SATA Express – nowy standard złącza dla nośników SSD

SATA Express w przyszłości

Czy SATA Express to przyszłościowy standard?

Oczywiście, że nie! Przecież to tylko standard przejściowy, umożliwiający bezbolesne przestawienie się na połączenia PCI Express. Należy się spodziewać, że kiedy dyski/nośniki SATA Express się upowszechnią i nie będzie już motywacji do zachowania kompatybilności ze starym SATA, nieeleganckie trzyczęściowe złącze po stronie płyty głównej oraz kabel zostaną zastąpione innymi, przenoszącymi tylko sygnały PCI Express. Jedynym problemem może być dołączenie sygnału zegarowego, ale z pewnością zostanie on rozwiązany w taki sposób, żeby nie zwiększyć znacząco kosztu kabli.

Dobra wiadomość jest taka, że złącze po stronie dysku jest tak zaprojektowane, by umożliwiało ciągłe modernizacje sprzętu z zachowaniem kompatybilności. Nośnik SATA Express powinien być kompatybilny z ewentualnym nowym rodzajem kabla i złącza po stronie płyty głównej.

Już teraz na platformach serwerowych można wykorzystać nośnik SATA Express w złączu SFF-8639, które zapewnia cztery pasy PCI Express. Prawdopodobnie na przestrzeni paru lat będzie można wymienić sobie podsystem dyskowy SATA na PCI Express, kupując kolejne elementy w dogodnych dla siebie momentach – jedyną regułą będzie to, żeby płyta główna obsługiwała ten sam standard co nośniki lub nowszy.

A co z AHCI i NVMe?

NVMe stanie się zapewne dominującym protokołem komunikacji z nośnikami danych, szczególnie w miarę rozwoju techniki SSD. Przesiadka już teraz jest w miarę bezproblemowa, bo dostępność sterowników znacznie wyprzedza dostępność urządzeń. Obecnie produkowane „cywilne” SSD są jeszcze stosunkowo wolne; bardziej się opłaca postawić na AHCI dla kompatybilności niż na NVMe dla niewielkiego wzrostu wydajności. W miarę jak stare systemy bez sterownika NVMe będą odchodzić w niepamięć, a przyszłościowe typy pamięci nieulotnej zaczną zastępować NAND flash, AHCI zostanie zupełnie wyparte.

SSD przyszłości

W laboratoriach pracuje się nad kilkoma typami pamięci nieulotnej, która mogłaby zastąpić pamięć flash. Najbardziej obiecujące są:

• MRAM – pamięć magnetorezystywna, równie szybka jak DRAM, ale nie traci zawartości po odłączeniu zasilania, znacznie trwalsza od flash;
• PRAM – pamięć, w której kryształ zmienia swoją strukturę pod wpływem ciepła lub światła lasera, trwalsza niż flash, może przechowywać 2 bity lub 3 bity w jednej komórce, ale jest wrażliwa na wysokie i niskie temperatury;
• FeRAM – pamięć ferromagnetyczna, podobna do DRAM, ale nieulotna, trwalsza i mniej prądożerna od flash, lecz o stosunkowo niskiej gęstości;
• PJC, ReRAM, NRAM, MEMS – inne nanoelektroniczne typy pamięci, ciągle w fazie prototypów.

Większość z nich ma zapewnić lepszą wydajność i trwałość niż flash; co najmniej kilka z nich może być ponad 1000 razy szybszych. Protokół NVMe został przygotowany właśnie z myślą o takich szybkich typach pamięci. Jednak do komercyjnego wykorzystania i zastąpienia flash ciągle czegoś brakuje: niskiego kosztu produkcji, gęstości albo niezawodności. Większość jest też obwarowana restrykcyjnymi patentami, więc przed upowszechnieniem tych technik najwięksi producenci musieliby wynegocjować odpowiednie umowy licencyjne, co oczywiście wiąże się z niebagatelnymi kosztami. Poza tym mimo wszystkich niedostatków pamięci flash popyt na nią od lat przekracza podaż i nie przestaje rosnąć. Dlatego, nawet gdyby inny rodzaj pamięci, niekompatybilny z flash, był już gotowy do masowej produkcji, odpowiednio tani i niezawodny, producenci i tak wahaliby się przed przestawieniem fabryk na produkcję nowości.

Niektóre z wymienionych typów pamięci są już na niewielką skalę wykorzystywane w praktyce. Jeśli zostaną trochę dopracowane, to mimo wymienionych problemów mają szansę przebić się w środowiskach serwerowych, w których potencjalne zalety mogą usprawiedliwić każdy koszt. Jeśli tam się sprawdzą, to do zwykłych komputerów już krótka droga...