علم فردا

تکنولوژی به زبان ساده

هر چند وقت یکبار یه تکنولوژی جدید توی دنیای الکترونیک یا کامپیوتر معرفی میشه . واسه اینکه موقع خرید قطعات سخت افزاری کاملا آپدیت باشید و بعدا پشیمون نشید بهتره که اصطلاحات و فناوری های روز دنیا رو بشناسید . ساتا اکسپرس یکی از جدیدترین تکنولوژی هاییه که جدیدا معرفی شده و توی مادربوردهای جدید استفاده میشه . بریم ببینیم چیه و چکار می کنه ؟ البته توی این پست فعلا قصد دارم فقط بگم این تکنولوژی چیه و بعدا اگه اطلاعات بیشتری دستم اومد اضافه می کنم .

فلسفه وجودی ساتا اکسپرس

یه زمانی بود که هاردهای مکانیکی حرف اول و آخر توی ذخیره سازی بلندمدت رو می زدن . بعدا طراحان الکترونیک متوجه شدن که مکانیکی بودن هارد 50 تا عیب داره که یکیش سرعت پایین دسترسی به اطلاعات بود . واسه همین حافظه های تمام الکترونیکی به نام SSD اومدن . این حافظه ها باید توسط یه درگاه استانداردی به مادربورد وصل میشدن که توسط CPU و همچنین سیستم عامل قابل شناسایی باشن . قبلا اگه خاطرتون باشه هارد رو با کابل IDE ( پاتا ) به مادربورد وصل می کردیم و بعدش کابل ساتا اومد که کابل باریک تریه و اجازه سرعت بیشتر رو به هارد میده . البته تکنولوژی ساتا این اجازه رو میده نه فقط یه کابل خالی ( کابل وسیله است 🙂 )

تکنولوژی ساتا از نظر سرعت انتقال دیتا به 4 ورژن اصلی تقسیم میشه . ورژن یک که 1.5 گیگابیت ، ورژن دو 3 گیگابیت و ورژن سه هم 6 گیگابیت در ثانیه منتقل می کنن . این در حالیه که حافظه های SSD سرعت انتقال بیشتر از 6 گیگابیت در ثانیه رو طلب می کردن . گروه طراحان ساتا به این نتیجه رسیدن که طراحی ورژن بعدی ساتا که بخواد 12 گیگابیت در ثانیه رو منتقل کنه حدود 2 سال طول می کشه ضمنا توان مصرفی هم مسئله مهمی بود و مجبور به تغییرات زیادی توی استاندارد ساتا میشدن . خلاصه به این نتیجه رسیدن که تکنولوژی PCI Express ( حتما بخونید ) بهترین گزینه است . هم پهنای باند بهتری داره و هم اینکه توان مصرفی کمتری . مثلا اگه ساتا ورژن 12 گیگابیتی طراحی میشد توی نمودار زیر می بینید که چقدر توان بیشتری مصرف می کرد .

مقایسه توان مصرفی ساتای معمولی و ساتا اکسپرس

به خاطر همین مسائل ، طراحان گفتن ما یه کاری می کنیم که هم تکنولوژی ساتا رو شامل بشه و هم اینکه بتونیم از قابلیت های PCI Express استفاده کنیم . اینجوری شد که اسمش رو گذاشتن ساتا اکسپرس .

ساتا اکسپرس Sata Express چیست ؟

ساتا اکسپرس همونطور که از اسمش مشخصه ترکیب دو تا تکنولوژی ساتا و PCI Express هست . ساتا اکسپرس در واقع ورژن 3.2 همون تکنولوژی ساتا به شمار میره . به زبون ساده تر ، ساتا اکسپرس یه گذرگاه کامپیوتریه که هم قطعات سخت افزاری ساتا و هم قطعات پی سی آی اکسپرس رو ساپورت می کنه . مثلا شما می تونید یه هارد ساتای معمولی رو بهش بزنید و استفاده کنید همچنین می تونید یه حافظه SSD که برای پورت PCI Express طراحی شده رو هم بهش بزنید . لوگوی ساتا اکسپرس رو می بینید .

لوگوی ساتا اکسپرس SATA Express

لازم به ذکره که پورت M.2 ، مدلی از تکنولوژی ساتا اکسپرس هست که بیشتر در دستگاه های کوچیک و قابل حمل مثل لپ تاپ و یا آلترابوک استفاده میشه .

حافظه SSD با استاندارد M.2 در لپ تاپ ایسر اسپایر V3

طرز کار و اتصالات ساتا اکسپرس

اگه خاطرتون باشه توی پست PCI Express گفتم که پی سی آی اکسپرس بر اساس خطوط انتقال دیتا کار میکنه و هرچی این خطوط بیشتر باشن ، پهنای باندش بیشتر میشه و نهایتا سرعت انتقال بیشتر میشه . ساتا اکسپرس هم بر مبنای پی سی آی اکسپرس طراحی شده . PCI Express ورژن 2 و یا 3 . در حال حاضر اکثر ساتا اکسپرس ها روی مادربوردها ورژن 2 پی سی آی اکسپرس هستن با 2 خط انتقال . یعنی این : PCI Express 2.0 x2 . این چیزی که گفتم پهنای باند 1 گیگابایت در ثانیه رو در اختیار طراحان میذاره . این در حالیه که ساتا نسخه سوم که دیگه بالاترین ورژن ساتا هست فقط 600 مگابایت در ثانیه ( یعنی 0.6 گیگابایت در ثانیه ) سرعت داره . تازه این 1 گیگابایت فقط واسه نسخه ی دوی پی سی آی اکسپرسه و اونم تازه با 2 تا خط انتقال . در حالیکه در آینده ای نزدیک ساتا اکسپرس از نسخه 3 و چهار تا خط انتقال استفاده می کنه که می تونه تا نزدیکای 4 گیگابایت در ثانیه هم بره . خیلی سرعت زیادیه . پس طراحان می تونن با افزایش تعداد خطوط انتقال ، پهنای باند و نهایتا سرعت انتقال اطلاعات رو در ساتا اکسپرس افزایش بدن .

شکل زیر یه پورت ساتا اکسپرس روی مادربورد هست . همونطور که می بینید از 2 تا پورت ساتا به علاوه یه قسمت کوچیک تشکیل شده . این آرایش مخصوص روی مادربورد هست اما اون طرف که به قطعه مثل حافظه SSD وصل میشه متفاوته . شکل های زیر رو ببینید :

پورت ساتا اکسپرس روی مادربورد ایسوس

شکل زیر ، کانکتور SATA Express رو نشون میده که داخل پورت بالا میره .

کانکتور ساتا اکسپرس سمت مادربورد

شکل زیر کانکتور SATA Express هست که به حافظه SSD می خوره .

کانکتور ساتا اکسپرس سمت حافظه SSD

اینم عکس خود کابل ساتا اکسپرس هست :

کابل ساتا اکسپرس

نهایتا اتصال یه حافظه SSD به مادربورد توسط کابل ساتا اکسپرس اینجوری میشه :

حافظه SSD متصل به مادربورد

NVMe در ساتا اکسپرس چیست ؟

بعدا شاید مفصل در مورد NVMe صحبت کنم اما در حد تیتر و اینکه کارتون راه بیفته بدونید که NVMe مخفف NVM Express هست و خود NVM هم مخفف Non-Volatile-Memory هست به معنی حافظه غیر فرار . یعنی حافظه ای که با رفتن برق اطلاعاتش از بین نمیره . در همین رابطه حتما پست ” چرا با قطع برق حافظه RAM پاک میشه ” رو بخونید . پس تا همینجا میشه فهمید که NVMe مربوط به حافظه های بلند مدت مثل حافظه های فلش SSD هست .

به زبون ساده NVMe یه پروتکل یا استاندارده و پورت به حساب نمیاد . ببینید ، موقعی که تکنولوژی ساتا اکسپرس طراحی شد و به بازار اومد ، یه جورایی باید به نرم افزار می فهموندن که آقا این حافظه SSD از تکنولوژی ساتا اکسپرس استفاده می کنه ، این کار رو با طراحی یه استاندارد یا درایور به نام NVMe انجام دادن . الان کلیه شرکت هایی که حافظه یا قطعات مبتنی بر ساتا اکسپرس تولید می کنن ، بر پایه پروتکل NVMe می زنن که سیستم عامل ها به طور خودکار اون قطعه رو بشناسن در غیر اینصورت شرکت ها باید واسه قطعاتشون یه درایور مجزا می نوشتن که خب هم هزینه برداره و هم کار اضافه است . لازم به ذکره که قبل از تولید حافظه های SSD با سرعت زیاد ، حافظه ها از استاندارد AHCI استفاده می کردن . استاندارد NVMe اجازه سرعت بیشتر و موازی کاری بیشتری رو نسبت به AHCI میده . در واقع استاندارد AHCI مخصوص تکنولوژی ساتا بود ( البته برای تکنولوژی PCI Express هم استفاده میشه ) اما NVMe برای تکنولوژی ساتا اکسپرس هست . در عکس زیر می تونید ببینید که NVMe چقدر می تونه توی سرعت خوندن یا نوشتن یه حافظه تاثیر گذار باشه .

تاثیر استاندارد NVMe در ساتا اکسپرس

راستی دوستان ، پیشنهاد میکنم دوره های انگلیسی علم فردا رو تهیه کنید ، دنیاتون عوض میشه ! خیلی فرقه بین کسی که انگلیسی میدونه و نمیدونه !

حتما مطالب زیر رو هم بخونید

محمدرضا امين زاده هستم ، مهندس الكترونيك و سردبير مجله علم فردا . علاقه زیادی به سخت افزار دارم ، اگه فرصتی بمونه در زمینه ادیت فیلم و تصویر و طراحی رابط کاربری وب و اندروید مطالعه و تمرین می کنم .