Типоразмер mSATA SDD: что это, особенности работы

17 августа 2019, 01:55 | Платформа ПК

На самом деле, преобразовать интерфейс подключения жестких дисков sata в mini-sata не так уж сложно: достаточно распаять на плате два разъема, предусмотреть крепление m-sata накопителя, да вот взять откуда-нибудь напряжение 3,3 вольта.

Перед нами два переходника. На превый взгляд, отличий у них больше, чем общего.

Обратная сторона на обоих переходниках пуста.

На втором переходнике применяется импульсный регулятор.

В центре фото — деталь с маркировкой KV7HH. Это синхронный преобразователь напряжения SY8089AAAC. У него максимальный ток 2А, в пике до трех. Регулируемое напряжение задается резистивным делителем. На выходе устанавливается дроссель и несколько конденсаторов. Все они, как нарисовано в типовой схеме включения в pdf, присутствуют на плате.

Наконец, перейдем к тестовому накопителю.

Вставляем диск:

Проверяем скорости чтения и записи:

• 
• 

• 
• 

Ну что ж, неплохо. Спада скорости записи нет.

Устанавливаем  в другой переходник:

Не буду приводить еще раз графики, поверьте на слово — скорость не поменялась. Хотя с чего бы ей меняться, если переходники на нее не могут повлиять.

В итоге:

Зеленый переходник мне понравился больше — у него более мощный преобразователь напряжения, у него лучший теплоотвод (если применять прокладки из терморезины), он компактнее и использует минимум компонентов, но те что есть — высокого качества.

Черный переходник тоже работает, и его преобразователь почти не греется, вероятно токи по цепи 3,3 вольта достаточно низкие. В его пользу говорит и низкая цена.

Ссылки:

Зеленый переходник msata — sata — 124 рубля с доставкой

Черный переходник msata — sata -117 рублей, доставка бесплатная

m-sata SSD DogFish 120 Gb — 3200 рублей

Как как в сфере аппаратного обеспечения компьютеров постоянно появляются различные новинки и альтернативные технологии, не все пользователи способны «угнаться» за ними.

По этой причине самостоятельная сборка компьютера, замена жесткого диска или оперативной памяти может стать достаточно сложным процессом, даже если ранее вы ее уже производили.

В данной статье мы рассмотрим интерфейс mSATA, ответим на вопрос о том, что это такое, для чего нужно и какие особенности имеет.

Содержание:

Определение

Где пользователь вообще может столкнуться с данным понятием и к чему оно относится?

Аббревиатура mSATA используется применительно к жестким дискам формата SSD и обозначает разновидность их интерфейса и форм фактора.

Потому обычно документации к такому оборудованию имеет место формулировка mSATA SSD.

 Преимущества формата SSD очевидны. Это и быстродействие, и меньший нагрев, и почти полное отсутствие шума. Но какими же особенностями наделяет его наличие форм-фактора mSATA?

В этом сокращении m обозначает mini (miniSATA), и из этого сразу становится ясно, что этот форм фактор предполагает устройство относительно небольшого, либо уменьшенного, размера. Габариты этого форм фактора составляют 5,95х3,0х0,3 см.

Изначально данный формат диска разрабатывался в качестве быстрой и стабильной буферной памяти.

И действительно, эти диски, благодаря трудам разработчиков компании Intel, значительно повышали быстродействие компьютера.

Но в настоящее время стандарт активно применяется во всех компактных устройствах, так как способен обеспечить скорость работы на уровне SSD.

Впервые реализовываться устройства с этим типоразмером стали, начиная с 2009 года. Именно в этом году его представила компания Serial ATA International Organization.

И хотя это достаточно удобный и функциональный тип жесткого диска, он не получил слишком широкого распространения.

 Форм-фактор – это показатель, задающий размеры любому техническому изделию, а также описывающий некоторые иные его габаритные параметры. Наиболее адекватным переводом этого понятия на русский язык будет типоразмер. Этот показатель важно учитывать при выборе устройства, так как именно от него зависит, сможете ли вы вообще подключить жесткий диск к разъему, предусмотренному на вашем компьютере. » srcset=»http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/1-19.png 794w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/1-19-650×433.png 650w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/1-19-767×511.png 767w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/1-19-435×290.png 435w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/1-19-765×509.png 765w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/1-19-244×163.png 244w» sizes=»(max-width: 794px) 100vw, 794px»>

<Рис. 1 Диск>

Читайте также:

Как установить SSD на ноутбук и ПК? Несколько надёжных способов

Как выбрать SSD накопитель для ноутбука: Основные правила

Настройка SSD под Windows 10: Полная step-by-step инструкция

Переносим операционную систему с HDD на SSD — последовательная инструкция в картинках

Особенности

Главная цель,  с которой разрабатывались данные диски – установка их в ноутбуки, ультрабуки и нетбуки небольших габаритов, или сверхтонкие.

То есть, данный тип диска необходим в тех устройствах, в которые невозможно по габаритам установить более крупный диск.

Считается, что диск формата миниСАТА объединяет все преимущества дисков SSD и HDD, потому они успешно реализуются почти во всех небольших мобильных устройствах, начиная с самого года их выпуска.

 При своих габаритах устройство остается функциональным и стабильным в работе, достаточно мощным. Кроме того, оно характеризуется высокой скоростью работы и почти полным отсутствием шума при ней.

Другие названия, которые по сути также означают mSATA, это NGFF или Next Generation Form Factor и М.2.

» srcset=»http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/2-19.jpg 491w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/2-19-650×564.jpg 650w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/2-19-768×666.jpg 768w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/2-19-334×290.jpg 334w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/2-19-765×663.jpg 765w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/2-19-212×184.jpg 212w» sizes=»(max-width: 491px) 100vw, 491px»>

<Рис. 2 Внешний вид>

Память

Выраженной разницы в объемах памяти между обычными дисками и форматом мини нет.

Например, в настоящее время на рынке довольно успешно реализуется мини-диск от Самсунг, который предоставляет 1Тб памяти.

Однако стоит такое устройство почти 600 долларов.

Однако, существуют и более бюджетные и функциональные модели с меньшей памятью.

Их вполне будет хватать для нормального функционирования и работы за ПК.

Они также способны обеспечить быструю и стабильную работу устройства.

Для каких устройств подходит?

Строго говоря, подходит для любого электрически совместимого устройства, имеющего подходящий разъем для подключения.

Но такое устройство стоит немного дороже дисков с более крупногабаритным форм фактором при том же качестве и особенностях работы, эксплуатационных характеристиках.

 Потому покупать такой мини-диск целесообразно только в крайнем случае, то есть для установления в устройства, в которые невозможно поставить более крупный диск. 

Это могут быть различные маленькие нетбуки, сверхтонкие ультрабуки, очень маленькие ноутбуки.

» srcset=»http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/3-20.jpg 1000w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/3-20-650×520.jpg 650w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/3-20-768×614.jpg 768w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/3-20-363×290.jpg 363w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/3-20-765×612.jpg 765w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/3-20-230×184.jpg 230w» sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px»>

<Рис. 3 Переходник>

 Совет! Технически, разъем данного мини-диска похож на распространенный и популярный интерфейс PCI Express Mini Card. Эти интерфейсы совместимы как технически, так и электрически. Но для корректной работы необходимо будет произвести переключения ряда сигналов на предназначенный для этого контроллер. 

Однако, важно учитывать, что не все ноутбуки в принципе оснащены слотом для подключения такого диска.

И если производитель не посчитал нужным оснащать им ноутбук, то вы не сможете подключить диск этого формата.

Как же узнать, поддерживает ли ваше устройство такой формат?

Совместимость

Естественно, что все старые модели, вышедшие до 2009 года, его не поддерживают, так как в год их выхода таких устройств еще просто не существовало.

Если ноутбук достаточно новый, то уточнить факт наличия соответствующего интерфейса подключения можно на официальном сайте или с помощью технической документации,

 Почти все модели Lenovo, HP, Toshiba, Dell и Acer, вышедшие после 2010 года уже поддерживают этот формат. Также его поддерживают все ультрабуки.

Вот некоторые, наиболее популярные линейки ноутбуков известных брендов, многие модели которых поддерживают такой типоразмер диска:

• Acer Aspire (M3, M5, R7), Timeline, Iconia Tab (W500, W700);
• Alienware;
• ASUS EeeSlate, Vivo Book, Zenbook (Ux 21, Ux 31);
• Clevo Notebook (P150, P151, P157, W350, W650, W230, W355, W651, W655, W740);
• Dell Inspiron (14, 15, 17), Precision, XPS, XPS One,Vostro;
• Fusion Garage, Futro;
• Gigabyte (Q, U);
• Google;
• HP Pavilion, ENVY, Folio, ZBook;
• Lenovo, Idea Pad, Idea Pad Yoga, Think Pad, Think Pad Edge;
• LG Xnote;
• Samsung, Samsung Chromebook;
• Sony VAIO;
• Toshiba Portage, Satellite;
• WeTab.

 Это хотя и обширный, но далеко не полный перечень моделей, поддерживающих данный типоразмер диска. Полный перечень можно увидеть нас сайте разработчика.» srcset=»http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/4-20.jpg 615w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/4-20-650×476.jpg 650w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/4-20-767×561.jpg 767w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/4-20-396×290.jpg 396w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/4-20-765×559.jpg 765w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/4-20-123×90.jpg 123w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/4-20-244×179.jpg 244w» sizes=»(max-width: 615px) 100vw, 615px»>

<Рис. 4 Размеры>

Преимущества

Данное устройство имеет все те же преимущества перед дисками формата HDD, что и SSD стандартного размера – они быстродейственные, бесшумные, имеют более долгий срок службы и работают стабильнее.

Однако они имеют малый размер, что позволяет устанавливать их в компактные переносные устройства.

Таким образом, такие диски имеют основное преимущество – их установка может существенно улучшить качество и повысить скорость и стабильность работы операционной системы на ноутбуке.

 Таким образом, если быстродействие вашего устройства вас не устраивает, то можно заменить HDD-диск на mSATA. С другой стороны, если у вас уже установлен SSD-диск стандартного форм-фактора, то ставить mSATA бессмысленно, так как производительность устройства не изменится. » srcset=»http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/5-20.jpg 648w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/5-20-650×430.jpg 650w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/5-20-767×508.jpg 767w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/5-20-438×290.jpg 438w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/5-20-765×506.jpg 765w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/5-20-244×162.jpg 244w» sizes=»(max-width: 648px) 100vw, 648px»>

<Рис. 5 В ноутбуке>

Читайте также:

Созданы для геймеров: Обзор игровых ноутбуков 2017 года

Выбираем лучший бюджетный ноутбук 2017 года

Подставка для ноутбука с охлаждением своими руками

Игровые комплекты клавиатура мышь 2017: ТОП-10 вариантов

Установка

Вполне реально произвести самостоятельную установку такого устройства в свой ПК.

Достаточно лишь обладать некоторым количеством свободного времени, аккуратностью и минимальными навыками по работе с электроникой.

Однако, если таких навыков у вас нет, то лучше доверить это профессионалам, так как попытки самостоятельной замены могут в этом случае повредить не только жесткий диск, но и сам компьютер.

 Алгоритм замены данного устройства может немного отличаться для разных ноутбуков, в зависимости от модели, разработчика, года выпуска и т. д. Информацию о процессе замены жесткого диска вы можете поискать на официальном сайте производителя ноутбука. Довольно часто такая информация там имеется.

Также на сайте или в технической документации вы можете посмотреть расположение интерфейса для подключения диска такого типа.

Общий алгоритм действий по установке в этом случае такой:

1 Выключите ноутбук, отключите его от сети, если возможно, выньте батарею;2Закройте его и переверните крышкой вниз;3Открутите шурупы, удерживающие заднюю крышку устройства;4Снимите крышку – если она состоит из нескольких частей, то снимите только ту, которая закрывает зону жесткого диска или интерфейса для подключения мини-САТА;» srcset=»http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/6-18.jpg 794w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/6-18-650×487.jpg 650w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/6-18-767×575.jpg 767w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/6-18-387×290.jpg 387w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/6-18-765×573.jpg 765w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/6-18-244×183.jpg 244w» sizes=»(max-width: 794px) 100vw, 794px»>

<Рис. 6 Установка>

5Теперь, при необходимости, отсоедините имеющийся жесткий диск и выньте его;6Подключите свой новый жесткий диск к соответствующему разъему;» srcset=»http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/7-22.jpg 1024w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/7-22-650×434.jpg 650w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/7-22-768×512.jpg 768w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/7-22-435×290.jpg 435w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/7-22-765×510.jpg 765w, http://geek-nose.com/wp-content/uploads/2018/01/7-22-244×163.jpg 244w» sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px»>

<Рис. 7 Установленный диск>

7Установите крышку обратно и заверните шурупы и переверните ноутбук.  Попробуйте включить устройство. Если вы все сделали правильно, то должен начаться «чистый запуск» компьютера. Теперь можно установить на диск операционную систему.  В прошлой части цикла «Введение в SSD» мы рассказали про историю появления дисков. Вторая часть расскажет про интерфейсы взаимодействия с накопителями. Общение между процессором и периферийными устройствами происходит в соответствии с заранее определенными соглашениями, называемыми интерфейсами. Эти соглашения регламентируют физический и программный уровень взаимодействия.

Интерфейс — совокупность средств, методов и правил взаимодействия между элементами системы.

Физическая реализация интерфейса влияет на следующие параметры:

• пропускная способность канала связи;
• максимальное количество одновременно подключенных устройств;
• количество возникающих ошибок.

Дисковые интерфейсы построены на портах ввода-вывода, что является противоположностью вводу-выводу через память и не занимает место в адресном пространстве процессора.

Параллельные и последовательные порты

По способу обмена данными порты ввода-вывода делятся на два типа:

• параллельные;
• последовательные.

Как следует из названия, параллельный порт отправляет за раз машинное слово, состоящее из нескольких бит. Параллельный порт — самый простой способ обмена данными, так как не требует сложных схемотехнических решений. В самом простом случае каждый бит машинного слова отправляется по своей сигнальной линии, а для обратной связи используются две служебные сигнальные линии: Данные готовы и Данные приняты. Параллельные порты, на первый взгляд, отлично масштабируются: больше сигнальных линий — больше бит передается за раз и, следовательно, выше пропускная способность. Тем не менее, из-за увеличения количества сигнальных линий между ними возникает интерференционное взаимодействие, приводящее к искажению передаваемых сообщений. Последовательные порты — противоположность параллельным. Отправка данных происходит по одному биту за раз, что сокращает общее количество сигнальных линий, но усложняет контроллер ввода-вывода. Контроллер передатчика получает машинное слово за раз и должен передавать по одному биту, а контроллер приемника в свою очередь должен получать биты и сохранять в том же порядке. Малое количество сигнальных линий позволяет без помех увеличивать частоту передачи сообщения.

SCSI

Small Computer Systems Interface (SCSI) появился в далеком 1978 году и был изначально разработан, чтобы объединять устройства различного профиля в единую систему. Спецификация SCSI-1 предусматривала подключение до 8 устройств (вместе с контроллером), таких как:

• сканеры;
• ленточные накопители (стримеры);
• оптические приводы;
• дисковые накопители и прочие устройства.

Изначально SCSI имел название Shugart Associates System Interface (SASI), но стандартизирующий комитет не одобрил бы название в честь компании и после дня мозгового штурма появилось название Small Computer Systems Interface (SCSI). «Отец» SCSI, Ларри Баучер (Larry Boucher) подразумевал, что аббревиатура будет произноситься как «sexy», но Дал Аллан (Dal Allan) прочитал «sсuzzy» («скази»). Впоследствии произношение «скази» прочно закрепилось за этим стандартом.

В терминологии SCSI подключаемые устройства делятся на два типа:

• инициаторы;
• целевые устройства.

Инициатор отправляет команду целевому устройству, которое затем отправляет ответ инициатору. Инициаторы и целевые устройства подключены к общей шине SCSI, пропускная способность которой в стандарте SCSI-1 составляет 5 МБ/с. Используемая топология «общая шина» накладывает ряд ограничений:

• на концах шины необходимы специальные устройства — терминаторы;
• пропускная способность шины делится между всеми устройствами;
• максимальное количество одновременно подключенных устройств ограничено.

Устройства на шине идентифицируются по уникальному номеру, называемому SCSI Target ID. Каждый SCSI-юнит в системе представлен минимум одним логическим устройством, адресация которого происходит по уникальному в пределах физического устройства номеру Logical Unit Number (LUN). Команды в SCSI отправляются в виде блоков описания команды (Command Descriptor Block, CDB), состоящих из кода операции и параметров команды. В стандарте описано более 200 команд, разделенных в четыре категории:

• Mandatory — должны поддерживаться устройством;
• Optional — могут быть реализованы;
• Vendor-specific — используются конкретным производителем;
• Obsolete — устаревшие команды.

Среди множества команд только три из них являются обязательными для устройств:

• TEST UNIT READY — проверка готовности устройства;
• REQUEST SENSE — запрашивает код ошибки предыдущей команды;
• INQUIRY — запрос основных характеристик устройства.

После получения и отработки команды целевое устройство отправляет инициатору статус-код, которым описывается результат выполнения. Дальнейшее усовершенствование SCSI (спецификации SCSI-2 и Ultra SCSI) расширило список используемых команд и увеличило количество подключаемых устройств до 16-ти, а скорость обмена данными по шине до 640 МБ/c. Так как SCSI — параллельный интерфейс, повышение частоты обмена данными было сопряжено с уменьшением максимальной длины кабеля и приводило к неудобству в использовании. Начиная со стандарта Ultra-3 SCSI появилась поддержка «горячего подключения» — подключение устройств при включенном питании. Первым известным SSD диском с интерфейсом SCSI можно считать M-Systems FFD-350, выпущенный в 1995 году. Диск имел высокую стоимость и не имел широкой распространенности. В настоящее время параллельный SCSI не является популярным интерфейсом подключения дисков, но набор команд до сих пор активно используется в интерфейсах USB и SAS.

ATA / PATA

Интерфейс ATA (Advanced Technology Attachment), так же известный как PATA (Parallel ATA) был разработан компанией Western Digital в 1986 году. Маркетинговое название стандарта IDE (англ. Integrated Drive Electronics — «электроника, встроенная в привод») подчеркивало важное нововведение: контроллер привода был встроен в привод, а не на отдельной плате расширения. Решение разместить контроллер внутри привода решило сразу несколько проблем. Во-первых, уменьшилось расстояние от накопителя до контроллера, что положительным образом повлияло на характеристики накопителя. Во-вторых, встроенный контроллер был «заточен» только под определенный тип привода и, соответственно, был дешевле. ATA, как и SCSI, использует параллельный способ ввода-вывода, что отражается на используемых кабелях. Для подключения дисков с использованием интерфейса IDE необходимы 40-жильные кабели, также именуемые шлейфами. В более поздних спецификациях используются 80-жильные шлейфы: более половины из которых — заземления для уменьшения интерференции на высоких частотах. На шлейфе ATA присутствует от двух до четырех разъемов, один из которых подключается в материнскую плату, а остальные — в накопители. При подключении двух устройств одним шлейфом, одно из них должно быть сконфигурировано как Master, а второе — как Slave. Третье устройство может быть подключено исключительно в режиме «только чтение». Положение перемычки задает роль конкретного устройства. Термины Master и Slave по отношению к устройствам не совсем корректны, так как относительно контроллера все подключенные устройства — Slaves. Особенным нововведением в ATA-3 считается появление Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology (S.M.A.R.T.). Пять компаний (IBM, Seagate, Quantum, Conner и Western Digital) объединили усилия и стандартизировали технологию оценки состояния накопителей. Поддержка твердотельных накопителей появилась с четвертой версии стандарта, выпущенной в 1998 году. Эта версия стандарта обеспечивала скорость обмена данными до 33.3 МБ/с. Стандарт выдвигает жесткие требования к шлейфам ATA:

• шлейф обязательно должен быть плоским;
• максимальная длина шлейфа 18 дюймов (45.7 сантиметров).

Короткий и широкий шлейф был неудобен и мешал охлаждению. Повышать частоту передачи с каждой следующей версией стандарта становилось все сложнее, и ATA-7 решил проблему радикально: параллельный интерфейс был заменен последовательным. После этого ATA приобрёл слово Parallel и стал называться PATA, а седьмая версия стандарта получила иное название — Serial ATA. Нумерация версий SATA началась с единицы.

SATA

Стандарт Serial ATA (SATA) был представлен 7 января 2003 года и решал проблемы своего предшественника следующими изменениями:

• параллельный порт заменен последовательным;
• широкий 80-жильный шлейф заменен 7-жильным;
• топология «общая шина» заменена на подключение «точка-точка».

Несмотря на то, что стандарт SATA 1.0 (SATA/150, 150 МБ/с) был незначительно быстрее, чем ATA-6 (UltraDMA/130, 130 МБ/с), переход к последовательному способу обмена данными был «подготовкой почвы» к повышению скоростей. Шестнадцать сигнальных линий для передачи данных в ATA были заменены на две витые пары: одна для передачи, вторая для приема. Коннекторы SATA спроектированы для большей устойчивости к множественным переподключениям, а спецификация SATA 1.0 сделала возможным «горячее подключение» (Hot Plug).

Некоторые пины на дисках короче, чем все остальные. Это сделано для поддержки «горячей замены» (Hot Swap). В процессе замены устройство «теряет» и «находит» линии в заранее определенном порядке.

Чуть более, чем через год, в апреле 2004-го, вышла вторая версия спецификации SATA. Помимо ускорения до 3 Гбит/с в SATA 2.0 ввели технологию Native Command Queuing (NCQ). Устройства с поддержкой NCQ способны самостоятельно организовывать порядок выполнения поступивших команд для достижения максимальной производительности. Последующие три года SATA Working Group работала над улучшением существующей спецификации и в версии 2.6 появились компактные коннекторы Slimline и micro SATA (uSATA). Эти коннекторы являются уменьшенной копией оригинального коннектора SATA и разработаны для оптических приводов и маленьких дисков в ноутбуках. Несмотря на то, что пропускной способности второго поколения SATA хватало для жестких дисков, твердотельные накопители требовали большего. В мае 2009 года вышла третья версия спецификации SATA с увеличенной до 6 Гбит/с пропускной способностью. Особое внимание твердотельным накопителям уделили в редакции SATA 3.1. Появился коннектор Mini-SATA (mSATA), предназначенный для подключения твердотельных накопителей в ноутбуках. В отличие от Slimline и uSATA новый коннектор был похож на PCIe Mini, хотя и не был электрически совместим с PCIe. Помимо нового коннектора SATA 3.1 мог похвастаться возможностью ставить команды TRIM в очередь с командами чтения и записи.

Команда TRIM уведомляет твердотельный накопитель о блоках данных, которые не несут полезной нагрузки. До SATA 3.1 выполнение этой команды приводило к сбросу кэшей и приостановке операций ввода-вывода с последующим выполнением команды TRIM. Такой подход ухудшал производительность диска при операциях удаления.

Спецификация SATA не успевала за бурным ростом скорости доступа к твердотельным накопителям, что привело к появлению в 2013 году компромисса под названием SATA Express в стандарте SATA 3.2. Вместо того, чтобы снова удвоить пропускную способность SATA, разработчики задействовали широко распространенную шину PCIe, чья скорость превышает 6 Гбит/с. Диски с поддержкой SATA Express приобрели собственный форм-фактор под названием M.2.

SAS

«Конкурирующий» с ATA стандарт SCSI тоже не стоял на месте и всего через год после появления Serial ATA, в 2004, переродился в последовательный интерфейс. Имя новому интерфейсу — Serial Attached SCSI (SAS). Несмотря на то, что SAS унаследовал набор команд SCSI, изменения были значительные:

• последовательный интерфейс;
• 29-ти жильный кабель с питанием;
• подключение «точка-точка»

Терминология SCSI также была унаследована. Контроллер по-прежнему называется инициатором, а подключаемые устройства — целевыми. Все целевые устройства и инициатор образуют SAS-домен. В SAS пропускная способность подключения не зависит от количества устройств в домене, так как каждое устройство использует свой выделенный канал. Максимальное количество одновременно подключенных устройств в SAS-домене по спецификации превышает 16 тысяч, а вместо SCSI ID для адресации используется идентификатор World-Wide Name (WWN).

WWN — уникальный идентификатор длиной 16 байт, аналог MAC-адреса для SAS-устройств.

Несмотря на схожесть разъемов SAS и SATA, эти стандарты не являются полностью совместимыми. Тем не менее, SATA-диск может быть подключен в SAS-коннектор, но не наоборот. Совместимость между SATA-дисками и SAS-доменом обеспечивается при помощи протокола SATA Tunneling Protocol (STP). Первая версия стандарта SAS-1 имеет пропускную способность 3 Гбит/с, а самая современная, SAS-4, улучшила этот показатель в 7 раз: 22,5 Гбит/с.

PCIe

Peripheral Component Interconnect Express (PCI Express, PCIe) — последовательный интерфейс для передачи данных, появившийся в 2002 году. Разработка была начата компанией Intel, а впоследствии передана специальной организации — PCI Special Interest Group. Последовательный интерфейс PCIe не был исключением и стал логическим продолжением параллельного PCI, который предназначен для подключения карт расширения. PCI Express значительно отличается от SATA и SAS. Интерфейс PCIe имеет переменное количество линий. Количество линий равно степеням двойки и колеблется в диапазоне от 1 до 16. Термин «линия» в PCIe обозначает не конкретную сигнальную линию, а отдельный полнодуплексный канал связи, состоящий из следующих сигнальных линий:

• прием+ и прием-;
• передача+ и передача-;
• четыре жилы заземления.

Количество PCIe-линий напрямую влияет на максимальную пропускную способность соединения. Современный стандарт PCI Express 4.0 позволяет достичь 1.9 Гбайт/с по одной линии, и 31.5 Гбайт/с при использовании 16 линий. «Аппетиты» твердотельных накопителей растут очень быстро. И SATA, и SAS не успевают увеличивать свою пропускную способность, чтобы «угнаться» за SSD, что привело к появлению SSD-дисков с подключением по PCIe.

Хотя PCIe Add-In карты прикручиваются винтом, PCIe поддерживает «горячую замену». Короткие пины PRSNT (англ. present — присутствовать) позволяют удостовериться, что карта полностью установлена в слот.

Твердотельные накопители, подключаемые по PCIe регламентируются отдельным стандартом Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification и воплощены в множестве форм-факторов, но о них мы расскажем в следующей части.

Удаленные накопители

При создании больших хранилищ данных появилась потребность в протоколах, позволяющих подключить накопители, расположенные вне сервера. Первым решением в этой области был Internet SCSI (iSCSI), разработанный компаниями IBM и Cisco в 1998 году. Идея протокола iSCSI проста: команды SCSI «оборачиваются» в пакеты TCP/IP и передаются в сеть. Несмотря на удаленное подключение, для клиентов создается иллюзия, что накопитель подключен локально. Сеть хранения данных (Storage Area Network, SAN), основанная на iSCSI, может быть построена на существующей сетевой инфраструктуре. Использование iSCSI значительно снижает затраты на организацию SAN. У iSCSI существует «премиальный» вариант — Fibre Channel Protocol (FCP). SAN с использованием FCP строится на выделенных волоконно-оптических линиях связи. Такой подход требует дополнительного оптического сетевого оборудования, но отличается стабильностью и высокой пропускной способностью.

Существует множество протоколов для отправки команд SCSI по компьютерным сетям. Тем не менее, есть только один стандарт, решающий противоположную задачу и позволяющий отправлять IP-пакеты по шине SCSI — IP-over-SCSI.

Большинство протоколов для организации SAN используют набор команд SCSI для управления накопителями, но есть и исключения, например, простой ATA over Ethernet (AoE). Протокол AoE отправляет ATA-команды в Ethernet-пакетах, но в системе накопители отображаются как SCSI. С появлением накопителей NVM Express протоколы iSCSI и FCP перестали удовлетворять быстро растущим требованиям твердотельных накопителей. Появилось два решения:

• вынос шины PCI Express за пределы сервера;
• создание протокола NVMe over Fabrics.

Вынос шины PCIe сопряжен с созданием сложного коммутирующего оборудования, но не вносит изменения в протокол. Протокол NVMe over Fabrics стал хорошей альтернативой iSCSI и FCP. В NVMe-oF используются волоконно-оптическая линии связи и набор команд NVM Express.

DDR-T

Стандарты iSCSI и NVMe-oF решают задачу подключения удаленных дисков как локальные, а компания Intel пошла другой дорогой и максимально приблизила локальный диск к процессору. Выбор пал на DIMM-слоты, в которые подключается оперативная память. Максимальная пропускная способность канала DDR4 составляет 25 ГБ/с, что значительно превышает скорость шины PCIe. Так появился твердотельный накопитель Intel® Optane™ DC Persistent Memory. Для подключения накопителя в DIMM слоты был изобретен протокол DDR-T, физически и электрически совместимый с DDR4, но требующий специального контроллера, который видит разницу между планкой памяти и накопителем. Скорость доступа к накопителю меньше, чем к оперативной памяти, но больше, чем к NVMe. Протокол DDR-T доступен только с процессорами Intel® поколения Cascade Lake или новее.

Заключение

Почти все интерфейсы прошли долгий путь развития от последовательного до параллельного способа передачи данных. Скорости твердотельных накопителей стремительно растут, еще вчера твердотельные накопители были в диковинку, а сегодня NVMe уже не вызывает особого удивления.

В нашей лаборатории Selectel Lab вы можете самостоятельно протестировать SSD и NVMe диски.

Вытеснят ли NVMe-диски классические SSD в ближайшее время?

• 56,8%Да
• 43,2%Нет

Проголосовал 271 пользователь. Воздержались 44 пользователя.Используемые источники:

• https://www.ixbt.com/live/platform/dva-perehodnika-msata-sata-sravnivaem-i-vyyasnyaem-zachem-oni-voobsche-nuzhny.html
• http://geek-nose.com/msata-chto-eto/
• https://habr.com/post/478684/