직렬 ATA는 컴퓨터 저장에 사용됩니다. 표준 인터페이스를 통해 컴퓨터와 저장 장치 간의 쉬운 설치 및 호환성이 가능합니다. 직렬화된 통신 설계는 드라이브가 아닌 인터페이스의 성능으로 제한되는 많은 솔리드 스테이트 드라이브와 함께 한계에 도달했습니다. SATA Express라고 하는 컴퓨터와 스토리지 드라이브 간의 새로운 통신 표준이 그 격차를 메웁니다.
SATA 또는 PCI Express 통신
기존 SATA 3.0 사양은 6.0Gbps 대역폭으로 제한되며, 이는 약 750MB/s로 변환됩니다. 인터페이스에 대한 오버헤드로 인해 효과적인 성능이 600MB/s로 제한됩니다. 현재 세대의 많은 솔리드 스테이트 드라이브가 이 한계에 도달했으며 더 빠른 인터페이스가 필요합니다.
SATA Express가 포함된 SATA 3.2 사양은 컴퓨터와 장치 간의 새로운 통신 표준입니다. 이를 통해 장치는 기존 SATA 방식을 선택하여 이전 장치와의 역호환성을 보장하거나 더 빠른 PCI Express 버스를 사용할 수 있습니다.
PCI Express 버스는 일반적으로 CPU와 그래픽 카드, 네트워킹 인터페이스 및 USB 포트와 같은 주변 장치 간의 통신에 사용됩니다. 현재 PCI Express 3.0 표준에서는 단일 PCI Express 레인이 최대 1GB/s를 처리하므로 현재 SATA 인터페이스보다 빠릅니다.
그러나 장치는 둘 이상의 레인을 사용합니다. SATA Express 사양에 따르면 새 인터페이스가 있는 드라이브는 2개의 PCI Express 레인(종종 x2라고도 함)을 사용하여 2GB/s의 잠재적 대역폭을 달성할 수 있습니다. 이 인터페이스는 대역폭을 이전 SATA 3.0 하드웨어 속도의 거의 3배로 만듭니다.
새로운 SATA Express 커넥터
새 인터페이스에는 새 커넥터가 필요합니다. 2개의 SATA 데이터 커넥터와 PCI Express 기반 통신을 처리하는 세 번째 작은 커넥터를 결합합니다. 2개의 SATA 커넥터는 완전한 기능을 갖춘 SATA 3.0 포트입니다. 컴퓨터의 단일 SATA Express 커넥터는 두 개의 이전 SATA 포트를 지원할 수 있습니다. 드라이브가 이전 SATA 통신 기반이든 최신 PCI-Express 기반이든 상관없이 모든 SATA Express 커넥터는 전체 너비를 사용합니다. 따라서 하나의 SATA Express는 두 개의 SATA 드라이브 또는 하나의 SATA Express 드라이브를 처리합니다.
SATA Express 기반 드라이브는 두 기술 중 하나를 사용할 수 있기 때문에 두 가지 모두와 인터페이스해야 하므로 세 번째 대체 포트 대신 두 개의 포트를 사용합니다. 또한 많은 SATA 포트가 프로세서와 통신하기 위해 PCI Express 레인에 연결됩니다. SATA Express 드라이브와 함께 PCI Express 인터페이스를 사용하면 해당 인터페이스에 연결된 2개의 SATA 포트에 대한 통신이 꺼집니다.
명령 인터페이스 제한 사항
SATA는 장치와 CPU 간에 데이터를 통신합니다. 이 레이어 외에도 명령 레이어가 맨 위에서 실행됩니다. 명령 계층은 스토리지 드라이브에서 읽고 쓸 내용에 대한 명령을 보냅니다. 수년 동안 이 프로세스는 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스에 의해 처리되었습니다. 현재 시장에 나와 있는 모든 운영 체제에 기록되어 SATA 드라이브를 플러그 앤 플레이로 효과적으로 만듭니다. 추가 드라이버가 필요하지 않습니다.
이 기술은 하드 드라이브 및 USB 플래시 드라이브와 같은 더 느리고 오래된 기술과 잘 작동하지만 더 빠른 SSD를 억제합니다. AHCI 명령 대기열은 32개의 명령을 보유할 수 있지만 대기열이 하나만 있기 때문에 한 번에 하나의 명령만 처리할 수 있습니다.
여기에서 Non-Volatile Memory Express 명령 세트가 등장합니다. 여기에는 65,536개의 명령 대기열이 있으며 각 대기열에는 65,536개의 명령을 저장할 수 있습니다. 이것은 드라이브에 대한 스토리지 명령의 병렬 처리를 허용합니다. 이것은 드라이브 헤드 때문에 단일 명령으로 제한되기 때문에 하드 드라이브에 도움이 되지 않습니다. 그러나 여러 메모리 칩이 있는 솔리드 스테이트 드라이브의 경우 여러 명령을 다른 칩과 셀에 동시에 기록하여 대역폭을 높일 수 있습니다.
이것은 새로운 기술이며 시장에 나와 있는 대부분의 운영 체제에 내장되어 있지 않습니다. 많은 운영 체제는 드라이브가 새로운 NVMe 기술을 사용할 수 있도록 드라이브에 추가 드라이버를 설치해야 합니다. SATA Express 드라이브를 위한 가장 빠른 성능의 배포에는 시간이 걸릴 수 있습니다.
SATA Express는 두 가지 방법 중 하나를 지원합니다. AHCI 드라이버와 함께 새로운 기술을 사용할 수 있으며 나중에 성능 향상을 위해 최신 NVMe 표준으로 이동할 수 있습니다. 이 경우 드라이브를 다시 포맷해야 할 수 있습니다.
SATA 3.2 사양의 기타 기능
새로운 SATA 사양은 새로운 통신 방법 및 커넥터 이상을 추가합니다. 대부분은 모바일 컴퓨터를 대상으로 하지만 모바일이 아닌 다른 컴퓨터에도 도움이 될 수 있습니다.
가장 주목할만한 절전 기능은 DevSleep 모드입니다. 스토리지의 시스템을 준 최대 절전 모드로 전환할 수 있는 새로운 전원 모드입니다. 이 모드는 절전 모드에 있을 때 전력 소모를 줄여 SSD 및 저전력 소비를 중심으로 설계된 울트라북을 비롯한 특수 노트북의 실행 시간을 개선합니다.
표준에 새로운 최적화 세트가 추가됨에 따라 솔리드 스테이트 하이브리드 드라이브도 새로운 표준의 이점을 누릴 수 있습니다. 현재 SATA 구현에서 드라이브 컨트롤러는 요청된 가져오기를 기반으로 캐시해야 하는 항목과 캐시하지 않아야 하는 항목을 결정합니다. 새로운 구조를 사용하면 운영 체제가 드라이브 컨트롤러에 캐시에 보관해야 하는 항목을 알려주므로 드라이브 컨트롤러의 오버헤드가 줄어들고 성능이 향상됩니다.
마지막으로 RAID 드라이브 설정과 함께 사용하기 위한 기능이 있습니다. RAID의 한 가지 목적은 데이터 중복입니다. 드라이브 오류가 발생하면 드라이브가 교체되고 체크섬에서 데이터가 다시 작성됩니다. SATA 3.2 표준의 새로운 프로세스는 손상되지 않은 데이터와 손상되지 않은 데이터를 구분하여 재구성 프로세스를 개선합니다.
구현 및 즉시 적용되지 않는 이유
SATA Express는 2013년 말부터 공식 표준이 되었습니다. 2014년 봄 Intel H97/Z97 칩셋이 출시될 때까지 컴퓨터 시스템에 적용되지 않았습니다. 마더보드에 새로운 인터페이스가 탑재되었지만 드라이브가 없었습니다. 출시 당시 사용했습니다.
인터페이스가 빠르게 적용되지 않은 이유는 M.2 인터페이스 때문입니다. 더 작은 폼 팩터를 사용하는 솔리드 스테이트 드라이브에만 사용됩니다. 마그네틱 플래터 드라이브는 SATA 표준을 초과하는 데 어려움을 겪습니다. M.2는 더 큰 드라이브에 의존하지 않기 때문에 더 유연합니다. 또한 4개의 PCI Express 레인을 사용할 수 있으므로 SATA Express의 2개 레인보다 드라이브가 더 빠릅니다.
AMD는 2017년 3월 초 Ryzen 마이크로프로세서를 출시하여 SATA Express에 대한 내장 지원을 AMD 소켓 AM4 플랫폼에 제공했습니다.