В Dina séri "Perkenalan SSD", urang ngobrol ngeunaan sajarah penampilan disk. Bagian kadua bakal ngobrol ngeunaan interfaces pikeun interacting jeung drive.
Komunikasi antara prosésor sareng alat periferal lumangsung dumasar kana konvénsi anu tos siap disebut antarmuka. Perjangjian ieu ngatur tingkat interaksi fisik sareng parangkat lunak.
Interface mangrupikeun sakumpulan alat, metode sareng aturan interaksi antara elemen sistem.
Palaksanaan fisik antarmuka mangaruhan parameter di handap ieu:
- kapasitas saluran komunikasi;
- jumlah maksimum alat disambungkeun sakaligus;
- jumlah kasalahan anu lumangsung.
Interfaces piringan diwangun dina palabuhan I / O, nu sabalikna ti memori I / O na teu butuh nepi spasi dina spasi alamat processor urang.
Paralel jeung palabuhan serial
Numutkeun metodeu tukeur data, palabuhan I / O dibagi jadi dua jinis:
- sajajar;
- konsisten.
Sakumaha ngaranna nunjukkeun, port paralel ngirimkeun kecap mesin nu diwangun ku sababaraha bit dina hiji waktu. Port paralel mangrupikeun cara pangbasajanna pikeun tukeur data, sabab henteu ngabutuhkeun solusi sirkuit anu kompleks. Dina kasus pangbasajanna, unggal bit kecap mesin dikirim sapanjang jalur sinyal sorangan, sarta dua jalur sinyal jasa dipaké pikeun eupan balik: Data siap и Data ditarima.
palabuhan paralel sigana skala kacida alusna dina glance kahiji: leuwih garis sinyal hartina leuwih bit ditransfer dina hiji waktu sarta, ku kituna, throughput luhur. Sanajan kitu, alatan ngaronjatna jumlah garis sinyal, gangguan lumangsung antara aranjeunna, ngarah kana distorsi tina pesen dikirimkeun.
palabuhan serial sabalikna ti palabuhan paralel. Data dikirimkeun sakedik-sakedik, anu ngirangan jumlah garis sinyal sadayana tapi nambihan pajeulitna kana pengontrol I/O. Pamancar controller narima kecap mesin dina hiji waktu jeung kudu ngirimkeun hiji bit dina hiji waktu, jeung controller panarima dina gilirannana kudu narima bit jeung nyimpen eta dina urutan sarua.
Sajumlah leutik jalur sinyal ngamungkinkeun anjeun ningkatkeun frékuénsi pangiriman pesen tanpa gangguan.
SCSI
Leutik Komputer Systems Interface (SCSI) mucunghul deui dina 1978 sarta asalna dirancang pikeun ngagabungkeun alat rupa propil kana sistem tunggal. Spésifikasi SCSI-1 disadiakeun pikeun nyambungkeun nepi ka 8 alat (babarengan jeung controller), kayaning:
- scanner;
- pita drive (streamers);
- drive optik;
- disk drive jeung alat sejenna.
SCSI asalna disebut Shugart Associates System Interface (SASI), tapi panitia standar teu bakal approve ngaran sanggeus pausahaan, sarta sanggeus sapoé brainstorming, ngaran Leutik Komputer Systems Interface (SCSI) lahir. "Bapa" SCSI, Larry Boucher, dimaksudkeun akronim pikeun diucapkan "seksi", tapi Kuring maca "scuzzy" ("bejakeun ka kuring"). Salajengna, ngucapkeun "skazi" pageuh ditugaskeun kana standar ieu.
Dina terminologi SCSI, alat disambungkeun dibagi jadi dua jenis:
- initiators;
- alat target.
Inisiator ngirimkeun paréntah ka alat target, anu teras ngirimkeun réspon ka inisiator. Inisiator sareng target disambungkeun ka beus SCSI umum, anu ngagaduhan rubakpita 1 MB / s dina standar SCSI-5.
Topologi "bus umum" anu dianggo maksakeun sababaraha larangan:
- Dina tungtung beus diperlukeun alat husus - terminator;
- Bandwidth beus dibagi diantara sadaya alat;
- Jumlah maksimum alat nu disambungkeun sakaligus diwatesan.
Alat dina beus dicirikeun ku nomer unik disebut SCSI Target ID. Unggal unit SCSI dina sistem diwakilan ku sahenteuna hiji alat logis, anu ditujukeun nganggo nomer unik dina alat fisik. Nomer Unit Logika (LUN).
Paréntah SCSI dikirim salaku blok pedaran paréntah (Komando Descriptor Blok, CDB), diwangun ku hiji kode operasi sarta parameter paréntah. Standar ngajelaskeun langkung ti 200 paréntah, dibagi kana opat kategori:
- Wajib - kudu dirojong ku alat;
- meunang milih - bisa dilaksanakeun;
- Vendor-spésifik - dipaké ku produsén husus;
- Lungse - paréntah luntur.
Di antara seueur paréntah, ngan ukur tilu di antarana anu wajib pikeun alat:
- UNIT UJI SIAP - mariksa kesiapan alat;
- MINTA RASA - requests kodeu kasalahan tina paréntah saméméhna;
- panalungtikan — menta ciri dasar alat.
Saatos nampi sareng ngalaksanakeun paréntah, alat target ngirimkeun inisiator kode status anu ngajelaskeun hasil palaksanaan.
pamutahiran salajengna tina SCSI (SCSI-2 sarta Ultra SCSI spésifikasi) dimekarkeun daptar paréntah dipaké sarta ngaronjatna jumlah alat disambungkeun ka 16, sarta laju bursa data dina beus ka 640 MB / s. Kusabab SCSI mangrupakeun panganteur paralel, ngaronjatna frékuénsi bursa data pakait sareng panurunan dina panjang kabel maksimum sarta ngabalukarkeun kasulitan dina pamakéan.
Dimimitian ku standar Ultra-3 SCSI, dukungan pikeun "panas plugging" muncul - nyambungkeun alat nalika kakuatan hurung.
Kahiji SSD drive dipikawanoh kalawan panganteur SCSI bisa dianggap M-Systems FFD-350, dirilis dina 1995. Disk ngagaduhan biaya anu luhur sareng henteu nyebar.
Ayeuna, paralel SCSI sanes panganteur sambungan disk populér, tapi susunan paréntah masih aktip dipaké dina USB jeung interfaces Sas.
ATA/PATA
interface ATA (Advanced Technology Attachment), ogé katelah HOOF (Parallel ATA) dikembangkeun ku Western Digital dina 1986. Ngaran pamasaran pikeun standar IDE (Integrated Drive Electronics) emphasized hiji inovasi penting: drive controller diwangun kana drive, tinimbang dina dewan ékspansi misah.
Kaputusan pikeun nempatkeun controller di jero drive ngarengsekeun sababaraha masalah sakaligus. Firstly, jarak ti drive ka controller geus turun, nu boga pangaruh positif kana karakteristik drive. Bréh, anu diwangun-di controller ieu "disesuaikeun" ngan pikeun tipe tangtu drive na, sasuai, éta langkung mirah.
ATA, kawas SCSI, ngagunakeun paralel I / métode O, nu mangaruhan kabel dipaké. Pikeun nyambungkeun drive ngagunakeun panganteur IDE, kabel 40-kawat, disebut oge kabel, diperlukeun. Spésifikasi panganyarna ngagunakeun puteran 80-kawat: leuwih ti satengahna aya grounds pikeun ngurangan gangguan dina frékuénsi luhur.
Kabel ATA boga ti dua nepi ka opat panyambungna, salah sahiji nu disambungkeun ka motherboard nu, sarta sésana ka drive. Nalika nyambungkeun dua alat sareng hiji kabel, salah sahijina kedah dikonpigurasikeun salaku ngawasaan, jeung kadua - salaku budak. Alat katilu tiasa disambungkeun sacara éksklusif dina modeu baca wungkul.
Posisi jumper nangtukeun peran hiji alat husus. Istilah Master sareng Slave dina hubunganana sareng alat henteu leres-leres leres, sabab ngeunaan pengontrol sadaya alat anu disambungkeun nyaéta Budak.
Inovasi khusus dina ATA-3 nyaéta penampilan Ngawaskeun diri, Téknologi Analisis sareng Pelaporan (SMART). Lima perusahaan (IBM, Seagate, Quantum, Conner sareng Western Digital) parantos ngagabung sareng téknologi standarisasi pikeun meunteun kaséhatan drive.
Rojongan pikeun solid-state drive muncul sareng versi kaopat standar, dirilis dina 1998. Vérsi ieu standar nyadiakeun speeds mindahkeun data nepi ka 33.3 MB / s.
Standar ieu nyayogikeun syarat anu ketat pikeun kabel ATA:
- karéta kudu datar;
- panjangna karéta maksimum nyaéta 18 inci (45.7 séntiméter).
The karéta pondok tur lega éta merenah tur interfered cooling. Ieu janten beuki loba hésé pikeun ngaronjatkeun frékuénsi transmisi unggal versi saterusna standar, sarta ATA-7 direngsekeun masalah radikal: panganteur paralel diganti ku serial. Saatos ieu, ATA ngagaduhan kecap Paralel sareng janten katelah PATA, sareng versi katujuh standar nampi nami anu béda - Serial ATA. Panomeran versi SATA dimimitian ti hiji.
Kang Tata
Standar Serial ATA (SATA) diwanohkeun dina 7 Januari 2003 sareng ngarengsekeun masalah anu miheulaanna kalayan parobihan ieu:
- port paralel geus diganti ku serial;
- kabel 80-kawat lega diganti ku hiji 7-kawat;
- Topologi "bus umum" geus diganti ku sambungan "titik-ka-titik".
Najan kanyataan yén standar Kang Tata 1.0 (SATA / 150, 150 MB / s) éta marginally gancang ti ATA-6 (UltraDMA / 130, 130 MB / s), transisi ka metoda bursa data serial "nyiapkeun taneuh" pikeun ngaronjat speeds
Genep belas jalur sinyal pikeun ngirimkeun data dina ATA diganti ku dua pasang twisted: hiji keur ngirimkeun, hiji deui pikeun narima. konektor Kang Tata dirancang pikeun jadi leuwih tahan banting ka sababaraha reconnections, jeung Kang Tata 1.0 spésifikasi dijieun Hot Colokkeun mungkin.
Sababaraha pin dina disk langkung pondok tibatan anu sanés. Hal ieu dilakukeun pikeun ngarojong Hot Swap. Salila prosés ngagantian, alat "leungit" jeung "manggihan" garis dina urutan predetermined.
Saeutik leuwih ti sataun saterusna, dina April 2004, versi kadua spésifikasi Kang Tata dirilis. Salian akselerasi nepi ka 3 Gbit / s, SATA 2.0 diwanohkeun téhnologi Pribumi Komando antrian (NCQ). Alat kalayan dukungan NCQ tiasa sacara mandiri ngatur tatanan paréntah anu ditampi dieksekusi pikeun ngahontal prestasi maksimal.
Salila tilu taun ka hareup, SATA Working Group digawé pikeun ningkatkeun spésifikasi anu tos aya sareng dina versi 2.6 Slimline kompak sareng konektor SATA mikro (uSATA) muncul. Konektor ieu mangrupikeun versi anu langkung alit tina konektor SATA asli sareng dirancang pikeun drive optik sareng drive leutik dina laptop.
Sanajan generasi kadua SATA miboga cukup rubakpita pikeun hard drive, SSDs merlukeun leuwih. Dina Méi 2009, versi katilu tina spésifikasi SATA dirilis kalayan rubakpita ngaronjat nepi ka 6 Gbit/s.
Perhatian khusus dibayar ka drive solid-state dina édisi SATA 3.1. Konektor Mini-SATA (mSATA) parantos muncul, dirancang pikeun nyambungkeun drive solid-state dina laptop. Beda sareng Slimline sareng uSATA, konektor énggal sami sareng PCIe Mini, sanaos éta henteu cocog sacara listrik sareng PCIe. Salian konektor anyar, SATA 3.1 boasted kamampuhan pikeun antrian paréntah TRIM kalawan maca jeung nulis paréntah.
Paréntah TRIM ngabéjaan SSD ngeunaan blok data anu henteu mawa muatan. Sateuacan SATA 3.1, ngajalankeun paréntah ieu bakal nyababkeun caches disiram sareng I / O bakal ditunda, dituturkeun ku paréntah TRIM. Pendekatan ieu ngadegradasi kinerja disk nalika operasi ngahapus.
SATA spésifikasi teu bisa nuturkeun tumuwuhna gancang dina speeds aksés pikeun solid-state drive, nu ngarah ka penampilan di 2013 kompromi disebut SATA Express dina standar SATA 3.2. Gantina dua kali deui rubakpita SATA, pamekar ngagunakeun beus PCIe loba dipaké, anu speed ngaleuwihan 6 Gbps. Drive ngarojong SATA Express geus kaala faktor formulir sorangan disebut M.2.
Sas
Standar SCSI, "competing" kalawan ATA, ogé teu nangtung kénéh tur ngan sataun sanggeus penampilan Serial ATA, dina 2004, éta reborn salaku panganteur serial. Ngaran panganteur anyar nyaeta Serial napel SCSI (SEDUNG).
Sanaos kanyataan yén SAS mewarisi set paréntah SCSI, parobihan éta penting:
- panganteur serial;
- 29-kawat kabel kakuatan;
- sambungan titik-ka-titik
Terminologi SCSI ogé diwariskeun. Controller masih disebut inisiator, sareng alat anu disambungkeun masih disebut target. Sadaya alat target sareng inisiator ngabentuk domain SAS. Dina SAS, throughput sambungan henteu gumantung kana jumlah alat dina domain, sabab unggal alat nganggo saluran khusus sorangan.
Jumlah maksimum alat disambungkeun sakaligus dina domain SAS nurutkeun spésifikasi ngaleuwihan 16 rébu, sarta tinimbang ID SCSI, hiji identifier dipaké pikeun alamat. Ngaran Dunya-Wide (WWN).
WWN mangrupikeun identifier unik panjangna 16 bait, sami sareng alamat MAC pikeun alat SAS.
Sanaos kamiripan konektor SAS sareng SATA, standar ieu henteu sapinuhna cocog. Sanajan kitu, drive SATA bisa disambungkeun ka konektor SAS, tapi teu sabalikna. Kasaluyuan antara drive SATA sareng domain SAS dipastikeun nganggo SATA Tunneling Protocol (STP).
Versi kahiji tina standar SAS-1 ngabogaan throughput 3 Gbit / s, jeung paling modern, SAS-4, geus ningkat inohong ieu kalawan 7 kali: 22,5 Gbit / s.
PCIe
Periferal Component Interconnect Express (PCI Express, PCIe) mangrupikeun antarmuka séri pikeun mindahkeun data, anu muncul dina 2002. Pangwangunan ieu dimimitian ku Intel, sarta salajengna dibikeun ka organisasi husus - PCI Special Interest Grup.
Antarbeungeut PCIe serial éta euweuh iwal sarta jadi tuluyan logis tina PCI paralel, nu dirancang pikeun kartu ékspansi nyambungkeun.
PCI Express béda sacara signifikan ti SATA sareng SAS. Antarbeungeut PCIe ngabogaan sajumlah variabel jalur. Jumlah garis sarua jeung kakuatan dua sarta rentang ti 1 nepi ka 16.
Istilah "jalur" dina PCIe henteu ngarujuk kana jalur sinyal khusus, tapi kana saluran komunikasi full-duplex tunggal anu diwangun ku jalur sinyal ieu:
- panarimaan + jeung panarimaan-;
- transmisi+ jeung transmisi-;
- opat konduktor grounding.
Jumlah lajur PCIe langsung mangaruhan throughput maksimum sambungan nu. Standar PCI Express 4.0 modern ngidinan Anjeun pikeun ngahontal 1.9 GB / s dina hiji garis, jeung 31.5 GB / s lamun ngagunakeun 16 garis.
Napsu pikeun drive solid-state ngembang gancang pisan. Duanana SATA jeung Sas teu boga waktu pikeun ngaronjatkeun rubakpita maranéhna pikeun "tetep up" kalawan SSDs, nu ngarah ka mecenghulna SSD drive kalawan sambungan PCIe.
Sanajan PCIe Add-In kartu ngaco, PCIe panas-swappable. Pin PRSNT pondok (Inggris hadir - hadir) ngidinan Anjeun pikeun mastikeun yén kartu tos rengse dipasang dina slot.
Solid-state drive disambungkeun via PCIe diatur ku standar misah Non-Volatile Mémori Host Controller Interface Spésifikasi sarta embodied dina rupa-rupa faktor formulir, tapi urang bakal ngobrol ngeunaan eta dina bagian salajengna.
Jauh drive
Nalika nyiptakeun gudang data ageung, peryogina pikeun protokol anu ngamungkinkeun nyambungkeun drive anu aya di luar server. Solusi munggaran di daérah ieu nyaéta Internét SCSI (iSCSI), dikembangkeun ku IBM sareng Cisco di 1998.
Gagasan protokol iSCSI basajan: paréntah SCSI "dibungkus" dina pakét TCP / IP sareng dikirimkeun ka jaringan. Sanajan sambungan jauh, ilusi dijieun pikeun klien nu drive disambungkeun lokal. Jaringan Area Panyimpenan basis iSCSI (SAN) tiasa diwangun dina infrastruktur jaringan anu tos aya. Ngagunakeun iSCSI nyata ngurangan biaya pangatur San.
iSCSI gaduh pilihan "premium" - Protokol Saluran Serat (FCP). A SAN maké FCP diwangun dina dedicated jalur komunikasi serat optik. Pendekatan ieu merlukeun parabot jaringan optik tambahan, tapi stabil sarta ngabogaan throughput tinggi.
Aya seueur protokol pikeun ngirim paréntah SCSI dina jaringan komputer. Nanging, ngan ukur aya hiji standar anu ngarengsekeun masalah anu sabalikna sareng ngamungkinkeun pakét IP dikirim ngaliwatan beus SCSI - .
Kaseueuran protokol SAN nganggo set paréntah SCSI pikeun ngatur drive, tapi aya pengecualian, sapertos basajan ATA leuwih Ethernet (AoE). Protokol AoE ngirimkeun paréntah ATA dina pakét Ethernet, tapi drive némbongan salaku SCSI dina sistem.
Kalayan munculna drive NVM Express, protokol iSCSI sareng FCP henteu deui nyumponan tungtutan SSD anu ngembang pesat. Dua solusi muncul:
- mindahkeun beus PCI Express luar server;
- nyiptakeun protokol NVMe over Fabrics.
Nyoplokkeun beus PCIe ngalibatkeun nyieun parabot switching kompléks, tapi teu ngarobah protokol.
Protokol NVMe over Fabrics parantos janten alternatif anu hadé pikeun iSCSI sareng FCP. NVMe-oF ngagunakeun tumbu serat optik jeung set instruksi NVM Express.
DDR-T
Standar iSCSI sareng NVMe-oF ngarengsekeun masalah nyambungkeun disk jauh salaku lokal, tapi Intel nyandak rute anu béda sareng nyangking disk lokal sacaket-gancang ka prosesor. Pilihan murag dina slot DIMM dimana RAM disambungkeun. Bandwidth maksimum saluran DDR4 nyaeta 25 GB / s, nu nyata leuwih luhur ti speed beus PCIe. Ieu kumaha Intel® Optane™ DC Persistent Memory SSD lahir.
A protokol ieu nimukeun pikeun nyambungkeun drive ka slot DIMM DDR-T, fisik jeung listrik cocog sareng DDR4, tapi merlukeun controller husus nu ningali bédana antara iteuk memori sareng drive. Laju aksés drive langkung laun tibatan RAM, tapi langkung gancang tibatan NVMe.
DDR-T ngan sadia kalawan prosesor Intel® Cascade Lake atanapi engké.
kacindekan
Ampir kabéh interfaces geus datangna cara lila ti serial ka paralel métode mindahkeun data. Kacepetan SSD ngembang pesat; ngan kamari SSDs mangrupikeun hal anu énggal, tapi ayeuna NVMe henteu deui héran.
Di laboratorium urang anjeun tiasa nguji SSD sareng NVMe drive sorangan.
Ngan pamaké nu kadaptar bisa ilubiung dina survey. , Punten.
Naha drive NVMe bakal ngagentos SSD klasik dina waktos anu caket?
-
55.5%Leres100
-
44.4%No80
180 pamaké milih. 28 pamaké abstained.
sumber: www.habr.com