SATA Express: Backplane-Stecker schon im Einsatz

Auf dem Flash Memory Summit 2012 gab es auch ein paar neue Details zum kommenden Standard SATA Express. Bekanntlich will das Industriegremium SATA-IO nach SATA 6G nicht etwa eine 12-GBit/s-Version ähnlich wie SAS12G entwickeln, sondern setzt auf PCI Express. Daraus ergeben sich zwar neue Schwierigkeiten, die man aber für leichter lösbar hält, als Serial ATA auf eine höhere Übertragungsfrequenz zu hieven.

Intel-Entwicklerin Amber Huffman erklärte, dass man die Übergangsphase derzeit auf den Zeitraum von 2013 bis 2015 einschätze. Durch die schon jetzt erfolgte Definition des Steckverbinders SFF-8639, der sowohl SATA- als auch PCIe-Verbindungen ermögliche, sei Hardware-Kompatibilität herstellbar und die Software-Transistion unabhängig davon möglich.

Dell setzt in einigen der jüngsten Xeon-Server laut Huffman schon jetzt Hotswap-Wechselrahmen für 2,5-Zoll-Laufwerke ein, deren Backplanes SFF-8639-Verbinder tragen. Diese ermöglichen die Anbindung über entweder eine SATA- oder zwei SAS-Lanes oder alternativ über bis zu vier PCIe-Lanes. Der SFF-8639-Verbinder ist kompatibel zum SFF-8482-Anschluss von SATA-Massenspeichern.

Möglicherweise setzt Micron bei der 2,5-Zoll-SSD P250h für Dell schon auf SFF-8639. Diese SSD kommuniziert via PCIe x4, ist also nicht zu SAS oder SATA kompatibel. Man braucht folglich passend belegte Kabel und vor allem einen Hostadapter und Treiber, die damit umgehen können. Protokoll der Wahl ist dabei NVM Express (NVMe) – dieser Standard ist weitaus besser für die Ankopplung von Flash-Massenspeichern mit vielen internen Kanälen an Rechner mit Multi-Core-Prozessoren ausgelegt als SATA AHCI. Allerdings müssen Mainboard- beziehungsweise Hostadapter-Firmware sowie Treiber für das jeweilige Betriebssystem bereitstehen, um von einem NVMe-Massenspeicher booten zu können. Hier hapert es derzeit noch, auch wenn es erste NVMe-Treiber gibt.

Für die Mainboard-Seite ist ein SATAe-Stecker vorgesehen, in den entweder ein mit zwei PCIe-Lanes beschaltetes Kabel für PCIe-SSDs passt oder zwei herkömmliche SATA-Stecker. Ähnlich wie bei mSATA-tauglichen PCIe-Mini-Card-Slots braucht das Mainboard also Umschalt-Chips, die je nach Verwendung des Ports die Lanes mit dem passenden Controller verbinden. Der Kombi-Stecker lässt zwar zwei PCIe-Lanes brachliegen, doch via PCIe 3.0 x2 sind immerhin schon Datentransferraten von 2 GByte/s möglich.

Ein Problem besteht noch bei der Übertragung der PCIe-Signale über billige Kabel. Um EMV-Grenzwerte einzuhalten und Störungen zu vermeiden, kommt bei vielen hochfrequenten Signalen die Spread-Spectrum-Technik zum Einsatz. Durch gezielte Variation der Übertragungsfrequenz vermeidet sie störende Energiespitzen. Doch in Kombination mit Spread Spectrum verlangt PCIe eigentlich ein Referenz-Taktsignal. Dieses wiederum stört selbst. Laut Amber Huffman wäre ein stärker geschirmtes PCIe-Kabel aber um den Faktor 3 teurer als aktuelle Kabel für USB 3.0 oder SATA 6G, die beide ohne Referenztakt auskommen. Eine Engineering Change Notification (ECN) soll die PCIe-Spezifikation daher für den Sonderfall SATAe ergänzen.

Leider machte Huffman keine Aussage zur möglichen Länge von SATAe-Kabeln. Klarer drückte sie sich in Bezug auf die Bezeichung SATA Express aus: Das sei eine reine Marketing-Bezeichnung und habe mit SATA nichts mehr zu tun, weil die Übertragung schlichtweg per PCIe erfolge. (ciw)