{"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 \/>\nIm <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/selectel\/blog\/475304\/\">habe ich erw\u00e4hnt, dass man bei den Steuern sparen kann, indem man in ein Dorf zieht. Im Netz gibt es<\/a><\/noindex> Im Verlauf des Kurses \u201eEinf\u00fchrung in SSD\u201c haben wir die Geschichte der Entstehung von Festplatten behandelt. Der zweite Teil wird sich mit den Schnittstellen zur Interaktion mit den Speichermedien besch\u00e4ftigen.<\/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 die physikalische und die softwareseitige Ebene der Interaktion.<br \/>\n<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<blockquote><p><b>Die Schnittstelle ist die Gesamtheit der Mittel, Methoden und Regeln f\u00fcr die Interaktion zwischen den Elementen des Systems.<\/b><\/p><\/blockquote>\n<p>\nDie physikalische Realisierung der Schnittstelle beeinflusst die folgenden 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>Ein- und Ausgabepunkten<\/b>, was das Gegenteil der Ein- und Ausgabe \u00fcber den Speicher ist und keinen Platz im Adressraum des Prozessors beansprucht.<\/p>\n<h2>Parallele und serielle Anschl\u00fcsse<\/h2>\n<p>\nNach der Art des Datenaustauschs werden die Ein- und Ausgabepunkte 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 ein paralleler Anschluss ein Maschinenwort, das aus mehreren Bits besteht, auf einmal. Der parallele Anschluss ist der einfachste Weg des Datenaustauschs, da er keine komplexen Schaltkreise erfordert. Im einfachsten Fall wird jedes Bit des Maschinenwortes \u00fcber seine eigene Signalleitung gesendet, w\u00e4hrend f\u00fcr die R\u00fcckmeldung zwei Steuerleitungsleitungen 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 \/>\nParallele Anschl\u00fcsse erscheinen auf den ersten Blick sehr skalierbar: mehr Signalleitungen \u2013 mehr Bits werden gleichzeitig \u00fcbertragen und somit auch eine h\u00f6here Bandbreite. Dennoch f\u00fchrt die Zunahme der Signalleitungen zu Interferenzen, die zu Verzerrungen der \u00fcbertragenen Nachrichten f\u00fchren.<\/p>\n<p>Serielle Anschl\u00fcsse sind das Gegenteil von parallelen. Der Versand von Daten erfolgt jeweils nur bitweise, was die Gesamtanzahl der Signalleitungen reduziert, aber den Eingabe-\/Ausgangscontroller komplexer macht. Der Sendekontroller empf\u00e4ngt das Maschinenwort auf einmal und muss es bitweise \u00fcbertragen, w\u00e4hrend der Empfangskontroller seinerseits 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 \/>\nEine geringe Anzahl von Signalleitungen erm\u00f6glicht es, die \u00dcbertragungsfrequenz der Nachricht st\u00f6rungsfrei 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 \/>\nDie Small Computer Systems Interface (SCSI) wurde 1978 eingef\u00fchrt und urspr\u00fcnglich entwickelt, um Ger\u00e4te verschiedener Profile in einem einzigen System zu verbinden. Die Spezifikation SCSI-1 sah die Verbindung von bis zu 8 Ger\u00e4ten (einschlie\u00dflich des Controllers) vor, wie zum Beispiel:<\/p>\n<ul>\n<li>Scanner;<\/li>\n<li>Bandlaufwerke (Streamer);<\/li>\n<li>optische Laufwerke;<\/li>\n<li>Festplatten und andere Ger\u00e4te.<\/li>\n<\/ul>\n<p><\/p>\n<blockquote><p><b>Urspr\u00fcnglich trug SCSI den Namen Shugart Associates System Interface (SASI), aber das Normungskomitee lehnte den Namen zu Ehren des Unternehmens ab, und nach einem Brainstorming-Tag entstand der Name Small Computer Systems Interface (SCSI). Der 'Vater' von SCSI, Larry Boucher, meinte, dass die Abk\u00fcrzung ausgesprochen werden sollte wie 'sexy', aber <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.endl.com\/ida.htm\">Dal Allan<\/a><\/noindex> las es als 's\u0441uzzy' ('s\u0441azi'). In der Folge hat sich die Aussprache 's\u0441azi' 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 an einem gemeinsamen SCSI-Bus angeschlossen, dessen Bandbreite im SCSI-1 Standard 5 MB\/s betr\u00e4gt.<\/p>\n<p>Die verwendete Topologie 'gemeinsamer Bus' bringt eine Reihe von 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 unter allen Ger\u00e4ten aufgeteilt;<\/li>\n<li>die maximale Anzahl von gleichzeitig angeschlossenen Ger\u00e4ten 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 am Bus werden durch eine eindeutige Nummer identifiziert, die als <b>SCSI Target ID<\/b>bezeichnet wird. Jedes SCSI-Ger\u00e4t im System wird durch mindestens ein logisches Ger\u00e4t repr\u00e4sentiert, dessen Adressierung durch eine eindeutige Nummer, die innerhalb des physischen Ger\u00e4ts vergeben wird, erfolgt. <b>Logical Unit Number<\/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 Parametern des Befehls bestehen. Im Standard sind mehr als 200 Befehle beschrieben, 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 bestimmten Herstellern verwendet;<\/li>\n<li><b>Veraltet<\/b> \u2014 veraltete Befehle.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nUnter den vielen Befehlen sind nur drei davon f\u00fcr Ger\u00e4te obligatorisch:<\/p>\n<ul>\n<li><b>TEST UNIT READY<\/b> \u2014 \u00dcberpr\u00fcfung, ob das Ger\u00e4t bereit ist;<\/li>\n<li><b>REQUEST SENSE<\/b> \u2014 fragt den Fehlercode des vorherigen Befehls ab;<\/li>\n<li><b>INQUIRY<\/b> \u2014 Abfrage der grundlegenden Eigenschaften des Ger\u00e4ts.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nNach Erhalt und Verarbeitung des Befehls sendet das Zielger\u00e4t einen Statuscode an den Initiator, der das Ergebnis der Ausf\u00fchrung beschreibt.<\/p>\n<p>Die weitere Verbesserung 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 sowie die Daten\u00fcbertragungsrate \u00fcber den Bus auf 640 MB\/s. Da SCSI eine parallele Schnittstelle ist, war die Erh\u00f6hung der Daten\u00fcbertragungsfrequenz mit einer Verk\u00fcrzung der maximalen Kabell\u00e4nge verbunden, was zu einer Unannehmlichkeit in der Nutzung f\u00fchrte.<\/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 im eingeschalteten Zustand.<\/p>\n<p>Die erste bekannte SSD mit SCSI-Schnittstelle kann als M-Systems FFD-350 angesehen werden, die 1995 ver\u00f6ffentlicht wurde. Die Festplatte hatte hohe Kosten und war nicht weit verbreitet.<\/p>\n<p>Derzeit ist paralleles SCSI nicht mehr eine beliebte Schnittstelle f\u00fcr den Anschluss von Festplatten, aber der Befehlssatz wird nach wie vor aktiv in USB- und SAS-Schnittstellen 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 Standards IDE (Integrated Drive Electronics \u2013 \"Elektronik, die in das Laufwerk eingebaut ist\") unterstrich die wichtige Neuerung: 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 auf einmal. Erstens verringerte sich der Abstand vom Speicher zum Controller, was sich positiv auf die Leistung des Speichers auswirkte. Zweitens war der integrierte Controller nur auf einen bestimmten Typ von Laufwerk optimiert und somit g\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, einen parallelen Eingabe-Ausgabe-Modus, was sich in den verwendeten Kabeln widerspiegelt. F\u00fcr den Anschluss von Festplatten mit der IDE-Schnittstelle sind 40-polige Kabel erforderlich, die auch als Flachbandkabel bezeichnet werden. In den neueren Spezifikationen werden 80-polige Flachbandkabel verwendet, von denen mehr als die H\u00e4lfte zur Erdung dient, um Interferenzen bei hohen Frequenzen zu reduzieren.<\/p>\n<p>An dem ATA-Flachbandkabel gibt es zwei bis vier Anschl\u00fcsse, von denen einer an das Motherboard angeschlossen wird und die anderen an die Speicherlaufwerke. Wenn zwei Ger\u00e4te mit einem Kabel angeschlossen werden, muss eines von ihnen als <b>Master<\/b>, und das andere als <b>Slave<\/b>. Das dritte Ger\u00e4t kann ausschlie\u00dflich im Modus \u201eNur Lesen\u201c 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 Jumpers bestimmt die Rolle des jeweiligen Ger\u00e4ts. Die Begriffe Master und Slave sind im Hinblick auf die Ger\u00e4te nicht ganz korrekt, da alle angeschlossenen Ger\u00e4te relativ zum Controller Slaves sind.<\/p>\n<p>Eine besondere Neuerung in ATA-3 ist das Erscheinen <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 Bewertung des Zustands von Speichermedien 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\u00e4hrleistete eine Daten\u00fcbertragungsrate von bis zu 33,3 MB\/s.<\/p>\n<p>Der Standard stellt strenge Anforderungen an die ATA-Kabel:<\/p>\n<ul>\n<li>Das Kabel muss unbedingt flach sein;<\/li>\n<li>Die maximale Kabell\u00e4nge betr\u00e4gt 18 Zoll (45,7 Zentimeter).<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nEin kurzes und breites Kabel war unpraktisch und st\u00f6rte die K\u00fchlung. Es wurde zunehmend schwieriger, die \u00dcbertragungsfrequenz mit jeder neuen Version des Standards zu steigern, und ATA-7 entschloss sich zu einer radikalen L\u00f6sung: Die parallele Schnittstelle wurde durch eine serielle ersetzt. Danach erhielt ATA das Wort Parallel und wurde PATA genannt, w\u00e4hrend die siebte Version des Standards einen anderen Namen erhielt \u2014 Serial ATA. Die Nummerierung der SATA-Versionen begann bei 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-Standard (SATA) wurde am 7. Januar 2003 vorgestellt und l\u00f6ste die Probleme seines Vorg\u00e4ngers durch folgende \u00c4nderungen:<\/p>\n<ul>\n<li>Der parallele Port wurde durch einen seriellen ersetzt;<\/li>\n<li>Das breite 80-adrige Kabel wurde durch ein 7-adriges ersetzt;<\/li>\n<li>Die Topologie \u201egemeinsame Bus\u201c 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 zur seriellen Daten\u00fcbertragung eine \u201eVorbereitung des Bodens\u201c f\u00fcr h\u00f6here Geschwindigkeiten.<\/p>\n<p>Die sechzehn Signalleitungen f\u00fcr die Daten\u00fcbertragung in ATA wurden durch zwei verdrillte Paare ersetzt: eines f\u00fcr die \u00dcbertragung, das andere f\u00fcr den Empfang. Die SATA-Stecker sind so konstruiert, dass sie gegen\u00fcber mehrfachen Wiederverbindungen widerstandsf\u00e4higer sind, und die Spezifikation SATA 1.0 erm\u00f6glichte das \u201eHot Plugging\u201c.<\/p>\n<blockquote><p><b>Einige Pins an den Laufwerken sind k\u00fcrzer als alle anderen. Dies wurde zur Unterst\u00fctzung des \u201eHot Swapping\u201c (Hot Swap) gemacht. Beim Austausch \u201everliert\u201c das Ger\u00e4t die Leitungen und \u201efindet\u201c sie in einer 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 der Erh\u00f6hung auf 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 auszuf\u00fchrenden Befehle selbstst\u00e4ndig zu organisieren, um die maximale Leistung zu erreichen.<\/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 daran, die bestehende Spezifikation zu verbessern, und in Version 2.6 wurden kompakte Anschl\u00fcsse wie Slimline und micro SATA (uSATA) eingef\u00fchrt. Diese Anschl\u00fcsse sind verkleinerte Kopien des originalen SATA-Anschlusses und wurden f\u00fcr optische Laufwerke und kleine Festplatten in Laptops entwickelt.<\/p>\n<p>Trotz der ausreichenden Bandbreite der zweiten Generation von SATA f\u00fcr Festplatten 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 \/>\nBesonderes Augenmerk wurde den Solid-State-Laufwerken in der Revision SATA 3.1 gewidmet. Ein Mini-SATA-Anschluss (mSATA) wurde eingef\u00fchrt, der f\u00fcr den Anschluss von Solid-State-Laufwerken in Laptops vorgesehen ist. Im Gegensatz zu Slimline und uSATA war der neue Anschluss dem PCIe Mini \u00e4hnlich, jedoch nicht elektrisch mit PCIe kompatibel. Neben dem neuen Anschluss konnte SATA 3.1 mit der M\u00f6glichkeit prahlen, TRIM-Befehle zusammen mit Lese- und Schreibbefehlen in die Warteschlange einzureihen.<\/p>\n<blockquote><p><b>Der TRIM-Befehl benachrichtigt das Solid-State-Laufwerk \u00fcber Datenbl\u00f6cke, die keine n\u00fctzlichen Informationen enthalten. Bis SATA 3.1 f\u00fchrte die Ausf\u00fchrung dieses Befehls zu einem R\u00fccksetzen der Caches und einer Unterbrechung der E\/A-Vorg\u00e4nge, gefolgt von der Ausf\u00fchrung des TRIM-Befehls. Dieser Ansatz beeintr\u00e4chtigte die Leistung der Festplatte bei L\u00f6schvorg\u00e4ngen.<\/b><\/p><\/blockquote>\n<p>\nDie SATA-Spezifikation konnte mit dem rasanten Anstieg der Zugriffszeiten bei Solid-State-Laufwerken nicht Schritt halten, was 2013 zur Einf\u00fchrung eines Kompromisses namens SATA Express im Standard SATA 3.2 f\u00fchrte. Anstatt die Bandbreite von SATA erneut zu verdoppeln, setzten die Entwickler auf den weit verbreiteten PCIe-Bus, dessen Geschwindigkeit 6 Gbit\/s \u00fcbersteigt. Laufwerke mit Unterst\u00fctzung f\u00fcr SATA Express 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 stand ebenfalls nicht still und entwickelte sich nur ein Jahr nach dem Erscheinen von Serial ATA, im Jahr 2004, zu einer seriellen Schnittstelle weiter. Der neuen Schnittstelle wurde der Name <b>Serial Attached SCSI<\/b> (SAS) zugewiesen.<\/p>\n<p>Trotz der Tatsache, dass SAS ein Set von SCSI-Befehlen \u00fcbernommen hat, waren die \u00c4nderungen erheblich:<\/p>\n<ul>\n<li>serielle Schnittstelle;<\/li>\n<li>29-adriges 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 nutzt.<\/p>\n<p>Die maximale Anzahl gleichzeitig angeschlossener Ger\u00e4te in einer SAS-Dom\u00e4ne \u00fcberschreitet laut Spezifikation 16.000, und anstelle von SCSI-ID zur Adressierung wird eine Identifikation verwendet. <b>World-Wide Name<\/b> (WWN).<\/p>\n<blockquote><p><b>WWN ist eine eindeutige Identifizierung mit einer L\u00e4nge von 16 Byte, die dem MAC-Adresse f\u00fcr SAS-Ger\u00e4te \u00e4hnelt.<\/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 Anschl\u00fcsse von SAS und SATA sind diese Standards nicht vollst\u00e4ndig kompatibel. Dennoch kann eine SATA-Festplatte an einen SAS-Anschluss angeschlossen werden, jedoch nicht umgekehrt. Die Kompatibilit\u00e4t zwischen SATA-Festplatten und der SAS-Dom\u00e4ne wird durch das SATA Tunneling Protocol (STP) gew\u00e4hrleistet.<\/p>\n<p>Die erste Version des Standards SAS-1 hat eine Bandbreite von 3 Gbit\/s, w\u00e4hrend die modernste Version, SAS-4, diesen Wert um das Siebenfache auf 22,5 Gbit\/s erh\u00f6ht 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 eine serielle Schnittstelle zur \u00dcbertragung von Daten, die 2002 eingef\u00fchrt wurde. Die Entwicklung wurde von Intel begonnen und sp\u00e4ter an eine spezielle Organisation, die PCI Special Interest Group, \u00fcbergeben.<\/p>\n<p>Die serielle Schnittstelle PCIe ist keine Ausnahme und stellt eine logische Fortsetzung des parallelen PCI dar, das f\u00fcr den Anschluss von Erweiterungskarten gedacht ist.<\/p>\n<p>PCI Express unterscheidet sich erheblich von SATA und SAS. Die PCIe-Schnittstelle hat eine variable Anzahl von Leitungen. Die Anzahl der Leitungen entspricht den Potenzen von zwei und variiert im Bereich von 1 bis 16.<\/p>\n<p>Der Begriff \u201eLeitung\u201c in PCIe bezieht sich nicht auf eine spezifische Signalleitung, sondern auf einen separaten vollduplexen Kommunikationskanal, der aus folgenden Signalleitungen besteht:<\/p>\n<ul>\n<li>Empfang+ und Empfang-;<\/li>\n<li>\u00dcbertragung+ und \u00dcbertragung-;<\/li>\n<li>vier Erdleitungen.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nDie Anzahl der PCIe-Leitungen beeinflusst direkt die maximale Bandbreite der Verbindung. Der moderne Standard PCI Express 4.0 erm\u00f6glicht eine \u00dcbertragungsrate von 1,9 GByte\/s pro Leitung und 31,5 GByte\/s bei 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 \/>\nDie \u201eAppetiten\u201c der Solid-State-Laufwerke wachsen sehr schnell. Weder SATA noch SAS schaffen es, ihre Bandbreite zu erh\u00f6hen, um mit SSDs Schritt zu halten, was zur Entwicklung von SSD-Laufwerken mit PCIe-Anschluss f\u00fchrte.<\/p>\n<blockquote><p><b>Obwohl PCIe Add-In-Karten mit Schrauben befestigt werden, unterst\u00fctzt PCIe \u201eHot-Swap\u201c. Kurze Pins PRSNT (engl. present \u2013 anwesend) gew\u00e4hrleisten, dass die Karte vollst\u00e4ndig im Slot installiert ist.<\/b><\/p><\/blockquote>\n<p>\nSolid-State-Laufwerke, die \u00fcber PCIe angeschlossen werden, werden durch einen speziellen Standard geregelt. <b>Spezifikation f\u00fcr die Host-Controller-Schnittstelle f\u00fcr nichtfl\u00fcchtige Speicher.<\/b> Sie sind in einer Vielzahl von Formfaktoren implementiert, \u00fcber die wir im n\u00e4chsten Teil berichten werden.<\/p>\n<h2>Entfernte Speicher<\/h2>\n<p>\nMit der Schaffung gro\u00dfer Datenspeicher entstand die Notwendigkeit f\u00fcr Protokolle, die es erm\u00f6glichen, Speicherger\u00e4te au\u00dferhalb des Servers zu verbinden. 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 \u201everpackt\u201c und \u00fcber das Netzwerk \u00fcbertragen. Trotz der Remote-Verbindung entsteht f\u00fcr die Kunden die Illusion, dass das Speicherger\u00e4t lokal angeschlossen ist. Ein Storage Area Network (SAN), das auf iSCSI basiert, kann auf der bestehenden Netzwerk-Infrastruktur aufgebaut werden. Der Einsatz von iSCSI senkt die Kosten erheblich f\u00fcr die Einrichtung von SAN.<\/p>\n<p>Es gibt eine \u201ePremium\u201c-Version von iSCSI \u2014 <b>Fibre Channel Protocol<\/b> (FCP). Ein SAN, das FCP verwendet, wird \u00fcber dedizierte Glasfaserverbindungen aufgebaut. Dieser Ansatz erfordert zus\u00e4tzliches optisches Netzwerk-Equipment, bietet jedoch Stabilit\u00e4t und hohe Bandbreite.<\/p>\n<blockquote><p><b>Es gibt viele Protokolle zum Senden von SCSI-Befehlen \u00fcber Computernetzwerke. Es gibt jedoch nur einen Standard, der das entgegengesetzte Szenario 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 verwenden den SCSI-Befehlssatz zur Verwaltung von Speichermedien, es gibt jedoch Ausnahmen, wie beispielsweise das einfache <b>ATA over Ethernet<\/b> (AoE). Das AoE-Protokoll sendet ATA-Befehle in Ethernet-Paketen, aber im System werden die Speicherger\u00e4te als SCSI angezeigt.<\/p>\n<p>Mit dem Aufkommen von NVM Express sind die Protokolle iSCSI und FCP nicht mehr in der Lage, den schnell wachsenden Anforderungen an Solid-State-Laufwerke gerecht zu werden. Es wurden zwei L\u00f6sungen entwickelt:<\/p>\n<ul>\n<li>das Auslagern des PCI Express-Busses au\u00dferhalb des Servers;<\/li>\n<li>die Schaffung des Protokolls NVMe over Fabrics.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nDie Verwendung von PCIe ist mit der Schaffung komplexer Switching-Hardware verbunden, \u00e4ndert jedoch das Protokoll nicht.<\/p>\n<p>Das NVMe over Fabrics-Protokoll stellt eine gute Alternative zu iSCSI und FCP dar. Bei NVMe-oF werden Glasfaserverbindungen und der NVM Express-Befehlssatz 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 Verbindung von Remote-Disks als lokale, w\u00e4hrend Intel einen anderen Weg einschlug und das lokale Laufwerk so nah wie m\u00f6glich an die CPU brachte. Die Wahl fiel auf DIMM-Steckpl\u00e4tze, in die der Arbeitsspeicher eingesteckt wird. Die maximale Bandbreite des DDR4-Kanals betr\u00e4gt 25 GB\/s, was die Geschwindigkeit des PCIe-Busses erheblich \u00fcbersteigt. So entstand der Intel\u00ae Optane\u2122 DC Persistent Memory-Speicher.<\/p>\n<p>Um das Laufwerk in DIMM-Steckpl\u00e4tze einzuschlie\u00dfen, 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 einem Speicher-Riegel und einem Laufwerk erkennt. Der Zugriff auf das Laufwerk ist langsamer als auf den Arbeitsspeicher, aber schneller als auf 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 vom seriellen zum parallelen Datentransfer zur\u00fcckgelegt. Die Geschwindigkeiten von Solid State Drives wachsen rasant; noch gestern waren SSDs eine Neuheit, 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 SSDs 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 einloggen<\/a><\/noindex>.<\/p>\n<h2 class=\"default-block__polling-title\">Werden die NVMe-Laufwerke klassisches SSD in naher Zukunft 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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