В cylch "Cyflwyniad i SSD" buom yn siarad am hanes ymddangosiad disgiau. Bydd yr ail ran yn sôn am y rhyngwynebau ar gyfer rhyngweithio â gyriannau.
Mae cyfathrebu rhwng y prosesydd a'r perifferolion yn digwydd yn unol â chonfensiynau wedi'u diffinio ymlaen llaw o'r enw rhyngwynebau. Mae'r cytundebau hyn yn rheoleiddio lefel rhyngweithio ffisegol a meddalwedd.
Rhyngwyneb - set o ddulliau, dulliau a rheolau rhyngweithio rhwng elfennau o'r system.
Mae gweithrediad ffisegol rhyngwyneb yn effeithio ar y paramedrau canlynol:
- trwybwn y sianel gyfathrebu;
- y nifer uchaf o ddyfeisiau sydd wedi'u cysylltu ar yr un pryd;
- nifer y gwallau sy'n digwydd.
Adeiladir ar ryngwynebau disg I/O porthladdoedd, sef y gwrthwyneb i gof I/O ac nid yw'n cymryd lle yng ngofod cyfeiriad y prosesydd.
Porthladdoedd cyfochrog a chyfresol
Yn ôl y dull o gyfnewid data, rhennir porthladdoedd I / O yn ddau fath:
- cyfochrog;
- gyson.
Fel y mae'r enw'n awgrymu, mae'r porthladd cyfochrog yn anfon gair peiriant ar y tro, sy'n cynnwys sawl did. Porthladd cyfochrog yw'r ffordd hawsaf o gyfnewid data, gan nad oes angen datrysiadau cylchedwaith cymhleth. Yn yr achos symlaf, anfonir pob darn o'r gair peiriant ar ei linell signal ei hun, a defnyddir dwy linell signal gwasanaeth ar gyfer adborth: Data yn barod и Derbynnir data.
Mae porthladdoedd cyfochrog, ar yr olwg gyntaf, yn graddio'n dda: mwy o linellau signal - trosglwyddir mwy o ddarnau ar y tro ac, felly, trwybwn uwch. Fodd bynnag, oherwydd y cynnydd yn nifer y llinellau signal, mae ymyrraeth yn digwydd rhyngddynt, gan arwain at ystumio'r negeseuon a drosglwyddir.
Mae porthladdoedd cyfresol i'r gwrthwyneb i gyfochrog. Anfonir data un did ar y tro, sy'n lleihau cyfanswm y llinellau signal, ond sy'n cymhlethu'r rheolydd I/O. Mae'r rheolydd trosglwyddydd yn derbyn gair y peiriant ar y tro a rhaid iddo drosglwyddo un did ar y tro, a rhaid i'r rheolydd derbynnydd yn ei dro dderbyn y darnau a'u storio yn yr un drefn.
Mae nifer fach o linellau signal yn eich galluogi i gynyddu amlder trosglwyddo neges heb ymyrraeth.
SCSI
Ymddangosodd Rhyngwyneb Systemau Cyfrifiadurol Bach (SCSI) yn ôl ym 1978 ac fe'i cynlluniwyd yn wreiddiol i gyfuno dyfeisiau o broffiliau amrywiol yn un system. Darparodd y fanyleb SCSI-1 ar gyfer cysylltu hyd at 8 dyfais (ynghyd â'r rheolydd), megis:
- sganwyr;
- gyriannau tâp (ffrydwyr);
- gyriannau optegol;
- gyriannau disg a dyfeisiau eraill.
Enwyd SCSI yn wreiddiol yn Shugart Associates System Interface (SASI), ond ni fyddai'r pwyllgor safonau yn cymeradwyo enw ar ôl y cwmni, ac ar ôl diwrnod o drafod syniadau, ganwyd yr enw Small Computer Systems Interface (SCSI). Bwriad "Tad" SCSI, Larry Boucher, oedd i'r acronym gael ei ynganu'n "secsi", ond darllen "sсuzzy" ("dweud"). Yn dilyn hynny, roedd ynganiad "tell" wedi'i wreiddio'n gadarn yn y safon hon.
Mewn terminoleg SCSI, rhennir dyfeisiau cysylltiedig yn ddau fath:
- cychwynwyr;
- dyfeisiau targed.
Mae'r cychwynnwr yn anfon gorchymyn i'r ddyfais darged, sydd wedyn yn anfon ymateb i'r cychwynnwr. Mae'r cychwynwyr a'r targedau wedi'u cysylltu â bws SCSI cyffredin, sydd â lled band o 1 MB/s yn safon SCSI-5.
Mae'r topoleg "bws cyffredin" a ddefnyddir yn gosod nifer o gyfyngiadau:
- ar bennau'r bws, mae angen dyfeisiau arbennig - terfynwyr;
- lled band bws yn cael ei rannu rhwng pob dyfais;
- Mae uchafswm nifer y dyfeisiau sydd wedi'u cysylltu ar yr un pryd yn gyfyngedig.
Mae dyfeisiau ar y bws yn cael eu hadnabod gan rif unigryw o'r enw ID Targed SCSI. Cynrychiolir pob uned SCSI yn y system gan o leiaf un ddyfais resymegol, sy'n cael sylw gan rif unigryw o fewn y ddyfais ffisegol. Rhif Uned Rhesymegol (LUN).
Anfonir gorchmynion yn SCSI ar y ffurflen blociau disgrifiad gorchymyn (Bloc Disgrifydd Gorchymyn, CDB), sy'n cynnwys cod gweithredu a pharamedrau gorchymyn. Mae'r safon yn disgrifio mwy na 200 o orchmynion, wedi'u rhannu'n bedwar categori:
- gorfodol — rhaid iddo gael ei gefnogi gan y ddyfais;
- Dewisol - gellir eu gweithredu;
- Gwerthwr-benodol - a ddefnyddir gan wneuthurwr penodol;
- Wedi'i ddatrys - gorchmynion darfodedig.
Ymhlith y nifer o orchmynion, dim ond tri ohonyn nhw sy'n orfodol ar gyfer dyfeisiau:
- UNED BRAWF YN BAROD - gwirio parodrwydd y ddyfais;
- CAIS SYNWYRIAD - yn gofyn am god gwall y gorchymyn blaenorol;
- YMCHWILIAD - gofyn am brif nodweddion y ddyfais.
Ar ôl derbyn a phrosesu'r gorchymyn, mae'r ddyfais darged yn anfon cod statws at y cychwynnwr, sy'n disgrifio canlyniad y gweithredu.
Ehangodd gwelliant pellach i fanylebau SCSI (SCSI-2 a Ultra SCSI) y rhestr o orchmynion a ddefnyddiwyd a chynyddodd nifer y dyfeisiau cysylltiedig hyd at 16, a'r gyfradd cyfnewid data ar y bws hyd at 640 MB / s. Gan fod SCSI yn rhyngwyneb cyfochrog, roedd cynyddu amlder cyfnewid data yn gysylltiedig â gostyngiad yn hyd y cebl uchaf ac arweiniodd at anghyfleustra wrth ei ddefnyddio.
Gan ddechrau gyda safon SCSI Ultra-3, mae cefnogaeth ar gyfer "plygio poeth" wedi ymddangos - dyfeisiau cysylltu pan fydd y pŵer ymlaen.
Yr SSD SCSI cyntaf hysbys oedd yr M-Systems FFD-350, a ryddhawyd ym 1995. Roedd cost uchel i'r ddisg ac nid oedd yn cael ei defnyddio'n eang.
Ar hyn o bryd, nid yw SCSI cyfochrog yn rhyngwyneb disg poblogaidd, ond mae'r set gorchymyn yn dal i gael ei ddefnyddio'n weithredol mewn rhyngwynebau USB a SAS.
ATA/PATA
rhyngwyneb ATA (Ymlyniad Technoleg Uwch), a elwir hefyd yn HOOF (Parallel ATA) ei ddatblygu gan Western Digital yn 1986. Pwysleisiodd yr enw marchnata ar gyfer y safon IDE (Eng. Integrated Drive Electronics - “electroneg wedi'i gynnwys yn y gyriant”) arloesedd pwysig: roedd rheolwr y gyriant wedi'i integreiddio i'r gyriant, ac nid ar fwrdd ehangu ar wahân.
Datrysodd y penderfyniad i osod y rheolydd y tu mewn i'r gyriant sawl problem ar unwaith. Yn gyntaf, mae'r pellter o'r gyriant i'r rheolydd wedi gostwng, a effeithiodd yn gadarnhaol ar berfformiad y gyriant. Yn ail, dim ond ar gyfer math penodol o yrru y cafodd y rheolydd adeiledig ei "miniogi" ac, yn unol â hynny, roedd yn rhatach.
Mae ATA, fel SCSI, yn defnyddio dull I / O cyfochrog, a adlewyrchir yn y ceblau a ddefnyddir. Mae cysylltu gyriannau gan ddefnyddio'r rhyngwyneb IDE yn gofyn am geblau 40-craidd, y cyfeirir atynt hefyd fel ceblau gwastad. Mae manylebau mwy diweddar yn defnyddio bonion 80-wifren, y mae mwy na hanner ohonynt yn ddolenni daear i leihau ymyrraeth ar amleddau uchel.
Mae dau i bedwar cysylltydd ar y cebl ATA, ac mae un ohonynt wedi'i gysylltu â'r famfwrdd, a'r gweddill i'r gyriannau. Wrth gysylltu dwy ddyfais mewn un ddolen, rhaid ffurfweddu un ohonynt fel Meistr, a'r ail fel Slave. Dim ond yn y modd darllen yn unig y gellir cysylltu'r drydedd ddyfais.
Mae lleoliad y siwmper yn pennu rôl dyfais benodol. Nid yw'r termau Meistr a Chaethwasiaeth mewn perthynas â dyfeisiau yn gwbl gywir, oherwydd mewn perthynas â'r rheolydd, mae pob dyfais gysylltiedig yn gaethweision.
Arloesiad arbennig yn ATA-3 yw'r ymddangosiad Monitro Hunan, Technoleg Dadansoddi ac Adrodd (SMART). Mae pum cwmni (IBM, Seagate, Quantum, Conner, a Western Digital) wedi ymuno a thechnoleg asesu iechyd gyriant safonol.
Mae cefnogaeth ar gyfer gyriannau cyflwr solet wedi bod o gwmpas ers fersiwn 1998 o'r safon, a ryddhawyd ym 33.3. Roedd y fersiwn hon o'r safon yn darparu cyfraddau trosglwyddo data hyd at XNUMX MB/s.
Mae'r safon yn cyflwyno gofynion llym ar gyfer ceblau ATA:
- rhaid i'r plu fod yn wastad;
- hyd trên mwyaf 18 modfedd (45.7 centimetr).
Roedd y trên byr ac eang yn anghyfleus ac yn ymyrryd ag oeri. Daeth yn fwyfwy anodd cynyddu amlder trosglwyddo gyda phob fersiwn ddilynol o'r safon, a datrysodd ATA-7 y broblem yn radical: disodlwyd y rhyngwyneb cyfochrog gan un cyfresol. Ar ôl hynny, cafodd ATA y gair Parallel a daeth yn adnabyddus fel PATA, a derbyniodd y seithfed fersiwn o'r safon enw gwahanol - Serial ATA. Dechreuodd rhifo fersiwn SATA o un.
SATA
Cyflwynwyd y safon Serial ATA (SATA) ar Ionawr 7, 2003 ac aeth i'r afael â phroblemau ei ragflaenydd gyda'r newidiadau a ganlyn:
- porthladd cyfochrog disodli gan cyfresol;
- cebl 80-wifren eang wedi'i ddisodli gan 7-wifren;
- mae topoleg y "bws cyffredin" wedi'i disodli gan gysylltiad "pwynt-i-bwynt".
Er bod SATA 1.0 (SATA/150, 150 MB/s) ychydig yn gyflymach nag ATA-6 (UltraDMA/130, 130 MB/s), roedd y symudiad i gyfathrebu cyfresol yn “gosod y tir” ar gyfer cyflymderau.
Disodlwyd un ar bymtheg o linellau signal ar gyfer trosglwyddo data yn ATA gan ddau bâr dirdro: un ar gyfer trosglwyddo, yr ail ar gyfer derbyn. Mae cysylltwyr SATA wedi'u cynllunio i fod yn fwy ymwrthol i ailgysylltu lluosog, ac mae manyleb SATA 1.0 yn gwneud plygio poeth yn bosibl.
Mae rhai pinnau ar y gyriannau yn fyrrach na'r lleill i gyd. Gwneir hyn i gefnogi "cyfnewid poeth" (Hot Swap). Yn ystod y broses amnewid, mae'r ddyfais yn "colli" ac yn "darganfod" y llinellau mewn trefn a bennwyd ymlaen llaw.
Ychydig dros flwyddyn yn ddiweddarach, ym mis Ebrill 2004, rhyddhawyd ail fersiwn y fanyleb SATA. Yn ogystal â chyflymu hyd at 3 Gb / s, cyflwynodd SATA 2.0 dechnoleg Ciwio Gorchymyn Brodorol (NCQ). Mae dyfeisiau gyda chefnogaeth NCQ yn gallu trefnu trefn gweithredu gorchmynion sy'n dod i mewn yn annibynnol i gyflawni'r perfformiad mwyaf posibl.
Y tair blynedd nesaf, gweithiodd Gweithgor SATA i wella'r fanyleb bresennol, a chyflwynodd fersiwn 2.6 gysylltwyr Slimline cryno a micro SATA (uSATA). Mae'r cysylltwyr hyn yn fersiwn lai o'r cysylltydd SATA gwreiddiol ac wedi'u cynllunio ar gyfer gyriannau optegol a gyriannau bach mewn gliniaduron.
Er bod gan SATA ail genhedlaeth ddigon o led band ar gyfer HDDs, roedd SSDs yn mynnu mwy. Ym mis Mai 2009, rhyddhawyd trydydd fersiwn y fanyleb SATA gyda lled band cynyddol i 6 Gb / s.
Rhoddwyd sylw arbennig i yriannau cyflwr solet yn rhifyn SATA 3.1. Mae cysylltydd Mini-SATA (mSATA) wedi ymddangos, wedi'i gynllunio i gysylltu gyriannau cyflwr solet mewn gliniaduron. Yn wahanol i Slimline ac uSATA, roedd y cysylltydd newydd yn edrych fel PCIe Mini, er nad oedd yn gydnaws yn drydanol â PCIe. Yn ogystal â'r cysylltydd newydd, roedd gan SATA 3.1 y gallu i giwio gorchmynion TRIM gyda gorchmynion darllen ac ysgrifennu.
Mae'r gorchymyn TRIM yn hysbysu'r SSD o flociau data nad ydynt yn cario llwyth tâl. Cyn SATA 3.1, byddai'r gorchymyn hwn yn fflysio caches ac yn atal gweithrediadau I / O, ac yna gorchymyn TRIM. Roedd y dull hwn yn diraddio perfformiad disg yn ystod gweithrediadau dileu.
Nid yw manyleb SATA wedi cadw i fyny â'r twf cyflym mewn cyflymder mynediad ar gyfer SSDs, gan arwain at gyfaddawd yn 2013 o'r enw SATA Express yn safon SATA 3.2. Yn hytrach na dyblu lled band SATA eto, defnyddiodd y datblygwyr y bws PCIe eang, y mae ei gyflymder yn fwy na 6 Gb / s. Mae gyriannau gyda chefnogaeth SATA Express wedi caffael eu ffactor ffurf eu hunain o'r enw M.2.
SAS
Nid oedd safon SCSI, "cystadlu" ag ATA, hefyd yn sefyll yn ei unfan a dim ond blwyddyn ar ôl ymddangosiad Serial ATA, yn 2004, cafodd ei aileni i mewn i ryngwyneb cyfresol. Enw'r rhyngwyneb newydd yw SCSI Atodir Cyfresol (HESGE).
Er bod SAS wedi etifeddu set gorchymyn SCSI, roedd y newidiadau yn arwyddocaol:
- rhyngwyneb cyfresol;
- Cebl 29-wifren gyda chyflenwad pŵer;
- cysylltiad pwynt-i-bwynt
Mae terminoleg SCSI hefyd wedi'i hetifeddu. Gelwir y rheolydd yn ysgogydd o hyd, a gelwir y dyfeisiau cysylltiedig yn darged. Mae pob dyfais darged a'r cychwynnwr yn ffurfio parth SAS. Yn SAS, nid yw lled band y cysylltiad yn dibynnu ar nifer y dyfeisiau yn y parth, gan fod pob dyfais yn defnyddio ei sianel bwrpasol ei hun.
Mae uchafswm nifer y dyfeisiau sydd wedi'u cysylltu ar yr un pryd mewn parth SAS, yn ôl y fanyleb, yn fwy na 16 mil, ac yn lle ID SCSI, defnyddir dynodwr ar gyfer mynd i'r afael â Enw Byd Eang (WWN).
Mae WWN yn ddynodwr unigryw 16 beit o hyd, yn debyg i'r cyfeiriad MAC ar gyfer dyfeisiau SAS.
Er gwaethaf y tebygrwydd rhwng cysylltwyr SAS a SATA, nid yw'r safonau hyn yn gwbl gydnaws. Fodd bynnag, gellir cysylltu gyriant SATA â chysylltydd SAS, ond nid i'r gwrthwyneb. Sicrheir cydnawsedd rhwng gyriannau SATA a pharth SAS gan ddefnyddio Protocol Twnelu SATA (STP).
Mae gan fersiwn gyntaf y safon SAS-1 lled band o 3 Gb / s, ac mae'r mwyaf modern, SAS-4, wedi gwella'r ffigur hwn 7 gwaith: 22,5 Gb / s.
PCIe
Mae Peripheral Component Interconnect Express (PCI Express, PCIe) yn rhyngwyneb cyfresol ar gyfer trosglwyddo data, a ymddangosodd yn 2002. Dechreuwyd y datblygiad gan Intel, ac yna fe'i trosglwyddwyd i sefydliad arbennig - Grŵp Diddordeb Arbennig PCI.
Nid oedd y rhyngwyneb PCIe cyfresol yn eithriad a daeth yn barhad rhesymegol o PCI cyfochrog, sydd wedi'i gynllunio i gysylltu cardiau ehangu.
Mae PCI Express yn sylweddol wahanol i SATA a SAS. Mae gan y rhyngwyneb PCIe nifer amrywiol o lonydd. Mae nifer y llinellau yn hafal i bwerau dau ac yn amrywio o 1 i 16.
Nid yw'r term "lôn" yn PCIe yn cyfeirio at lôn signal benodol, ond at ddolen gyfathrebu dwplecs llawn ar wahân sy'n cynnwys y lonydd signal canlynol:
- derbyn+ a derbyn-;
- trawsyrru+ a thrawsyriant-;
- pedair gwifren ddaear.
Mae nifer y lonydd PCIe yn effeithio'n uniongyrchol ar lled band uchaf y cysylltiad. Mae safon gyfredol PCI Express 4.0 yn caniatáu ichi gyflawni 1.9 GB / s ar un llinell, a 31.5 GB / s wrth ddefnyddio 16 llinell.
Mae "archwaeth" gyriannau cyflwr solet yn tyfu'n gyflym iawn. Nid yw SATA a SAS wedi gallu cynyddu eu lled band i gadw i fyny ag SSDs, sydd wedi arwain at gyflwyno SSDs sy'n gysylltiedig â PCIe.
Er bod cardiau Ychwanegu-In PCIe yn cael eu sgriwio ymlaen, mae modd cyfnewid PCIe yn boeth. Pinnau byr PRSNT (Saesneg yn bresennol - presennol) gwnewch yn siŵr bod y cerdyn wedi'i osod yn llawn yn y slot.
Mae gyriannau cyflwr solet sy'n gysylltiedig trwy PCIe yn cael eu rheoleiddio gan safon ar wahân Manyleb Rhyngwyneb Rheolwr Lletywr Cof Anweddol ac yn cael eu hymgorffori mewn amrywiaeth o ffactorau ffurf, ond byddwn yn siarad amdanynt yn y rhan nesaf.
Gyriannau o Bell
Wrth greu warysau data mawr, roedd angen protocolau sy'n eich galluogi i gysylltu gyriannau sydd wedi'u lleoli y tu allan i'r gweinydd. Yr ateb cyntaf yn y maes hwn oedd SCSI Rhyngrwyd (iSCSI), a ddatblygwyd gan IBM a Cisco ym 1998.
Mae'r syniad y tu ôl i brotocol iSCSI yn syml: mae gorchmynion SCSI yn cael eu "lapio" i becynnau TCP/IP a'u hanfon i'r rhwydwaith. Er gwaethaf y cysylltiad anghysbell, mae'n rhoi'r argraff i gleientiaid bod y gyriant wedi'i gysylltu'n lleol. Gellir adeiladu Rhwydwaith Ardal Storio (SAN), yn seiliedig ar iSCSI, ar seilwaith rhwydwaith presennol. Mae defnyddio iSCSI yn lleihau cost trefnu SAN yn sylweddol.
Mae gan iSCSI opsiwn "premiwm" - Protocol Sianel Ffibr (FCP). Mae SAN sy'n defnyddio FCP wedi'i adeiladu ar linellau cyfathrebu ffibr-optig pwrpasol. Mae'r dull hwn yn gofyn am offer rhwydwaith optegol ychwanegol, ond mae'n sefydlog ac yn trwybwn uchel.
Mae yna lawer o brotocolau ar gyfer anfon gorchmynion SCSI dros rwydweithiau cyfrifiadurol. Fodd bynnag, dim ond un safon sy'n datrys y broblem gyferbyn ac sy'n caniatáu ichi anfon pecynnau IP dros y bws SCSI - .
Mae'r rhan fwyaf o brotocolau SAN yn defnyddio'r set gorchymyn SCSI i reoli gyriannau, ond mae yna eithriadau, megis y syml ATA dros Ethernet (AOE). Mae'r protocol AoE yn anfon gorchmynion ATA mewn pecynnau Ethernet, ond mae'r gyriannau'n ymddangos fel SCSI yn y system.
Gyda dyfodiad gyriannau NVM Express, nid yw protocolau iSCSI a FCP bellach yn bodloni gofynion SSDs sy'n tyfu'n gyflym. Daeth dau ateb i'r amlwg:
- tynnu'r bws PCI Express y tu allan i'r gweinydd;
- creu'r protocol NVMe over Fabrics.
Mae cael gwared ar y bws PCIe yn creu caledwedd newid cymhleth ond nid yw'n newid y protocol.
Mae'r protocol NVMe over Fabrics wedi dod yn ddewis amgen da i iSCSI a FCP. Mae NVMe-oF yn defnyddio cyswllt ffibr optig a set gorchymyn NVM Express.
DDR-T
Mae safonau iSCSI a NVMe-oF yn datrys y broblem o gysylltu gyriannau anghysbell fel rhai lleol, tra bod Intel yn mynd y ffordd arall ac yn dod â'r gyriant lleol mor agos â phosibl at y prosesydd. Roedd y dewis yn disgyn ar y slotiau DIMM y mae'r RAM wedi'i gysylltu â nhw. Uchafswm lled band DDR4 yw 25 GB / s, sy'n llawer cyflymach na'r bws PCIe. Dyma sut y ganwyd SSD Cof Parhaus Intel® Optane™ DC.
Dyfeisiwyd protocol i gysylltu gyriant â slotiau DIMM DDR-T, yn gydnaws yn gorfforol ac yn drydanol â DDR4, ond sydd angen rheolydd arbennig sy'n gweld y gwahaniaeth rhwng bar cof a gyriant. Mae cyflymder mynediad i'r gyriant yn llai nag i RAM, ond yn fwy nag i NVMe.
Dim ond gyda phroseswyr cenhedlaeth Intel® Cascade Lake neu ddiweddarach y mae DDR-T ar gael.
Casgliad
Mae bron pob rhyngwyneb wedi dod yn bell o drosglwyddo data cyfresol i gyfochrog. Mae cyflymderau SSD yn skyrocketing, ddoe roedd SSDs yn chwilfrydedd, a heddiw nid yw NVMe bellach yn syndod.
Yn ein labordy gallwch chi brofi gyriannau SSD a NVMe eich hun.
Dim ond defnyddwyr cofrestredig all gymryd rhan yn yr arolwg. os gwelwch yn dda.
A fydd gyriannau NVMe yn disodli SSDs clasurol yn y dyfodol agos?
-
55.5%Oes100
-
44.4%Rhif 80
Pleidleisiodd 180 o ddefnyddwyr. Ataliodd 28 o ddefnyddwyr.
Ffynhonnell: hab.com