Serial ATA برای ذخیره سازی رایانه استفاده می شود. رابط استاندارد امکان نصب آسان و سازگاری بین رایانه ها و دستگاه های ذخیره سازی را فراهم می کند. طراحی ارتباط سریالی به محدودیت‌های خود رسیده است، بسیاری از درایوهای حالت جامد به جای درایو، با عملکرد رابط محدود شده‌اند. استانداردهای ارتباطی جدید بین رایانه و درایوهای ذخیره سازی به نام SATA Express این شکاف را پر می کند.
SATA یا PCI Express Communication
مشخصات SATA 3.0 موجود به پهنای باند 6.0 گیگابیت بر ثانیه محدود شده است که تقریباً به 750 مگابایت بر ثانیه ترجمه می شود. با سربار برای رابط، عملکرد موثر به 600 مگابایت بر ثانیه محدود شده است.بسیاری از نسل‌های فعلی درایوهای حالت جامد به این حد رسیده‌اند و به نوعی رابط سریع‌تر نیاز دارند.
مشخصات SATA 3.2 که SATA Express بخشی از آن است، یک استاندارد ارتباطی جدید بین رایانه و دستگاه ها است. این به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد تا روش SATA موجود را انتخاب کنند، از سازگاری با دستگاه‌های قدیمی‌تر اطمینان حاصل کنند یا از گذرگاه PCI Express سریع‌تر استفاده کنند.
گذرگاه PCI Express معمولاً برای برقراری ارتباط بین CPU و دستگاه‌های جانبی مانند کارت‌های گرافیک، رابط‌های شبکه و پورت‌های USB استفاده می‌شود. تحت استانداردهای فعلی PCI Express 3.0، یک خط PCI Express تا 1 گیگابایت بر ثانیه را مدیریت می‌کند که سریع‌تر از رابط SATA فعلی است.
با این حال، دستگاه ها از بیش از یک خط استفاده می کنند. با توجه به مشخصات SATA Express، یک درایو با رابط جدید می تواند از دو خط PCI Express (اغلب به عنوان x2 نامیده می شود) برای دستیابی به پهنای باند بالقوه 2 گیگابایت بر ثانیه استفاده کند.این رابط پهنای باند را تقریباً سه برابر سرعت سخت افزار قبلی SATA 3.0 می کند.
کانکتور جدید SATA Express
اینترفیس جدید به یک رابط جدید نیاز دارد. این دو کانکتور داده SATA را با کانکتور سوم کوچکتر ترکیب می کند که با ارتباطات مبتنی بر PCI Express سروکار دارد. دو کانکتور SATA درگاه SATA 3.0 کاملاً کاربردی هستند. یک کانکتور SATA Express روی یک کامپیوتر می تواند از دو پورت SATA قدیمی پشتیبانی کند. همه کانکتورهای SATA Express از عرض کامل استفاده می کنند، خواه درایو مبتنی بر ارتباطات SATA قبلی باشد یا PCI-Express جدیدتر. بنابراین، یک SATA Express یا دو درایو SATA یا یک درایو SATA Express را کنترل می کند.
از آنجایی که یک درایو مبتنی بر SATA Express می تواند از هر یک از فناوری ها استفاده کند، باید با هر دو ارتباط برقرار کند، بنابراین از دو درگاه به جای یک درگاه سوم، جایگزین، استفاده می کند. همچنین، بسیاری از پورت های SATA برای ارتباط با پردازنده به یک خط PCI Express متصل می شوند. استفاده از رابط PCI Express با درایو SATA Express ارتباط با دو پورت SATA متصل به آن رابط را خاموش می کند.
محدودیت های رابط فرمان
SATA داده ها را بین دستگاه و CPU مخابره می کند. علاوه بر این لایه، یک لایه فرمان نیز در بالا اجرا می شود. لایه فرمان دستورات مربوط به نوشتن و خواندن از درایو ذخیره سازی را ارسال می کند. برای سال ها، این فرآیند توسط رابط کنترل کننده میزبان پیشرفته انجام می شد. در هر سیستم عاملی که در حال حاضر در بازار وجود دارد، نوشته شده است، و به طور موثر درایوهای SATA را وصل و پخش می کند. درایور اضافی مورد نیاز نیست.
در حالی که این فناوری با فناوری‌های قدیمی‌تر و کندتر مانند هارد دیسک‌ها و درایوهای فلش USB به خوبی کار می‌کرد، SSDهای سریع‌تر را نگه می‌دارد. در حالی که صف فرمان AHCI می تواند 32 فرمان را در خود جای دهد، در هر زمان فقط می تواند یک فرمان را پردازش کند زیرا فقط یک صف وجود دارد.
این جایی است که مجموعه دستورات Non-Volatile Memory Express وارد می شود. دارای 65، 536 صف فرمان، که هر کدام با توانایی نگه داشتن 65، 536 دستور در هر صف. این امکان پردازش موازی دستورات ذخیره سازی در درایو را فراهم می کند.این برای هارد دیسک مفید نیست، زیرا به دلیل سر درایو به یک فرمان محدود می شود. با این حال، برای درایوهای حالت جامد با چند تراشه حافظه، می‌تواند پهنای باند را با نوشتن چندین فرمان به تراشه‌ها و سلول‌های مختلف به طور همزمان افزایش دهد.
این فناوری جدید است و در اکثر سیستم عامل های موجود در بازار تعبیه نشده است. بسیاری از سیستم عامل ها به درایورهای اضافی نصب شده در درایوها نیاز دارند تا درایوها بتوانند از فناوری جدید NVMe استفاده کنند. استقرار سریعترین عملکرد برای درایوهای SATA Express ممکن است کمی طول بکشد.
SATA Express یکی از دو روش را پشتیبانی می کند. می‌توانید از فناوری جدید با درایورهای AHCI استفاده کنید و احتمالاً بعداً برای بهبود عملکرد به استانداردهای جدیدتر NVMe بروید، که ممکن است نیاز به فرمت مجدد درایو داشته باشد.
ویژگی های دیگر در مشخصات SATA 3.2
مشخصات جدید SATA بیش از روش های ارتباطی و اتصالات جدید اضافه می کند. بیشتر آنها به سمت رایانه های همراه هدف قرار می گیرند، اما می توانند برای رایانه های غیر همراه دیگر مفید باشند.
قابل توجه ترین ویژگی صرفه جویی در مصرف انرژی حالت DevSleep است. این یک حالت برق جدید است که به سیستم‌های موجود در فضای ذخیره‌سازی اجازه می‌دهد تا شبه خواب زمستانی کنند. این حالت مصرف انرژی را در حالت خواب کاهش می‌دهد تا زمان کار لپ‌تاپ‌های خاص، از جمله اولترابوک‌های طراحی شده پیرامون SSD و مصرف انرژی کم را بهبود بخشد.
درایوهای هیبریدی حالت جامد نیز از استانداردهای جدید بهره می برند، زیرا استانداردها مجموعه جدیدی از بهینه سازی ها را اضافه کرده اند. در پیاده‌سازی‌های فعلی SATA، کنترل‌کننده درایو بر اساس آنچه می‌بیند که درخواست شده است، تعیین می‌کند که چه مواردی باید و چه مواردی نباید در حافظه پنهان شوند. با ساختار جدید، سیستم عامل به کنترل کننده درایو می گوید که چه مواردی را باید در حافظه پنهان نگه دارد، که باعث کاهش سربار کنترل کننده درایو و بهبود عملکرد می شود.
در نهایت، یک تابع برای استفاده با تنظیمات درایو RAID وجود دارد. یکی از اهداف RAID، افزونگی داده ها است. در صورت خرابی درایو، درایو جایگزین می‌شود و داده‌ها از چک‌سام بازسازی می‌شوند.یک فرآیند جدید در استانداردهای SATA 3.2 با تشخیص اینکه کدام داده ها آسیب دیده اند در مقابل داده هایی که آسیب دیده اند، روند بازسازی را بهبود می بخشد.
پیاده‌سازی و چرا بلافاصله اجرا نشد
SATA Express از اواخر سال 2013 یک استاندارد رسمی بوده است. تا زمانی که چیپست های H97/Z97 اینتل در بهار سال 2014 عرضه شد، راه خود را به سیستم های کامپیوتری باز نکرد. حتی اگر مادربردهای جدید دارای ویژگی های جدید بودند. رابط، هیچ درایوی در زمان راه اندازی از آن استفاده نمی کرد.
دلیل اینکه رابط به سرعت درگیر نشد رابط M.2 است. این منحصراً برای درایوهای حالت جامد که از ضریب شکل کوچکتری استفاده می کنند استفاده می شود. درایوهای صفحه مغناطیسی به سختی از استانداردهای SATA فراتر می روند. M.2 انعطاف پذیری بیشتری دارد زیرا به درایوهای بزرگتر متکی نیست. همچنین می‌تواند از چهار خط PCI Express استفاده کند که به معنای درایوهای سریع‌تر از دو خط SATA Express است.
AMD ریزپردازنده های Ryzen خود را در اوایل مارس 2017 منتشر کرد و پشتیبانی داخلی از SATA Express را به پلتفرم AMD Socket AM4 آورد.
