В siklo "Pasiuna sa SSD" naghisgot kami bahin sa kasaysayan sa pagpakita sa mga disk. Ang ikaduha nga bahin magsulti bahin sa mga interface alang sa pakigsulti sa mga drive.
Ang komunikasyon tali sa processor ug mga peripheral mahitabo sumala sa gitakda nang daan nga mga kombensiyon nga gitawag ug mga interface. Kini nga mga kasabutan nag-regulate sa pisikal ug software nga lebel sa interaksyon.
Interface - usa ka hugpong sa mga paagi, mga pamaagi ug mga lagda sa interaksyon tali sa mga elemento sa sistema.
Ang pisikal nga pagpatuman sa usa ka interface makaapekto sa mosunod nga mga parameter:
- throughput sa channel sa komunikasyon;
- ang maximum nga gidaghanon sa mga dungan nga konektado nga mga himan;
- ang gidaghanon sa mga sayop nga mahitabo.
Ang mga interface sa disk gitukod sa I/O nga mga pantalan, nga mao ang kaatbang sa memorya nga I/O ug dili mokuha og luna sa address space sa processor.
Parallel ug serial port
Sumala sa pamaagi sa pagbinayloay sa datos, ang mga pantalan sa I / O gibahin sa duha nga mga klase:
- parallel;
- makanunayon.
Sama sa gipasabot sa ngalan, ang parallel port nagpadala sa usa ka pulong sa makina sa usa ka higayon, nga naglangkob sa pipila ka mga piraso. Ang parallel port mao ang pinakasayon nga paagi sa pagbayloay og data, tungod kay wala kini magkinahanglan og komplikadong mga solusyon sa circuitry. Sa pinakasimple nga kaso, ang matag tipik sa pulong sa makina gipadala sa kaugalingon nga linya sa signal, ug duha ka linya sa signal sa serbisyo ang gigamit alang sa feedback: Andam na ang datos и Gidawat ang datos.
Ang mga parallel port, sa unang pagtan-aw, maayo ang sukod: mas daghang linya sa signal - mas daghang bit ang gipasa sa usa ka higayon ug, busa, mas taas nga throughput. Bisan pa, tungod sa pagtaas sa gidaghanon sa mga linya sa signal, ang pagpanghilabot nahitabo sa taliwala nila, nga nagdala sa pagtuis sa mga gipadala nga mensahe.
Ang mga serial port mao ang kaatbang sa parallel. Ang datos gipadala sa usa ka gamay sa usa ka higayon, nga nagpamenos sa kinatibuk-ang gidaghanon sa mga linya sa signal, apan nagkomplikado sa I/O controller. Ang tigkontrol sa transmitter makadawat sa pulong sa makina sa usa ka higayon ug kinahanglan nga magpadala usa ka gamay sa usa ka higayon, ug ang tigdawat usab kinahanglan nga makadawat sa mga piraso ug ibutang kini sa parehas nga pagkasunud.
Ang gamay nga gidaghanon sa mga linya sa signal nagtugot kanimo nga madugangan ang kasubsob sa pagpadala sa mensahe nga wala’y pagpanghilabot.
SCSI
Ang Gamay nga Computer Systems Interface (SCSI) nagpakita balik sa 1978 ug orihinal nga gidesinyo sa paghiusa sa mga himan sa lain-laing mga profile ngadto sa usa ka sistema. Ang espesipikasyon sa SCSI-1 nga gihatag alang sa koneksyon sa hangtod sa 8 nga mga aparato (kauban ang controller), sama sa:
- mga scanner;
- mga tape drive (mga streamer);
- optical drive;
- disk drive ug uban pang mga device.
Ang SCSI orihinal nga gitawag nga Shugart Associates System Interface (SASI), apan ang komite sa mga sumbanan dili mouyon sa ngalan sunod sa kompanya, ug pagkahuman sa usa ka adlaw nga brainstorming, natawo ang ngalan nga Small Computer Systems Interface (SCSI). Ang amahan sa SCSI, si Larry Boucher, gituyo nga ang acronym ipahayag nga "sexy", apan basaha ang "sсuzzy" ("isulti"). Pagkahuman, ang paglitok sa "isulti" lig-on nga nakagamot sa kini nga sumbanan.
Sa terminolohiya sa SCSI, ang konektado nga mga aparato gibahin sa duha ka klase:
- initiators;
- target nga mga himan.
Ang initiator nagpadala ug usa ka sugo ngadto sa target device, nga dayon nagpadala ug tubag ngadto sa initiator. Ang mga initiator ug mga target konektado sa usa ka komon nga SCSI bus, nga adunay bandwidth nga 1 MB/s sa SCSI-5 standard.
Ang "komon nga bus" nga topology nga gigamit nagpahamtang og daghang mga pagdili:
- sa mga tumoy sa bus, gikinahanglan ang mga espesyal nga himan - mga terminator;
- Ang bandwidth sa bus gipaambit sa tanan nga mga aparato;
- Limitado ang maximum nga gidaghanon sa mga dungan nga konektado nga mga himan.
Ang mga aparato sa bus giila sa usa ka talagsaon nga numero nga gitawag SCSI Target ID. Ang matag yunit sa SCSI sa sistema girepresentahan sa labing menos usa ka lohikal nga aparato, nga gitumong sa usa ka talagsaon nga numero sa sulod sa pisikal nga aparato. Numero sa lohikal nga yunit (LUN).
Ang mga sugo sa SCSI gipadala sa porma mga bloke sa paghulagway sa mando (Command Descriptor Block, CDB), nga naglangkob sa usa ka operation code ug command parameters. Ang sumbanan naghulagway sa labaw pa sa 200 ka mga sugo, gibahin ngadto sa upat ka mga kategoriya:
- Gikanselar - kinahanglan nga suportado sa aparato;
- Kapilian - mahimong ipatuman;
- Espesyal nga vendor - gigamit sa usa ka piho nga tiggama;
- Dili na - karaan nga mga sugo.
Taliwala sa daghang mga sugo, tulo ra niini ang mandatory alang sa mga aparato:
- HANDA NA ANG TEST UNIT - pagsusi sa kaandam sa device;
- PANGAYO SENSE - nangayo sa error code sa miaging sugo;
- INQUIRY - hangyoa ang nag-unang mga kinaiya sa device.
Human madawat ug maproseso ang sugo, ang target device magpadala ug status code ngadto sa initiator, nga naghulagway sa resulta sa pagpatay.
Ang dugang nga pag-uswag sa SCSI (SCSI-2 ug Ultra SCSI specifications) nagpalapad sa listahan sa gigamit nga mga sugo ug nagdugang sa gidaghanon sa konektado nga mga himan ngadto sa 16, ug ang data exchange rate sa bus ngadto sa 640 MB/s. Tungod kay ang SCSI kay parallel interface, ang pagdugang sa frequency sa data exchange nalangkit sa pagkunhod sa maximum nga gitas-on sa cable ug misangpot sa kahasol sa paggamit.
Sugod sa Ultra-3 SCSI nga sumbanan, ang suporta alang sa "hot plugging" nagpakita - pagkonektar sa mga himan kung ang gahum anaa.
Ang una nga nailhan nga SCSI SSD mao ang M-Systems FFD-350, nga gipagawas kaniadtong 1995. Ang disc adunay taas nga gasto ug dili kaylap nga gigamit.
Sa pagkakaron, ang parallel SCSI dili popular nga disk interface, apan ang command set aktibo gihapon nga gigamit sa USB ug SAS interface.
ATA/PATA
interface ATA (Advanced Technology Attachment), nailhan usab nga POWA (Parallel ATA) gimugna sa Western Digital niadtong 1986. Ang ngalan sa marketing alang sa IDE standard (Eng. Integrated Drive Electronics - "electronics built into the drive") nagpasiugda sa usa ka importante nga kabag-ohan: ang drive controller gisagol sa drive, ug dili sa usa ka linain nga expansion board.
Ang desisyon nga ibutang ang controller sa sulod sa drive nakasulbad sa daghang mga problema sa usa ka higayon. Una, ang gilay-on gikan sa drive ngadto sa controller mikunhod, nga positibo nga nakaapekto sa performance sa drive. Ikaduha, ang built-in nga controller "gihait" lamang alang sa usa ka matang sa drive ug, sa ingon, mas barato.
Ang ATA, sama sa SCSI, naggamit og parallel I/O nga pamaagi, nga makita sa mga kable nga gigamit. Ang pagkonektar sa mga drive gamit ang interface sa IDE nagkinahanglan og 40-core nga mga kable, nga gitawag usab nga mga flat cable. Ang mas bag-o nga mga detalye naggamit sa 80-wire stubs, labaw sa katunga niini mga ground loops aron makunhuran ang interference sa taas nga frequency.
Adunay duha ngadto sa upat ka mga konektor sa ATA cable, ang usa niini konektado sa motherboard, ug ang uban sa mga drive. Kung nagkonektar sa duha ka mga aparato sa usa ka loop, ang usa niini kinahanglan nga ma-configure ingon Magtutudlo, ug ang ikaduha ingon Ulipon. Ang ikatulo nga device makonektar lamang sa read-only mode.
Ang posisyon sa jumper nagtino sa papel sa usa ka partikular nga himan. Ang mga termino nga Agalon ug Ulipon nga may kalabotan sa mga himan dili hingpit nga husto, tungod kay may kalabotan sa tigkontrol, ang tanan nga konektado nga mga aparato mga Ulipon.
Ang usa ka espesyal nga kabag-ohan sa ATA-3 mao ang hitsura Pag-monitor sa Kaugalingon, Teknolohiya sa Pagtuki ug Pagreport (SMART). Lima ka mga kompanya (IBM, Seagate, Quantum, Conner, ug Western Digital) ang naghiusa ug nag-standardize sa teknolohiya sa pagsusi sa kahimsog sa kahimsog.
Ang suporta alang sa solid state drive naglibot sukad sa bersyon 1998 sa sumbanan, nga gipagawas kaniadtong 33.3. Kini nga bersyon sa sumbanan naghatag ug data transfer rate hangtod sa XNUMX MB/s.
Ang sumbanan nagbutang sa unahan sa higpit nga mga kinahanglanon alang sa mga kable sa ATA:
- ang balhibo kinahanglan nga patag;
- maximum nga gitas-on sa tren 18 pulgada (45.7 sentimetros).
Ang mubo ug lapad nga tren dili kombenyente ug nakabalda sa pagpabugnaw. Kini nahimong mas ug mas lisud sa pagdugang sa transmission frequency sa matag sunod-sunod nga bersyon sa sumbanan, ug ATA-7 nasulbad ang problema sa radikal: ang parallel interface gipulihan sa usa ka serial. Pagkahuman niana, nakuha sa ATA ang pulong Parallel ug nailhan nga PATA, ug ang ikapito nga bersyon sa sumbanan nakadawat usa ka lahi nga ngalan - Serial ATA. Ang pag-numero sa bersyon sa SATA nagsugod gikan sa usa.
SATA
Ang Serial ATA (SATA) nga sumbanan gipaila niadtong Enero 7, 2003 ug gitubag ang mga problema sa gisundan niini sa mosunod nga mga kausaban:
- parallel port gipulihan sa serial;
- lapad nga 80-wire cable gipulihan sa 7-wire;
- ang topology nga "common bus" gipulihan sa "point-to-point" nga koneksyon.
Bisan tuod ang SATA 1.0 (SATA/150, 150 MB/s) mas paspas kay sa ATA-6 (UltraDMA/130, 130 MB/s), ang pagbalhin ngadto sa serial communication mao ang "pagbutang sa yuta" alang sa mga katulin.
Napulog-unom nga mga linya sa signal alang sa pagpasa sa data sa ATA gipulihan sa duha ka twisted pairs: usa alang sa transmission, ang ikaduha alang sa pagdawat. Ang mga konektor sa SATA gidesinyo aron mahimong mas makasugakod sa daghang mga pagkonekta pag-usab, ug ang espesipikasyon sa SATA 1.0 naghimo sa mainit nga pag-plug nga posible.
Ang ubang mga pin sa mga drive mas mubo kaysa sa uban. Gihimo kini aron suportahan ang "hot swap" (Hot Swap). Atol sa proseso sa pag-ilis, ang device "mawala" ug "mapangita" ang mga linya sa usa ka gitino nang daan.
Usa ka gamay nga kapin sa usa ka tuig ang milabay, sa Abril 2004, ang ikaduhang bersyon sa espesipikasyon sa SATA gipagawas. Gawas pa sa pagpadali hangtod sa 3 Gb / s, gipaila sa SATA 2.0 ang teknolohiya Lumad nga Command Queuing (NCQ). Ang mga aparato nga adunay suporta sa NCQ makahimo sa independente nga pag-organisar sa han-ay sa pagpatuman sa mga umaabot nga mga mando aron makab-ot ang labing kataas nga pasundayag.
Sa sunod nga tulo ka tuig, ang SATA Working Group nagtrabaho aron mapaayo ang kasamtangan nga espesipikasyon, ug ang bersyon 2.6 nagpaila sa mga compact Slimline ug micro SATA (uSATA) nga mga konektor. Kini nga mga konektor usa ka gamay nga bersyon sa orihinal nga konektor sa SATA ug gidisenyo alang sa mga optical drive ug gagmay nga mga drive sa mga laptop.
Samtang ang ikaduhang henerasyon nga SATA adunay igong bandwidth alang sa mga HDD, ang mga SSD nangayo og dugang. Niadtong Mayo 2009, ang ikatulo nga bersyon sa espesipikasyon sa SATA gipagawas nga adunay dugang nga bandwidth sa 6 Gb / s.
Ang partikular nga atensyon gihatag sa mga solid state drive sa SATA 3.1 nga edisyon. Usa ka Mini-SATA (mSATA) connector nagpakita, nga gidisenyo sa pagkonektar sa solid-state drive sa mga laptop. Dili sama sa Slimline ug uSATA, ang bag-ong konektor morag usa ka PCIe Mini, bisan kung kini dili elektrikal nga katugma sa PCIe. Dugang sa bag-ong connector, ang SATA 3.1 nanghambog sa abilidad sa pagpila sa TRIM commands gamit ang read and write commands.
Ang TRIM command nagpahibalo sa SSD sa mga bloke sa datos nga wala magdala og payload. Sa wala pa ang SATA 3.1, kini nga sugo mag-flush sa mga cache ug magsuspinde sa mga operasyon sa I/O, nga sundan sa usa ka TRIM command. Kini nga pamaagi nakadaot sa pasundayag sa disk sa panahon sa mga operasyon sa pagtangtang.
Ang espesipikasyon sa SATA wala makasunod sa paspas nga pagtubo sa mga katulin sa pag-access alang sa mga SSD, nga misangpot sa usa ka kompromiso sa 2013 nga gitawag nga SATA Express sa SATA 3.2 nga sumbanan. Imbis nga doblehon pag-usab ang bandwidth sa SATA, gigamit sa mga developer ang kaylap nga gigamit nga PCIe bus, kansang katulin milapas sa 6 Gb / s. Ang mga drive nga adunay suporta sa SATA Express nakakuha sa ilang kaugalingong form factor nga gitawag ug M.2.
SAS
Ang sumbanan sa SCSI, "makigkompetensya" sa ATA, wala usab mohunong ug usa lang ka tuig pagkahuman sa pagpakita sa Serial ATA, kaniadtong 2004, natawo kini sa usa ka serial interface. Ang ngalan sa bag-ong interface mao ang Serial Gilakip nga SCSI (SEDGE).
Bisan kung napanunod sa SAS ang set sa command sa SCSI, hinungdanon ang mga pagbag-o:
- serial interface;
- 29-wire cable nga adunay suplay sa kuryente;
- point-to-point nga koneksyon
Ang terminolohiya sa SCSI napanunod usab. Ang controller gitawag gihapon nga initiator, ug ang konektado nga mga himan gitawag nga target. Ang tanan nga target nga mga aparato ug ang nagpasiugda usa ka SAS nga domain. Sa SAS, ang bandwidth sa koneksyon wala magdepende sa gidaghanon sa mga aparato sa domain, tungod kay ang matag aparato naggamit sa kaugalingon nga gipahinungod nga channel.
Ang labing kadaghan nga dungan nga konektado nga mga aparato sa usa ka domain sa SAS, sumala sa detalye, milapas sa 16 ka libo, ug imbes usa ka SCSI ID, gigamit ang usa ka identifier alang sa pagsulbad Ngalan sa Tibuok Kalibutan (WWN).
Ang WWN usa ka talagsaon nga identifier nga 16 bytes ang gitas-on, susama sa MAC address alang sa SAS nga mga himan.
Bisan pa sa mga kaamgiran tali sa SAS ug SATA connectors, kini nga mga sumbanan dili hingpit nga compatible. Apan, ang usa ka SATA drive mahimong konektado sa usa ka SAS connector, apan dili vice versa. Ang pagkaangay tali sa mga SATA drive ug ang SAS nga domain gisiguro gamit ang SATA Tunneling Protocol (STP).
Ang una nga bersyon sa SAS-1 nga sumbanan adunay bandwidth nga 3 Gb / s, ug ang labing moderno, SAS-4, nagpauswag niini nga numero sa 7 ka beses: 22,5 Gb / s.
PCIe
Ang Peripheral Component Interconnect Express (PCI Express, PCIe) usa ka serial interface alang sa pagbalhin sa datos, nga mipakita niadtong 2002. Ang pag-uswag gisugdan sa Intel, ug pagkahuman gibalhin sa usa ka espesyal nga organisasyon - ang PCI Special Interest Group.
Ang serial PCIe interface dili eksepsiyon ug nahimong lohikal nga pagpadayon sa parallel PCI, nga gidesinyo sa pagkonektar sa mga expansion card.
Ang PCI Express lahi kaayo sa SATA ug SAS. Ang interface sa PCIe adunay lainlain nga gidaghanon sa mga agianan. Ang gidaghanon sa mga linya parehas sa gahum sa duha ug gikan sa 1 hangtod 16.
Ang termino nga "lane" sa PCIe wala magtumong sa usa ka piho nga signal lane, apan sa usa ka separado nga full-duplex communication link nga naglangkob sa mosunod nga signal lane:
- makadawat + ug makadawat-;
- transmission+ ug transmission-;
- upat ka wire sa yuta.
Ang gidaghanon sa mga linya sa PCIe direktang makaapekto sa pinakataas nga bandwidth sa koneksyon. Ang kasamtangan nga PCI Express 4.0 nga sumbanan nagtugot kanimo sa pagkab-ot sa 1.9 GB / s sa usa ka linya, ug 31.5 GB / s sa paggamit sa 16 ka linya.
Ang "mga gana" sa solid-state drive paspas nga mitubo. Ang SATA ug SAS wala makahimo sa pagdugang sa ilang bandwidth aron makasunod sa SSDs, nga misangpot sa pagpaila sa PCIe-connected SSDs.
Bisan kung ang mga PCIe Add-In nga mga kard gi-screw, ang PCIe init nga swappable. Mubo nga mga pin PRSNT (Iningles karon - karon) siguroha nga ang kard hingpit nga na-install sa slot.
Ang mga solid state drive nga konektado pinaagi sa PCIe gi-regulate sa usa ka lahi nga sumbanan Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification ug gilangkob sa lain-laing mga porma nga mga hinungdan, apan atong hisgutan kini sa sunod nga bahin.
Mga Remote Drive
Sa paghimo og dagkong mga bodega sa datos, gikinahanglan ang mga protocol nga nagtugot kanimo sa pagkonektar sa mga drive nga nahimutang sa gawas sa server. Ang unang solusyon niini nga dapit mao ang Internet SCSI (iSCSI), gimugna sa IBM ug Cisco niadtong 1998.
Ang ideya luyo sa protocol sa iSCSI yano ra: Ang mga sugo sa SCSI "giputos" sa mga pakete sa TCP/IP ug gipadala sa network. Bisan pa sa hilit nga koneksyon, naghatag kini og ilusyon sa mga kliyente nga ang drive konektado sa lokal. Ang Storage Area Network (SAN), base sa iSCSI, mahimong matukod sa kasamtangan nga imprastraktura sa network. Ang paggamit sa iSCSI dako nga pagkunhod sa gasto sa pag-organisar sa usa ka SAN.
Ang iSCSI adunay "premium" nga kapilian - Fiber Channel Protocol (FCP). Ang SAN gamit ang FCP gitukod sa gipahinungod nga mga linya sa komunikasyon sa fiber-optic. Kini nga pamaagi nanginahanglan dugang nga kagamitan sa optical network, apan lig-on ug taas nga throughput.
Adunay daghang mga protocol alang sa pagpadala sa mga mando sa SCSI sa mga network sa kompyuter. Bisan pa, adunay usa lamang ka sumbanan nga makasulbad sa kaatbang nga problema ug nagtugot kanimo sa pagpadala sa mga IP packet sa SCSI bus - .
Kadaghanan sa mga protocol sa SAN naggamit sa SCSI command set sa pagdumala sa mga drive, apan adunay mga eksepsiyon, sama sa yano ATA sa Ethernet (AOE). Ang AoE protocol nagpadala sa mga sugo sa ATA sa mga Ethernet packet, apan ang mga drive makita isip SCSI sa sistema.
Uban sa pag-abut sa NVM Express drive, iSCSI ug FCP protocols dili na makab-ot ang paspas nga nagtubo nga mga kinahanglanon sa SSDs. Duha ka solusyon ang mitungha:
- pagtangtang sa PCI Express bus sa gawas sa server;
- paghimo sa NVMe over Fabrics protocol.
Ang pagtangtang sa PCIe bus makamugna og komplikadong switching hardware apan dili makausab sa protocol.
Ang NVMe over Fabrics protocol nahimong maayong alternatibo sa iSCSI ug FCP. Ang NVMe-oF naggamit ug fiber optic nga link ug ang NVM Express command set.
DDR-T
Ang iSCSI ug NVMe-oF nga mga sumbanan nagsulbad sa problema sa pagkonektar sa hilit nga mga drive isip mga lokal, samtang ang Intel miadto sa laing paagi ug nagdala sa lokal nga drive nga mas duol sa processor. Ang pagpili nahulog sa DIMM slots diin ang RAM konektado. Ang pinakataas nga bandwidth sa DDR4 mao ang 25 GB/s, nga mas paspas kay sa PCIe bus. Ingon niini ang pagkahimugso sa Intel® Optane™ DC Persistent Memory SSD.
Naimbento ang usa ka protocol aron makonektar ang usa ka drive sa mga slot sa DIMM DDR-T, pisikal ug elektrikal nga compatible sa DDR4, apan nagkinahanglan ug espesyal nga controller nga makakita sa kalainan tali sa memory bar ug drive. Ang katulin sa pag-access sa drive mas gamay kaysa sa RAM, apan labaw pa sa NVMe.
Ang DDR-T anaa lamang sa Intel® Cascade Lake generation processors o sa ulahi.
konklusyon
Hapit tanan nga mga interface nag-abut sa layo gikan sa serial ngadto sa parallel data transmission. Ang mga katulin sa SSD nag-skyrocketing, kagahapon ang mga SSD usa ka pagkamausisaon, ug karon ang NVMe dili na usa ka katingala.
Sa among laboratoryo mahimo nimong sulayan ang SSD ug NVMe drive sa imong kaugalingon.
Ang mga rehistradong tiggamit lamang ang makaapil sa survey. , walay sapayan.
Mapulihan ba sa mga drive sa NVMe ang mga klasiko nga SSD sa umaabot nga umaabot?
-
55.5%Oo100
-
44.4%Dili80
180 ka tiggamit ang nagboto. 28 ka tiggamit ang nag-abstain.
Source: www.habr.com