcionen de forma más eficiente en entornos multihilo con CPUs multinúcleo. SATA Express garantiza que los hilos se ejecuten en núcleos individuales de la CPU, cada uno con sus propias interrupciones, sin bloquearse entre sí. Además, la especificación establece normas para el cifrado de datos, las funciones de gestión y la notificación de errores.

Características adicionales

   ◉Información híbrida: Almacenamiento de datos en la caché de los discos duros híbridos
   ◉Informes transitorios sobre energía: gestión de la energía
   ◉DevSleep: Función de ahorro de energía (sólo unos milivatios en modo de reposo)
   ◉Módulos de almacenamiento universal (USM): discos duros externos extraíbles
   ◉Rebuild Assist: acorta el tiempo de reconstrucción de las matrices RAID

Conclusión

Las supuestas tarjetas enchufables PCIe SSD para servidores y estaciones de trabajo utilizan un adaptador de host SATA o SAS integrado para conectar la memoria flash. Esto significa que, a pesar de la conexión PCIe, la mayoría de las unidades SSD funcionan internamente con SATA 6G. Sin embargo, cabe suponer que PCIe con m.2 o SATAe se impondrá en las estaciones de trabajo y los servidores.
También es seguro que PCIe se convertirá en la interfaz estándar para las SSD. Lo que aún no es seguro es qué conector y diseño será. Mientras que las ranuras m.2 están soldadas por todos los fabricantes de placas base, al menos en las más caras, la respuesta para SATA Express es mixta.

Modificado por última vez en Viernes, 11 Noviembre 2022 12:03

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