{"id":53854,"date":"2019-12-12T00:00:00","date_gmt":"2019-12-11T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/vvedenie-v-ssd-chast-2-interfejsnaya"},"modified":"2020-02-18T14:01:47","modified_gmt":"2020-02-18T11:01:47","slug":"vvedenie-v-ssd-chast-2-interfejsnaya","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/administrirovanie\/vvedenie-v-ssd-chast-2-interfejsnaya","title":{"rendered":"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p><img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/37fa13397c0b8ea7af2be17b51c7ed83.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nIn <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/selectel\/blog\/475304\/\">dem vorherigen Teil<\/a><\/noindex> In der Reihe \"Einf\u00fchrung in SSDs\" haben wir die Geschichte der Festplatten behandelt. Der zweite Teil wird sich mit den Schnittstellen zum Austausch mit den Speichern befassen.<\/p>\n<p>Die Kommunikation zwischen dem Prozessor und den Peripherieger\u00e4ten erfolgt gem\u00e4\u00df vordefinierten Vereinbarungen, die als Schnittstellen bezeichnet werden. Diese Vereinbarungen regeln das physische und das softwareseitige Niveau der Interaktion.<br \/>\n<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<blockquote><p><b>Eine Schnittstelle ist die Gesamtheit von Mitteln, Methoden und Regeln f\u00fcr die Interaktion zwischen den Systemelementen.<\/b><\/p><\/blockquote>\n<p>\nDie physische Umsetzung der Schnittstelle beeinflusst folgende Parameter:<\/p>\n<ul>\n<li>die Bandbreite des Kommunikationskanals;<\/li>\n<li>die maximale Anzahl gleichzeitig angeschlossener Ger\u00e4te;<\/li>\n<li>die Anzahl der auftretenden Fehler.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nFestplattenschnittstellen basieren auf <b>Eingabe-\/Ausgabeports<\/b>, was das Gegenteil der Eingabe-\/Ausgabe \u00fcber Speicher ist und keinen Platz im Adressraum des Prozessors beansprucht.<\/p>\n<h2>Parallele und serielle Ports<\/h2>\n<p>\nNach der Art des Datenaustauschs werden die Eingabe-\/Ausgabeports in zwei Typen unterteilt:<\/p>\n<ul>\n<li>parallele;<\/li>\n<li>serielle.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nWie der Name schon sagt, sendet der parallele Port ein Maschinenwort, das aus mehreren Bits besteht, auf einmal. Der parallele Port ist die einfachste Methode zum Datenaustausch, da er keine komplexen Schaltkreise erfordert. Im einfachsten Fall wird jedes Bit des Maschinenworts \u00fcber seine eigene Signalleitung gesendet, w\u00e4hrend f\u00fcr die R\u00fcckmeldung zwei zus\u00e4tzliche Signalleitungen verwendet werden. <b>Daten bereit<\/b> und <b>Daten empfangen<\/b>.<\/p>\n<p><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.cabledepot.com\/05DTSERPAR.html\"><img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/7521e01508ceb9a7ab6c346fd55edb0e.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/a><\/noindex><br \/>\nAuf den ersten Blick scheinen parallele Ports hervorragend skalierbar zu sein: mehr Signalleitungen \u2014 mehr Bits, die auf einmal \u00fcbertragen werden, und somit eine h\u00f6here Bandbreite. Dennoch f\u00fchrt die zunehmende Anzahl von Signalleitungen zu interferierenden Wechselwirkungen, was zu Verzerrungen der \u00fcbertragenen Nachrichten f\u00fchrt.<\/p>\n<p>Serielle Ports sind das Gegenst\u00fcck zu parallelen. Die Daten\u00fcbertragung erfolgt bitweise, was die Gesamtanzahl der Signalleitungen verringert, jedoch den Eingangs-\/Ausgangscontroller komplizierter macht. Der Sender-Controller erh\u00e4lt ein Maschinenwort auf einmal und muss die Daten bitweise \u00fcbertragen, w\u00e4hrend der Empf\u00e4nger-Controller die Bits in der gleichen Reihenfolge empfangen und speichern muss.<\/p>\n<p><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.cabledepot.com\/05DTSERPAR.html\"><img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/1a264c6efc7d854fbf4513aec347f954.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/a><\/noindex><br \/>\nDie geringe Anzahl an Signalleitungen erm\u00f6glicht es, die \u00dcbertragungsfrequenz des Signals ohne St\u00f6rungen zu erh\u00f6hen.<\/p>\n<h2>SCSI<\/h2>\n<p>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/922b430a5fda8ae5e46db82db9573719.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\nDas Small Computer Systems Interface (SCSI) wurde 1978 eingef\u00fchrt und urspr\u00fcnglich entwickelt, um Ger\u00e4te unterschiedlicher Profile in ein einziges System zu integrieren. Die SCSI-1-Spezifikation sah die Anschlussm\u00f6glichkeit von bis zu 8 Ger\u00e4ten (einschlie\u00dflich des Controllers) vor, darunter:<\/p>\n<ul>\n<li>Scanner;<\/li>\n<li>B\u00e4nderlaufwerke (Streamer);<\/li>\n<li>Optische Laufwerke;<\/li>\n<li>Festplattenlaufwerke und andere Ger\u00e4te.<\/li>\n<\/ul>\n<p><\/p>\n<blockquote><p><b>Urspr\u00fcnglich wurde SCSI als Shugart Associates System Interface (SASI) bezeichnet, doch das Normungskomitee wollte den Namen nicht zu Ehren der Firma genehmigen. Nach einem Brainstorming-Tag entstand der Name Small Computer Systems Interface (SCSI). Der \u201eVater\u201c von SCSI, Larry Boucher, hatte urspr\u00fcnglich angedeutet, dass die Abk\u00fcrzung wie \u201esexy\u201c ausgesprochen werden sollte, aber <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.endl.com\/ida.htm\">Dal Allan<\/a><\/noindex> las es als \u201es\u0441uzzy\u201c (\u201e\u0441\u043a\u0430\u0437\u0438\u201c). In der Folge hat sich die Aussprache \u201e\u0441\u043a\u0430\u0437\u0438\u201c fest mit diesem Standard verbunden.<\/b><\/p><\/blockquote>\n<p>\nIn der SCSI-Terminologie werden die angeschlossenen Ger\u00e4te in zwei Typen unterteilt:<\/p>\n<ul>\n<li>Initiatoren;<\/li>\n<li>Zielger\u00e4te.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nDer Initiator sendet einen Befehl an das Zielger\u00e4t, das dann eine Antwort an den Initiator sendet. Initiatoren und Zielger\u00e4te sind mit einem gemeinsamen SCSI-Bus verbunden, dessen Bandbreite im Standard SCSI-1 5 MB\/s betr\u00e4gt.<\/p>\n<p>Die verwendete Topologie \u201egemeinsame Bus\u201c bringt einige Einschr\u00e4nkungen mit sich:<\/p>\n<ul>\n<li>Am Ende des Busses sind spezielle Ger\u00e4te erforderlich \u2014 Terminatoren;<\/li>\n<li>die Bandbreite des Busses wird zwischen allen Ger\u00e4ten geteilt;<\/li>\n<li>die maximale Anzahl gleichzeitig angeschlossener Ger\u00e4te ist begrenzt.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\n<noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.cablesdirect.com\/store\/p\/2877.aspx\"><img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/caecf6cf48e6f0c219080f93e1224206.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/a><\/noindex><\/p>\n<p>Ger\u00e4te im Bus werden durch eine eindeutige Nummer identifiziert, die als <b>SCSI Target ID<\/b>. Jedes SCSI-Ger\u00e4t im System wird durch mindestens ein logisches Ger\u00e4t repr\u00e4sentiert, dessen Adressierung durch eine innerhalb des physischen Ger\u00e4ts eindeutige Nummer erfolgt. <b>Logische Einheitennummer<\/b> (LUN).<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/f85b1a966dbb47dea78320e27c9cbaac.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\nBefehle in SCSI werden in Form von <b>Befehlsbeschreibungsbl\u00f6cken<\/b> (Command Descriptor Block, CDB) gesendet, die aus einem Operationscode und den Parametern des Befehls bestehen. Der Standard beschreibt mehr als 200 Befehle, die in vier Kategorien unterteilt sind:<\/p>\n<ul>\n<li><b>Obligatorisch<\/b> \u2014 m\u00fcssen vom Ger\u00e4t unterst\u00fctzt werden;<\/li>\n<li><b>Optional<\/b> \u2014 k\u00f6nnen implementiert werden;<\/li>\n<li><b>Herstellerspezifisch<\/b> \u2014 werden von einem bestimmten Hersteller verwendet;<\/li>\n<li><b>Veraltet<\/b> \u2014 nicht mehr verwendbare Befehle.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nUnter den vielen Befehlen sind nur drei f\u00fcr Ger\u00e4te verpflichtend:<\/p>\n<ul>\n<li><b>TEST UNIT READY<\/b> \u2014 pr\u00fcft die Bereitschaft des Ger\u00e4ts;<\/li>\n<li><b>REQUEST SENSE<\/b> \u2014 fordert den Fehlercode des vorherigen Befehls an;<\/li>\n<li><b>INQUIRY<\/b> \u2014 fragt die grundlegenden Merkmale des Ger\u00e4ts ab.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nNach Erhalt und Verarbeitung des Befehls sendet das Zielger\u00e4t dem Initiator einen Statuscode, der das Ergebnis der Ausf\u00fchrung beschreibt.<\/p>\n<p>Die Weiterentwicklung von SCSI (SCSI-2 und Ultra SCSI-Spezifikationen) erweiterte die Liste der verwendeten Befehle und erh\u00f6hte die Anzahl der anschlie\u00dfbaren Ger\u00e4te auf 16, w\u00e4hrend die Daten\u00fcbertragungsrate \u00fcber den Bus auf 640 MB\/s anstieg. Da SCSI ein paralleles Interface ist, war die Erh\u00f6hung der Daten\u00fcbertragungsrate mit einer Verringerung der maximalen Kabell\u00e4nge verbunden, was die Verwendung unpraktisch machte.<\/p>\n<p>Mit dem Ultra-3 SCSI-Standard wurde die Unterst\u00fctzung f\u00fcr \"Hot-Plugging\" eingef\u00fchrt \u2013 das Anschlie\u00dfen von Ger\u00e4ten bei eingeschaltetem Strom.<\/p>\n<p>Die erste bekannte SSD mit SCSI-Schnittstelle ist die M-Systems FFD-350, die 1995 herauskam. Die Festplatte hatte hohe Kosten und war nicht weit verbreitet.<\/p>\n<p>Derzeit ist paralleles SCSI kein popul\u00e4res Anschlussinterface f\u00fcr Festplatten, aber der Befehlssatz wird nach wie vor aktiv in USB- und SAS-Interfaces verwendet.<\/p>\n<h2>ATA \/ PATA<\/h2>\n<p>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/0f152c456d01911a4e64b565741cb8cd.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\nBenutzeroberfl\u00e4che <b>ATA<\/b> (Advanced Technology Attachment), auch bekannt als <b>PATA<\/b> (Parallel ATA) wurde 1986 von Western Digital entwickelt. Der Marketingname des IDE-Standards (engl. Integrated Drive Electronics \u2013 \u201eElektronik, die in das Laufwerk integriert ist\u201c) hebt eine wichtige Neuerung hervor: Der Laufwerkscontroller war in das Laufwerk integriert und nicht auf einer separaten Erweiterungskarte.<\/p>\n<p>Die Entscheidung, den Controller im Laufwerk zu platzieren, l\u00f6ste mehrere Probleme gleichzeitig. Erstens verringerte sich der Abstand vom Speicherger\u00e4t zum Controller, was sich positiv auf die Leistung des Speichers auswirkte. Zweitens war der integrierte Controller nur f\u00fcr einen bestimmten Typ von Laufwerk \u201eoptimiert\u201c und daher kosteng\u00fcnstiger.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/de2944768a139aeccef20e1688ed7baf.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\nATA verwendet wie SCSI eine parallele Eingabe-\/Ausgabe-Methode, was sich auf die verwendeten Kabel auswirkt. Zum Anschluss von Festplatten \u00fcber den IDE-Standard sind 40-adrige Kabel erforderlich, auch als Ribbon-Kabel bekannt. In sp\u00e4teren Spezifikationen werden 80-adrige Ribbon-Kabel verwendet, von denen mehr als die H\u00e4lfte zur Erdung dient, um Interferenzen bei hohen Frequenzen zu reduzieren.<\/p>\n<p>Das ATA-Kabel verf\u00fcgt \u00fcber zwei bis vier Anschl\u00fcsse, von denen einer an das Motherboard und die anderen an die Speicherlaufwerke angeschlossen werden. Wenn zwei Ger\u00e4te \u00fcber dasselbe Kabel verbunden sind, muss eines davon als <b>Master<\/b>, und das andere als <b>Slave<\/b>. Das dritte Ger\u00e4t kann ausschlie\u00dflich im \u201eNur-Lese\u201c-Modus angeschlossen werden.<\/p>\n<p><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.informit.com\/articles\/article.aspx?p=2028834&amp;seqNum=3\"><img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/91490f1a349198d18c6e4947fc53476d.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/a><\/noindex><br \/>\nDie Position des Jumper bestimmt die Rolle des spezifischen Ger\u00e4ts. Die Begriffe Master und Slave im Zusammenhang mit den Ger\u00e4ten sind nicht ganz korrekt, da alle angeschlossenen Ger\u00e4te im Verh\u00e4ltnis zum Controller Slaves sind.<\/p>\n<p>Eine besondere Neuerung in ATA-3 ist das Erscheinen von <b>Self-Monitoring<\/b>, <b>Analysis and Reporting Technology (S.M.A.R.T.)<\/b>. F\u00fcnf Unternehmen (IBM, Seagate, Quantum, Conner und Western Digital) haben ihre Kr\u00e4fte geb\u00fcndelt und die Technologie zur Zustandsbewertung von Speicherlaufwerken standardisiert.<\/p>\n<p>Die Unterst\u00fctzung f\u00fcr Solid-State-Laufwerke kam mit der vierten Version des Standards, die 1998 ver\u00f6ffentlicht wurde. Diese Version des Standards gew\u00e4hrte eine Daten\u00fcbertragungsrate von bis zu 33,3 MB\/s.<\/p>\n<p>Der Standard stellt strenge Anforderungen an ATA-Kabel:<\/p>\n<ul>\n<li>das Kabel muss unbedingt flach sein;<\/li>\n<li>die maximale L\u00e4nge des Kabels betr\u00e4gt 18 Zoll (45,7 Zentimeter).<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nDas kurze und breite Kabel war unhandlich und behinderte die K\u00fchlung. Die Erh\u00f6hung der \u00dcbertragungsrate wurde mit jeder neuen Version des Standards zunehmend komplizierter, und ATA-7 l\u00f6ste das Problem radikal: Der parallele Anschluss wurde durch einen seriellen ersetzt. Danach erhielt ATA das Wort Parallel und wurde PATA genannt, w\u00e4hrend die siebte Version des Standards einen anderen Namen erhielt \u2013 Serial ATA. Die Versionsnummerierung von SATA begann mit eins.<\/p>\n<h2>SATA<\/h2>\n<p>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/62bbd54846d285ac7545fd019935f4a4.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\nDer Serial ATA (SATA) Standard wurde am 7. Januar 2003 eingef\u00fchrt und behob die Probleme seines Vorg\u00e4ngers durch folgende \u00c4nderungen:<\/p>\n<ul>\n<li>Der parallele Anschluss wurde durch einen seriellen ersetzt;<\/li>\n<li>Das breite 80-adrige Kabel wurde durch ein 7-adriges ersetzt;<\/li>\n<li>Die Topologie 'gemeinsame Bus' wurde durch eine 'Punkt-zu-Punkt'-Verbindung ersetzt.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nObwohl der SATA 1.0 Standard (SATA\/150, 150 MB\/s) nur geringf\u00fcgig schneller war als ATA-6 (UltraDMA\/130, 130 MB\/s), war der \u00dcbergang zu einer seriellen Daten\u00fcbertragung eine 'Vorbereitung des Bodens' f\u00fcr h\u00f6here Geschwindigkeiten.<\/p>\n<p>Sechzehn Signalleitungen zur Daten\u00fcbertragung in ATA wurden durch zwei verdrillte Paare ersetzt: eines f\u00fcr die \u00dcbertragung, das andere f\u00fcr den Empfang. Die SATA-Stecker wurden f\u00fcr eine h\u00f6here Widerstandsf\u00e4higkeit gegen h\u00e4ufiges Umstecken ausgelegt, und die SATA 1.0-Spezifikation erm\u00f6glichte das \"Hot Plugging\".<\/p>\n<blockquote><p><b>Einige Pins auf den Laufwerken sind k\u00fcrzer als die anderen. Dies dient der Unterst\u00fctzung von \"Hot Swap\". W\u00e4hrend des Austauschs \"verliert\" das Ger\u00e4t seine Verbindungen und \"findet\" die Leitungen in einer vorher festgelegten Reihenfolge wieder.<\/b><\/p><\/blockquote>\n<p>\nEtwas mehr als ein Jahr sp\u00e4ter, im April 2004, wurde die zweite Version der SATA-Spezifikation ver\u00f6ffentlicht. Neben einer Beschleunigung auf bis zu 3 Gbit\/s f\u00fchrte SATA 2.0 die Technologie <b>Native Command Queuing<\/b> (NCQ) ein. Ger\u00e4te, die NCQ unterst\u00fctzen, sind in der Lage, die Reihenfolge der empfangenen Befehle selbstst\u00e4ndig zu organisieren, um maximale Leistung zu erzielen.<\/p>\n<p><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.newegg.com\/red-rocstor-6-data-transfer-cable\/p\/0ZF-00S7-00004\"><img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/5a10fbfb30d403d9700136018a0d94eb.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/a><\/noindex><br \/>\nIn den folgenden drei Jahren arbeitete die SATA Working Group an der Verbesserung der bestehenden Spezifikation, und in Version 2.6 wurden die kompakten Stecker Slimline und micro SATA (uSATA) eingef\u00fchrt. Diese Stecker sind eine verkleinerte Version des urspr\u00fcnglichen SATA-Steckers und wurden f\u00fcr optische Laufwerke und kleine Festplatten in Laptops entwickelt.<\/p>\n<p>Obwohl die Bandbreite der zweiten SATA-Generation f\u00fcr Festplatten ausreichte, ben\u00f6tigten Solid-State-Laufwerke mehr. Im Mai 2009 wurde die dritte Version der SATA-Spezifikation mit einer erh\u00f6hten Bandbreite von 6 Gbit\/s ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n<p><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/windowstips.ru\/chto-takoe-msata-ssd-i-chem-on-mozhet-byt-polezen-osobenno-esli-vy-ne-udovletvoreny-obshhej-skorostyu-vashego-noutbuka\"><img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/0a72172e33304d39dc8fcebc24aaca71.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/a><\/noindex><br \/>\nIn der SATA 3.1-Revision wurde besonderen Wert auf Solid-State-Laufwerke gelegt. Es wurde ein Mini-SATA (mSATA)-Stecker eingef\u00fchrt, der f\u00fcr den Anschluss von Solid-State-Laufwerken in Laptops gedacht ist. Im Gegensatz zu Slimline und uSATA \u00e4hnelte der neue Stecker dem PCIe Mini, war jedoch elektrisch nicht mit PCIe kompatibel. Neben dem neuen Stecker konnte SATA 3.1 mit der M\u00f6glichkeit prahlen, TRIM-Befehle zusammen mit Lese- und Schreibbefehlen in die Warteschlange zu stellen.<\/p>\n<blockquote><p><b>Der TRIM-Befehl informiert das Solid-State-Laufwerk \u00fcber Datenbl\u00f6cke, die keine n\u00fctzliche Last tragen. Vor SATA 3.1 f\u00fchrte die Ausf\u00fchrung dieses Befehls dazu, dass Cache-Speicher zur\u00fcckgesetzt und die Ein- und Ausgabeoperationen unterbrochen wurden, bevor der TRIM-Befehl ausgef\u00fchrt wurde. Dieser Ansatz verschlechterte die Leistung des Laufwerks bei L\u00f6schoperationen.<\/b><\/p><\/blockquote>\n<p>\nDie SATA-Spezifikation konnte mit dem rasanten Anstieg der Zugriffsgeschwindigkeit von SSDs nicht Schritt halten, was 2013 zur Einf\u00fchrung eines Kompromisses namens SATA Express im SATA 3.2 Standard f\u00fchrte. Anstatt die Bandbreite von SATA erneut zu verdoppeln, nutzten die Entwickler den weit verbreiteten PCIe-Bus, dessen Geschwindigkeit 6 Gbit\/s \u00fcbersteigt. SATA Express-kompatible Laufwerke erhielten einen eigenen Formfaktor namens M.2.<\/p>\n<h2>SAS<\/h2>\n<p>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/b962c09d48c8aca6a19381d6d8866558.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\nDer \"konkurrierende\" Standard SCSI blieb ebenfalls nicht stehen und wurde nur ein Jahr nach der Einf\u00fchrung von Serial ATA, im Jahr 2004, in eine serielle Schnittstelle umgewandelt. Der neue Schnittstelle wurde der Name <b>Serial Attached SCSI<\/b> (SAS).<\/p>\n<p>Obwohl SAS das SCSI-Befehlssatz geerbt hat, gab es erhebliche \u00c4nderungen:<\/p>\n<ul>\n<li>serielle Schnittstelle;<\/li>\n<li>29-poliges Kabel mit Stromversorgung;<\/li>\n<li>Punkt-zu-Punkt-Verbindung<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nDie Terminologie von SCSI wurde ebenfalls \u00fcbernommen. Der Controller wird nach wie vor als Initiator bezeichnet, w\u00e4hrend die angeschlossenen Ger\u00e4te als Ziele bezeichnet werden. Alle Zielger\u00e4te und der Initiator bilden eine SAS-Dom\u00e4ne. Bei SAS h\u00e4ngt die Bandbreite der Verbindung nicht von der Anzahl der Ger\u00e4te in der Dom\u00e4ne ab, da jedes Ger\u00e4t seinen eigenen dedizierten Kanal verwendet.<\/p>\n<p>Die maximale Anzahl gleichzeitig verbundener Ger\u00e4te im SAS-Dom\u00e4nen-Au\u00dfenspezifikation \u00fcbersteigt 16.000, wobei anstelle der SCSI-ID eine Identifikationsnummer verwendet wird. <b>World-Wide Name<\/b> (WWN).<\/p>\n<blockquote><p><b>WWN ist eine eindeutige 16-Byte-Identifikation, vergleichbar mit einer MAC-Adresse f\u00fcr SAS-Ger\u00e4te.<\/b><\/p><\/blockquote>\n<p>\n<noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/Serial_Attached_SCSI\"><img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/0659809e755f33639caaf83606dce40d.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/a><\/noindex><br \/>\nTrotz der \u00c4hnlichkeit der SAS- und SATA-Anschl\u00fcsse sind diese Standards nicht vollst\u00e4ndig kompatibel. Dennoch kann eine SATA-Festplatte an einen SAS-Anschluss angeschlossen werden, aber nicht umgekehrt. Die Kompatibilit\u00e4t zwischen SATA-Festplatten und der SAS-Dom\u00e4ne wird durch das SATA Tunneling Protocol (STP) sichergestellt.<\/p>\n<p>Die erste Version des SAS-Standards, SAS-1, hat eine Bandbreite von 3 Gbit\/s, w\u00e4hrend die modernste Version, SAS-4, diese Rate um das Siebenfache auf 22,5 Gbit\/s gesteigert hat.<\/p>\n<h2>PCIe<\/h2>\n<p>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/05251167ad57703662c9be5df62ca85f.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\nPeripheral Component Interconnect Express (PCI Express, PCIe) ist ein sequentieller Daten\u00fcbertragungsstandard, der 2002 eingef\u00fchrt wurde. Die Entwicklung begann bei Intel und wurde sp\u00e4ter an die PCI Special Interest Group \u00fcbergeben.<\/p>\n<p>Der sequentielle PCIe-Standard war keine Ausnahme und stellte eine logische Fortsetzung des parallelen PCI dar, der zum Anschluss von Erweiterungskarten verwendet wird.<\/p>\n<p>PCI Express unterscheidet sich erheblich von SATA und SAS. Die PCIe-Schnittstelle verf\u00fcgt \u00fcber eine variable Anzahl von Leitungen, die durch Potenzen von zwei definiert sind und im Bereich von 1 bis 16 liegen.<\/p>\n<p>Der Begriff \u201eLeitung\u201c in PCIe bezieht sich nicht auf eine bestimmte Signalleitung, sondern auf einen separaten vollduplex Kommunikationskanal, der aus folgenden Signalleitungen besteht:<\/p>\n<ul>\n<li>Empfang+ und Empfang-;<\/li>\n<li>\u00dcbertragung+ und \u00dcbertragung-;<\/li>\n<li>vier Erdungskabel.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nDie Anzahl der PCIe-Leitungen hat direkten Einfluss auf die maximale Bandbreite der Verbindung. Der aktuelle Standard PCI Express 4.0 erreicht 1,9 GB\/s \u00fcber eine Leitung und 31,5 GB\/s bei der Verwendung von 16 Leitungen.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/e3c4ec567c596348ebba75ff1c88c933.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\nDer \u201eAppetit\u201c von Solid-State-Laufwerken w\u00e4chst sehr schnell. Weder SATA noch SAS k\u00f6nnen ihre Bandbreite schnell genug erh\u00f6hen, um mit SSDs Schritt zu halten, was zur Entwicklung von SSD-Laufwerken mit PCIe-Anschluss gef\u00fchrt hat.<\/p>\n<blockquote><p><b>Obwohl PCIe Add-In-Karten mit einer Schraube befestigt werden, unterst\u00fctzt PCIe den \u201ehei\u00dfen Austausch\u201c. Kurze Pins PRSNT (engl. present \u2013 vorhanden) garantieren, dass die Karte vollst\u00e4ndig im Slot sitzt.<\/b><\/p><\/blockquote>\n<p>\nDie \u00fcber PCIe verbundenen Solid-State-Laufwerke unterliegen einem separaten Standard. <b>Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification<\/b> und in zahlreichen Formfaktoren umgesetzt, aber dar\u00fcber werden wir im n\u00e4chsten Teil berichten.<\/p>\n<h2>Remote-Speicher<\/h2>\n<p>\nMit der Schaffung gro\u00dfer Datenspeicher entstand die Notwendigkeit von Protokollen, die es erm\u00f6glichen, Speicher anzuschlie\u00dfen, die sich au\u00dferhalb des Servers befinden. Die erste L\u00f6sung in diesem Bereich war <b>Internet SCSI<\/b> (iSCSI), entwickelt von IBM und Cisco im Jahr 1998.<\/p>\n<p>Die Idee des iSCSI-Protokolls ist einfach: SCSI-Befehle werden in TCP\/IP-Pakete \u201eeingeh\u00fcllt\u201c und \u00fcber das Netzwerk \u00fcbertragen. Trotz der fernvernetzten Verbindung entsteht f\u00fcr die Clients die Illusion, dass der Speicher lokal verbunden ist. Ein auf iSCSI basierendes Storage Area Network (SAN) kann auf bestehender Netzwerkinfrastruktur aufgebaut werden. Die Nutzung von iSCSI senkt die Kosten f\u00fcr die Einrichtung von SAN erheblich.<\/p>\n<p>Es gibt eine \u201ePremium\u201c-Version von iSCSI \u2014 <b>Fibre Channel Protocol<\/b> (FCP). SANs, die FCP verwenden, werden \u00fcber dedizierte Glasfaserverbindungen aufgebaut. Dieser Ansatz erfordert zus\u00e4tzliche optische Netzwerkausr\u00fcstung, bietet jedoch Stabilit\u00e4t und hohe Bandbreite.<\/p>\n<blockquote><p><b>Es gibt viele Protokolle, um SCSI-Befehle \u00fcber Computernetzwerke zu senden. Dennoch gibt es nur einen Standard, der das entgegengesetzte Problem l\u00f6st und es erm\u00f6glicht, IP-Pakete \u00fcber den SCSI-Bus zu senden \u2014 <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.rfc-editor.org\/rfc\/rfc2143.txt\">IP-over-SCSI<\/a><\/noindex>.<\/b><\/p><\/blockquote>\n<p>\nDie meisten Protokolle zur Einrichtung von SAN nutzen SCSI-Befehle zur Verwaltung von Speichermedien, aber es gibt auch Ausnahmen, wie zum Beispiel das einfache <b>ATA over Ethernet<\/b> (AoE). Das AoE-Protokoll sendet ATA-Befehle in Ethernet-Paketen, jedoch werden die Speicher in diesem System als SCSI angezeigt.<\/p>\n<p>Mit dem Aufkommen von NVM Express-SSDs konnten die Protokolle iSCSI und FCP den schnell wachsenden Anforderungen an Flash-Speicher nicht mehr gerecht werden. Es entstanden zwei L\u00f6sungen:<\/p>\n<ul>\n<li>das Herausziehen des PCI Express-Bus aus dem Server;<\/li>\n<li>die Einf\u00fchrung eines Protokolls NVMe over Fabrics.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nDas Herausziehen des PCIe-Bus erfordert die Schaffung komplexer Switch-Hardware, jedoch ohne \u00c4nderungen am Protokoll.<\/p>\n<p>Das Protokoll NVMe over Fabrics ist eine gute Alternative zu iSCSI und FCP. In NVMe-oF werden Glasfaserleitungen und der Befehlssatz von NVM Express verwendet.<\/p>\n<h2>DDR-T<\/h2>\n<p>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Einf\u00fchrung in SSD. Teil 2. Schnittstelle\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/3fe9daef1cc011973e9cfc48e9ffe8d2.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\nDie Standards iSCSI und NVMe-oF l\u00f6sen das Problem der Anbindung von entfernten Festplatten als lokale, w\u00e4hrend das Unternehmen Intel einen anderen Weg eingeschlagen hat, um die lokale Festplatte dem Prozessor m\u00f6glichst nahe zu bringen. Die Wahl fiel auf DIMM-Slots, in die der Arbeitsspeicher gesteckt wird. Die maximale Bandbreite des DDR4-Kanals betr\u00e4gt 25 GB\/s, was die Geschwindigkeit des PCIe-Busses deutlich \u00fcbertrifft. So entstand das Intel\u00ae Optane\u2122 DC Persistent Memory.<\/p>\n<p>F\u00fcr die Verbindung des Speichers in DIMM-Slots wurde ein Protokoll erfunden <b>DDR-T<\/b>, das physisch und elektrisch mit DDR4 kompatibel ist, jedoch einen speziellen Controller ben\u00f6tigt, der den Unterschied zwischen dem RAM-Riegel und dem Speicher erkennt. Die Zugriffszeit auf den Speicher ist geringer als bei Arbeitsspeicher, jedoch h\u00f6her als bei NVMe.<\/p>\n<p>Das DDR-T-Protokoll ist nur mit Intel\u00ae Prozessoren der Cascade-Lake-Generation oder neuer verf\u00fcgbar.<\/p>\n<h2>Fazit<\/h2>\n<p>\nFast alle Schnittstellen haben einen langen Entwicklungsweg von der seriellen hin zur parallelen Daten\u00fcbertragung zur\u00fcckgelegt. Die Geschwindigkeiten von SSDs steigen rapide an; gestern waren SSDs noch eine Seltenheit, heute sorgt NVMe nicht mehr f\u00fcr gro\u00dfes Staunen.<\/p>\n<blockquote><p><b>In unserem Labor <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/selectel.ru\/lab\/\">Selectel Lab<\/a><\/noindex> Sie k\u00f6nnen SSD- und NVMe-Laufwerke selbst testen.<\/b><\/p><\/blockquote>\n<p class=\"for_users_only_msg\">Nur registrierte Benutzer k\u00f6nnen an der Umfrage teilnehmen. <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/auth\/login\/\">Bitte melden Sie sich an.<\/a><\/noindex>Sind Sie an Contour interessiert?<\/p>\n<h2 class=\"default-block__polling-title\">Werden NVMe-Laufwerke in naher Zukunft klassische SSDs verdr\u00e4ngen?<\/h2>\n<ul class=\"poll-result\">\n<li class=\"poll-result__item\">\n<p>                <strong class=\"poll-result__data-percent  poll-result__data-percent_winner\">55.5%<\/strong>Ja100<\/p>\n<\/li>\n<li class=\"poll-result__item\">\n<p>                <strong class=\"poll-result__data-percent\">44.4%<\/strong>Nein80<\/p>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>    180 Benutzer haben abgestimmt. 28 Benutzer haben sich enthalten.<br \/>\n<br \/>Quelle: <a content=\"nofollow\" rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/selectel\/blog\/478684\/\">habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"<p>\u0412 \u043f\u0440\u043e\u0448\u043b\u043e\u0439 \u0447\u0430\u0441\u0442\u0438 \u0446\u0438\u043a\u043b\u0430 \u00ab\u0412\u0432\u0435\u0434\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0432 SSD\u00bb \u043c\u044b \u0440\u0430\u0441\u0441\u043a\u0430\u0437\u0430\u043b\u0438 \u043f\u0440\u043e \u0438\u0441\u0442\u043e\u0440\u0438\u044e \u043f\u043e\u044f\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u044f \u0434\u0438\u0441\u043a\u043e\u0432. \u0412\u0442\u043e\u0440\u0430\u044f \u0447\u0430\u0441\u0442\u044c \u0440\u0430\u0441\u0441\u043a\u0430\u0436\u0435\u0442 \u043f\u0440\u043e \u0438\u043d\u0442\u0435\u0440\u0444\u0435\u0439\u0441\u044b \u0432\u0437\u0430\u0438\u043c\u043e\u0434\u0435\u0439\u0441\u0442\u0432\u0438\u044f \u0441 \u043d\u0430\u043a\u043e\u043f\u0438\u0442\u0435\u043b\u044f\u043c\u0438. \u041e\u0431\u0449\u0435\u043d\u0438\u0435 \u043c\u0435\u0436\u0434\u0443 \u043f\u0440\u043e\u0446\u0435\u0441\u0441\u043e\u0440\u043e\u043c \u0438 \u043f\u0435\u0440\u0438\u0444\u0435\u0440\u0438\u0439\u043d\u044b\u043c\u0438 \u0443\u0441\u0442\u0440\u043e\u0439\u0441\u0442\u0432\u0430\u043c\u0438 \u043f\u0440\u043e\u0438\u0441\u0445\u043e\u0434\u0438\u0442 \u0432 \u0441\u043e\u043e\u0442\u0432\u0435\u0442\u0441\u0442\u0432\u0438\u0438 \u0441 \u0437\u0430\u0440\u0430\u043d\u0435\u0435 \u043e\u043f\u0440\u0435\u0434\u0435\u043b\u0435\u043d\u043d\u044b\u043c\u0438 \u0441\u043e\u0433\u043b\u0430\u0448\u0435\u043d\u0438\u044f\u043c\u0438, \u043d\u0430\u0437\u044b\u0432\u0430\u0435\u043c\u044b\u043c\u0438 \u0438\u043d\u0442\u0435\u0440\u0444\u0435\u0439\u0441\u0430\u043c\u0438. \u042d\u0442\u0438 \u0441\u043e\u0433\u043b\u0430\u0448\u0435\u043d\u0438\u044f \u0440\u0435\u0433\u043b\u0430\u043c\u0435\u043d\u0442\u0438\u0440\u0443\u044e\u0442 \u0444\u0438\u0437\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438\u0439 \u0438 \u043f\u0440\u043e\u0433\u0440\u0430\u043c\u043c\u043d\u044b\u0439 \u0443\u0440\u043e\u0432\u0435\u043d\u044c \u0432\u0437\u0430\u0438\u043c\u043e\u0434\u0435\u0439\u0441\u0442\u0432\u0438\u044f. \u0418\u043d\u0442\u0435\u0440\u0444\u0435\u0439\u0441 \u2014 \u0441\u043e\u0432\u043e\u043a\u0443\u043f\u043d\u043e\u0441\u0442\u044c \u0441\u0440\u0435\u0434\u0441\u0442\u0432, \u043c\u0435\u0442\u043e\u0434\u043e\u0432 \u0438 \u043f\u0440\u0430\u0432\u0438\u043b \u0432\u0437\u0430\u0438\u043c\u043e\u0434\u0435\u0439\u0441\u0442\u0432\u0438\u044f \u043c\u0435\u0436\u0434\u0443 \u044d\u043b\u0435\u043c\u0435\u043d\u0442\u0430\u043c\u0438 \u0441\u0438\u0441\u0442\u0435\u043c\u044b. 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Teil 2. Schnittstellen | ProHoster","description":"Im vorherigen Teil unserer Serie \"Einf\u00fchrung in SSDs\" haben wir die Geschichte der Laufwerke behandelt. Der zweite Teil wird die Schnittstellen zur Interaktion mit den Speicherger\u00e4ten behandeln. Die Kommunikation zwischen der CPU und den Peripherieger\u00e4ten erfolgt gem\u00e4\u00df festgelegten Vereinbarungen, die als Schnittstellen bezeichnet werden. Diese Vereinbarungen regeln die physikalische und die digitale Ebene der Interaktion. 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