更新版本的SATA如何提高PC速度
SATA或串行ATA在計算機存儲方面取得了巨大成功。 界面上的標準化可以簡化計算機和存儲設備之間的安裝和兼容性。 問題在於串行通信的設計已經達到了極限，許多固態驅動器受到接口性能的限製而不是驅動器。 正因為如此，需要開發計算機和存儲驅動器之間新的通信標準。 這是SATA Express為彌補性能差距而採取的措施。
SATA或PCI-Express通信
現有的SATA 3.0規格僅限於6.0Gbps帶寬，大約可以達到750MB / s。 現在接口和所有的開銷，這意味著有效的性能被限制在600MB / s。 目前許多固態硬盤已經基本達到這個極限，需要某種形式的更快的接口。 SATA Expess是其中一部分的SATA 3.2規範，它允許設備選擇是否要使用現有的SATA方法，確保與舊設備的後向兼容或使用更快的PCI ，從而在計算機和設備之間引入了新的通信手段- 高速巴士。
傳統上，PCI-Express總線用於CPU和外圍設備（如圖形卡，網絡接口，USB端口等）之間的通信。根據當前的PCI-Express 3.0標準，單個PCI-Express通道最多可處理1GB / s使其比當前的SATA接口更快。 這是一條PCI-Express通道可以實現的，但設備可以使用多條通道。 根據SATA Express規範，帶有新接口的驅動器可以使用兩條PCI-Express通道（通常被認為是x2），具有2GB / s的潛在帶寬，幾乎是之前SATA 3.0速度的三倍。
新的SATA Express連接器
現在新的界面還需要一個新的連接器。 它可能看起來有些相似，因為連接器實際上將兩個SATA數據連接器和第三個稍微小一點的連接器組合在一起，該連接器處理基於PCI-Express的通信。 兩個SATA連接器實際上是全功能的SATA 3.0端口。 這意味著計算機上的單個SATA Express連接器可以支持兩個較舊的SATA端口。 當您想要將更新的基於SATA Express的驅動器插入連接器時，會出現問題。 無論驅動器是基於舊的SATA通信還是較新的PCI-Express，所有SATA Express連接器都將使用全寬。 所以，一個SATA Express可以處理兩個SATA驅動器或一個SATA Express驅動器。
那麼，為什麼基於PCI-Express的SATA Express硬盤不使用單個第三個連接器而不是兩個SATA端口？ 這與基於SATA Express的驅動器可以使用任何一種技術的事實有關，因此它需要兩者都具有接口。 除此之外，許多SATA端口都與PCI-Express通道相連，以便與處理器進行通信。 通過直接將SATA-Express接口與SATA Express驅動器配合使用，您可以切斷與連接到該接口的兩個SATA端口的通信。
命令接口限制
SATA實際上是在設備和計算機中的CPU之間傳遞數據的一種方式。 除了這一層之外，還有一個命令層在其上運行，以發送關於應該寫入存儲驅動器和從存儲驅動器讀取的命令的命令。 多年來，這一切都由AHCI（高級主機控制器接口）處理。 這已經非常標準化，基本上可以寫入目前市場上的所有操作系統。 這有效地使SATA驅動器即插即用。 不需要額外的驅動程序。 雖然這項技術與較慢的較舊技術（如硬盤驅動器和USB閃存驅動器）運行良好，但它確實阻擋了更快的SSD。 問題是，雖然AHCI命令隊列可以在隊列中保存32條命令，但由於只有一個隊列，因此它一次只能處理一條命令。
這是NVMe（非易失性存儲器快速）命令集進入的地方。它總共具有65,536個命令隊列，每個命令隊列可以保存每隊列65,536個命令。 實際上，這允許並行處理存儲命令到驅動器。 這不利於硬盤驅動器，因為驅動器頭仍然有效地限制為單個命令，但是對於具有多個存儲器芯片的固態驅動器，它可以通過同時向不同的芯片和單元寫入多個命令來有效地增加它們的帶寬。
這聽起來不錯，但有一點問題。 這是一項新技術，因此它不適用於市場上大多數現有操作系統。 實際上，大多數需要安裝額外的驅動程序，以便驅動器可以使用新的NVMe技術。 這意味著為SATA Express驅動器部署最快的性能可能需要一些時間，因為軟件必須與AHCI的首次引入類似。 值得慶幸的是，SATA Express允許驅動器使用這兩種方法中的任何一種，因此您仍然可以使用AHCI驅動程序中的新技術，稍後可能會轉向更新的NVMe標準以提高性能，儘管可能需要重新格式化驅動器。
通過SATA 3.2規格添加了SATA Express的一些其他功能
現在，新的SATA規範不僅增加了新的通信方法和連接器。 他們中的大多數都是針對移動計算機的，但也可以讓其他非移動計算機受益。 最顯著的省電功能是新的DevSleep模式。 這實質上是一種新的電源模式，它允許存儲系統幾乎完全關閉，從而減少睡眠模式下的功耗。 這應該有助於提高特殊筆記本電腦的運行時間，包括圍繞SSD設計的超極本和低功耗。
SSHD（固態混合驅動器）的用戶也將從新標準中受益，因為他們已經投入了一套新的優化。 在當前的SATA實施中，驅動器控制器將根據它看到的要求確定哪些項目應該緩存並且不應該緩存。 使用新的結構，操作系統可以基本上告訴驅動器控制器它應該保存在緩存中哪些項目，這可以減少驅動器控制器上的開銷並提高性能。
最後，還有一個用於RAID驅動器設置的功能。 RAID的用途之一是數據冗餘。 如果發生驅動器故障，驅動器可能會被更換，然後數據將從校驗和數據中重建。 實質上，他們已經在SATA 3.2標準中建立了一個新流程，通過識別哪些數據被損壞而不是哪些數據可以幫助改進重建流程。
實施和為什麼沒有抓住
自2013年底以來，SATA Express一直是官方標準，但直到2014年春季發布英特爾H97 / Z97芯片組之前，它還沒有開始進入計算機系統。即使現在具有新界面的主板也有在啟動時沒有驅動器可以使用新界面。 這可能是因為圍繞操作系統支持新命令排隊以充分利用SATA Express的問題。 至少目前的實現允許SATA Express連接器與現有的SATA驅動器配合使用。 這應該有助於緩解那些在驅動器可用之後現在就購買技術的實施。
接口尚未真正引起注意的原因在於M.2接口。 這是專門用於使用筆記本電腦中使用的較小外形的固態驅動器，也適用於台式機系統。 硬盤仍然很難超越SATA標準。 M.2具有更多的靈活性，因為它不依賴於較大的驅動器，但也可以使用四條PCI-Express通道，這意味著比兩條SATA Express更快的驅動器。 在這一點上，消費者可能永遠也看不到SATA Express被採用。