सीरियल ATA (SATA) कंप्यूटर स्टोरेज के लिए उपयोग किया जाने वाला मानक इंटरफ़ेस है। यह कंप्यूटर और स्टोरेज डिवाइस के बीच आसान इंस्टॉलेशन और अनुकूलता प्रदान करता है। हालांकि, सीरियलाइज़्ड कम्युनिकेशन डिज़ाइन अपनी सीमा पर पहुंच गया है, क्योंकि कई सॉलिड-स्टेट ड्राइव (SSD) की परफॉर्मेंस इंटरफ़ेस की बैंडविड्थ द्वारा सीमित हो रही है, न कि ड्राइव की क्षमता से। कंप्यूटर और स्टोरेज ड्राइव के बीच नए कम्युनिकेशन मानक SATA Express इस अंतर को भरता है।
SATA या PCI Express कम्युनिकेशन
मौजूदा SATA 3.0 स्पेसिफिकेशन 6.0 Gbps बैंडविड्थ तक सीमित हैं, जो लगभग 750 MB/s के बराबर होता है। इंटरफ़ेस के ओवरहेड के कारण, प्रभावी परफॉर्मेंस 600 MB/s तक ही सीमित रह जाती है। वर्तमान पीढ़ी के कई SSD इस सीमा तक पहुंच चुके हैं और उन्हें तेज़ इंटरफ़ेस की आवश्यकता है।
SATA 3.2 स्पेसिफिकेशन, जिसका हिस्सा SATA Express है, कंप्यूटर और डिवाइस के बीच एक नया कम्युनिकेशन मानक है। यह डिवाइस को मौजूदा SATA विधि चुनने की अनुमति देता है, जिससे पुराने डिवाइस के साथ बैकवर्ड कम्पैटिबिलिटी सुनिश्चित होती है, या तेज़ PCI Express बस का उपयोग किया जा सकता है।
PCI Express बस आमतौर पर CPU और पेरिफेरल डिवाइस जैसे ग्राफिक्स कार्ड, नेटवर्किंग इंटरफेस, और USB पोर्ट के बीच कम्युनिकेशन के लिए उपयोग की जाती है। वर्तमान PCI Express 3.0 मानकों के तहत, एक सिंगल PCI Express लेन 1 GB/s तक हैंडल कर सकती है, जो इसे मौजूदा SATA इंटरफ़ेस से तेज़ बनाता है।
हालांकि, डिवाइस एक से अधिक लेन का उपयोग करते हैं। SATA Express स्पेसिफिकेशन के अनुसार, नए इंटरफ़ेस वाला ड्राइव दो PCI Express लेन (जिन्हें अक्सर x2 कहा जाता है) का उपयोग करके 2 GB/s की संभावित बैंडविड्थ प्राप्त कर सकता है। यह इंटरफ़ेस पिछले SATA 3.0 हार्डवेयर की गति से लगभग तीन गुना तेज़ है।
नया SATA Express कनेक्टर
नए इंटरफ़ेस के लिए एक नए कनेक्टर की आवश्यकता होती है। यह दो SATA डेटा कनेक्टर को एक छोटे तीसरे कनेक्टर के साथ जोड़ता है, जो PCI Express-आधारित कम्युनिकेशन को संभालता है। दोनों SATA कनेक्टर पूरी तरह से कार्यात्मक SATA 3.0 पोर्ट हैं। कंप्यूटर पर एक सिंगल SATA Express कनेक्टर दो पुराने SATA पोर्ट को सपोर्ट कर सकता है। सभी SATA Express कनेक्टर पूरी चौड़ाई का उपयोग करते हैं, चाहे ड्राइव पुराने SATA कम्युनिकेशन पर आधारित हो या नए PCI-Express पर। इसलिए, एक SATA Express या तो दो SATA ड्राइव या एक SATA Express ड्राइव को हैंडल करता है।
क्योंकि SATA Express-आधारित ड्राइव किसी भी तकनीक का उपयोग कर सकता है, इसे दोनों के साथ इंटरफेस करना होगा, इसलिए यह एक तीसरे वैकल्पिक पोर्ट के बजाय दो पोर्ट का उपयोग करता है। साथ ही, कई SATA पोर्ट प्रोसेसर के साथ कम्युनिकेट करने के लिए PCI Express लेन से जुड़े होते हैं। SATA Express ड्राइव के साथ PCI Express इंटरफ़ेस का उपयोग करने से उस इंटरफ़ेस से जुड़े दो SATA पोर्ट पर कम्युनिकेशन बंद हो जाता है।
कमांड इंटरफ़ेस की सीमाएं
SATA डिवाइस और CPU के बीच डेटा कम्युनिकेट करता है। इस लेयर के अलावा, एक कमांड लेयर ऊपर चलती है। कमांड लेयर स्टोरेज ड्राइव से क्या लिखना और पढ़ना है, इसके कमांड भेजती है। वर्षों से, इस प्रक्रिया को Advanced Host Controller Interface (AHCI) द्वारा संभाला जाता था। यह वर्तमान में बाजार में मौजूद हर ऑपरेटिंग सिस्टम में लिखा जाता है, जिससे SATA ड्राइव प्रभावी रूप से प्लग-एंड-प्ले बन जाते हैं। किसी अतिरिक्त ड्राइवर की आवश्यकता नहीं होती।
हालांकि यह तकनीक हार्ड ड्राइव और USB फ्लैश ड्राइव जैसी पुरानी, धीमी तकनीक के साथ अच्छी तरह से काम करती थी, लेकिन यह तेज़ SSD को पीछे धकेलती है। जबकि AHCI कमांड क्यू 32 कमांड रख सकती है, यह एक समय में केवल एक कमांड को प्रोसेस कर सकती है क्योंकि केवल एक ही क्यू होती है।
यहीं Non-Volatile Memory Express (NVMe) कमांड सेट आता है। इसमें 65,536 कमांड क्यू होती हैं, जिनमें से प्रत्येक प्रति क्यू 65,536 कमांड रखने की क्षमता रखती है। यह स्टोरेज कमांड के समानांतर प्रोसेसिंग की अनुमति देता है। यह हार्ड ड्राइव के लिए फायदेमंद नहीं है, क्योंकि ड्राइव हेड के कारण यह एक समय में एक ही कमांड तक सीमित है। हालांकि, कई मेमोरी चिप्स वाले सॉलिड-स्टेट ड्राइव के लिए, यह एक साथ अलग-अलग चिप्स और सेल्स पर कई कमांड लिखकर बैंडविड्थ बढ़ा सकता है।
यह नई तकनीक है और बाजार में मौजूद अधिकांश ऑपरेटिंग सिस्टम में अंतर्निहित नहीं है। कई ऑपरेटिंग सिस्टम को ड्राइव में अतिरिक्त ड्राइवर इंस्टॉल करने की आवश्यकता होती है ताकि ड्राइव नई NVMe तकनीक का उपयोग कर सकें। SATA Express ड्राइव के लिए सबसे तेज़ परफॉर्मेंस की तैनाती में कुछ समय लग सकता है।
SATA Express दोनों विधियों का समर्थन करता है। आप AHCI ड्राइवर के साथ नई तकनीक का उपयोग कर सकते हैं और बाद में बेहतर परफॉर्मेंस के लिए नए NVMe मानकों पर जा सकते हैं, जिसके लिए ड्राइव को रीफॉर्मेट करने की आवश्यकता हो सकती है।
SATA 3.2 स्पेक्स में अन्य विशेषताएं
नई SATA स्पेसिफिकेशन नए कम्युनिकेशन मेथड और कनेक्टर से अधिक जोड़ती हैं। अधिकांश मोबाइल कंप्यूटर को लक्षित करती हैं लेकिन अन्य नॉन-मोबाइल कंप्यूटर को भी लाभ पहुंचा सकती हैं।
सबसे उल्लेखनीय पावर-सेविंग फीचर DevSleep मोड है। यह एक नया पावर मोड है जो स्टोरेज में सिस्टम को क्वासी-हाइबरनेट करने की अनुमति देता है। यह मोड स्लीप मोड में पावर ड्रॉ को कम करके SSD और कम पावर खपत के आसपास डिज़ाइन किए गए अल्ट्राबुक जैसे विशेष लैपटॉप के रनिंग टाइम को बेहतर बनाता है।
सॉलिड-स्टेट हाइब्रिड ड्राइव भी नए मानकों से लाभान्वित होते हैं, क्योंकि मानकों ने ऑप्टिमाइज़ेशन का एक नया सेट जोड़ा है। वर्तमान SATA इम्प्लीमेंटेशन में, ड्राइव कंट्रोलर यह निर्धारित करता है कि किन आइटम को कैश करना चाहिए और किन्हें नहीं, यह इस आधार पर कि क्या अनुरोध किया जा रहा है। नई संरचना के साथ, ऑपरेटिंग सिस्टम ड्राइव कंट्रोलर को बताता है कि उसे किन आइटम को कैश में रखना चाहिए, जिससे ड्राइव कंट्रोलर पर ओवरहेड कम होता है और परफॉर्मेंस में सुधार होता है।
अंत में, RAID ड्राइव सेटअप के उपयोग के लिए एक फ़ंक्शन है। RAID का एक उद्देश्य डेटा रिडंडेंसी है। ड्राइव फेल्योर की स्थिति में, ड्राइव को बदला जाता है, और डेटा चेकसम से पुनर्निर्मित किया जाता है। SATA 3.2 मानकों में एक नई प्रक्रिया पुनर्निर्माण प्रक्रिया में सुधार करती है, यह पहचानकर कि कौन सा डेटा क्षतिग्रस्त है और कौन सा नहीं।
इम्प्लीमेंटेशन और यह तुरंत क्यों नहीं पकड़ में आया
SATA Express 2013 के अंत से एक आधिकारिक मानक रहा है। यह 2014 के वसंत में Intel H97/Z97 चिपसेट के रिलीज़ तक कंप्यूटर सिस्टम में नहीं आया। भले ही मदरबोर्ड में नया इंटरफ़ेस था, लॉन्च के समय कोई ड्राइव इसका उपयोग नहीं करती थी।
इंटरफ़ेस के जल्दी न पकड़ने का कारण M.2 इंटरफ़ेस है। इसका उपयोग विशेष रूप से छोटे फॉर्म फैक्टर का उपयोग करने वाले सॉलिड-स्टेट ड्राइव के लिए किया जाता है। मैग्नेटिक-प्लैटर ड्राइव को SATA मानकों से आगे निकलने में कठिनाई होती है। M.2 में अधिक लचीलापन है क्योंकि यह बड़े ड्राइव पर निर्भर नहीं करता। यह चार PCI Express लेन का भी उपयोग कर सकता है, जिसका अर्थ है SATA Express की दो लेन की तुलना में तेज़ ड्राइव।
AMD ने मार्च 2017 की शुरुआत में अपने Ryzen माइक्रोप्रोसेसर जारी किए, जिससे AMD Socket AM4 प्लेटफॉर्म पर SATA Express के लिए बिल्ट-इन सपोर्ट आया।
