USB-C có thể thay thế về mặt kỹ thuật cho các đầu nối SATA Express không?

SATA Express, sự kế thừa của SATA, còn quá mới để được sử dụng rộng rãi, nhưng tốc độ tiến bộ của SSD dường như không thể tránh khỏi, giống như IDE song song thay thế IDE. Mặc dù tên như vậy, nó hoàn toàn không phải là SATA; đó là giao thức AHCI hoặc NVMe qua PCIe, tương tự như những gì mà SOP (SCSI qua PCIe) thực hiện. Đầu nối SATA Express truyền trực tiếp hai làn PCIe hai chiều tốc độ đầy đủ thông qua bốn cặp tín hiệu, không có đóng gói hoặc dịch giao thức, và bộ điều khiển AHCI hoặc NVMe được tích hợp vào HD hoặc SSD thay vì bộ điều khiển AHCI trên bo mạch chủ như đối với SATA truyền thống .

Mùa hè này, thông số kỹ thuật USB-C đã được hoàn thiện *, với tính năng được gọi là Chế độ Alt, cho phép sử dụng các giao thức không phải USB thông qua cổng USB-C. Đặc biệt, nó cho phép vượt qua hai làn PCIe hai chiều tốc độ đầy đủ thông qua bốn cặp tín hiệu, không có sự đóng gói hoặc dịch thuật giao thức (không giống như Thunderbolt, đóng gói PCIe). Không giống như đầu nối SATA Express lớn và chuyên dụng, chỉ được sử dụng cho giao thức SATA Express, USB-C nhỏ và phổ biến, và được dự đoán sẽ sớm trở nên phổ biến và thay thế tất cả các loại đầu nối USB khác (tất cả các kết hợp kích thước đầy đủ, đầu nối mini và micro loại A và loại B cho cả USB 2 và USB 3) trên tất cả các loại thiết bị và máy chủ, và thậm chí thay thế các đầu nối Displayport vì Chế độ Alt của USB-C cho phép vượt qua giao thức Displayport.

Câu hỏi của tôi là dành cho một kỹ sư làm việc với các loại giao diện này, và đó là: nó có khả thi về mặt kỹ thuật và hiệu quả về mặt chi phí khi sử dụng USB-C thay vì đầu nối SATA Express chuyên dụng để kết nối các thiết bị SATA Express (tức là các thiết bị sử dụng AHCI hoặc NVMe qua PCIe) lên bo mạch chủ? Có vẻ như đầu nối SATA Express được tạo ra đơn giản là do thiếu các tùy chọn tốt hơn vào thời điểm đó, nhưng vì USB-C có thể trực tiếp vượt qua PCIe (và cả nguồn điện, bao gồm cả tùy chọn cho 12V thường được sử dụng bởi 3,5 "HD), có vẻ như vậy giống như nó sẽ là một sự thay thế khả thi về mặt kỹ thuật và thậm chí có thể rẻ hơn vì nó nhỏ hơn và tiêu tốn ít không gian PCB hơn. Nhưng vì tôi không thiết kế những thứ này, tôi muốn hỏi ai đó, để xem phân tích của tôi có chính xác không.

Tất nhiên, tính khả thi về kỹ thuật và hiệu quả chi phí là cần thiết nhưng không đủ để các nhà sản xuất HD và SSD sử dụng USB-C theo cách này, nhưng các yếu tố khác (đặc biệt là chính trị giữa các công ty) nằm ngoài phạm vi câu hỏi của tôi. Nếu các nhà sản xuất sử dụng các đầu nối USB-C trên các ổ SSD và SSD Express Express mới của họ, thì sẽ có một giai đoạn chuyển tiếp trong đó các bo mạch chủ sẽ bao gồm cả các đầu nối USB-C và SATA, giống như các bo mạch chủ bao gồm cả các đầu nối IDE song song và IDE quá trình chuyển đổi đó.

* Xem http://www.usb.org/developers/docs/usb_31_102214.zip

• Sata-Express sử dụng 4 cặp vi sai để báo hiệu, kết hợp hai làn PCI-e.
  Nó cũng yêu cầu một số kết nối phụ (mặt đất, v.v.), nhưng tín hiệu chính được thực hiện bằng cách sử dụng 4 cặp vi sai.

• Thông số kỹ thuật USB-3.1 xác định một số đầu nối khác nhau: Tuy nhiên, tất cả ngoại trừ đầu nối USB-c rõ ràng đều có các chân không chính xác để áp dụng.

• Sơ đồ chân của đầu nối USB-c:

Đầu nối không có đủ cặp vi sai để mang đúng hai làn PCI-e (và theo hiệu quả, về mặt lý thuyết , nó có thể mang Sata-Express.

• Kết nối này, theo thiết kế , không "khóa". Điều này có nghĩa là nó có thể được chèn theo hai hướng khác nhau. Khi được sử dụng cho USB-3, các cặp kết hợp được kết nối với nhau (ví dụ: A1-B1, A2-B2, v.v.) để đảo ngược đầu nối là vô hại. Đối với PCI-e, đây có thể là một vấn đề, vì nó sẽ đảo ngược hoàn toàn hệ thống dây điện, hoặc (với một số thiết kế thông minh) trao đổi thứ tự các làn trong xe buýt PCI-e.
  Tôi thú nhận rằng tôi không biết đủ về PCI-e để nói với bạn nếu việc hoán đổi các làn đường vật lý sẽ là một vấn đề ở đây.
• Từ quan điểm của người triển khai, sử dụng đầu nối USB-c cho một thứ khác, sau đó USB-c là một ý tưởng tồi , vì nó sẽ dẫn đến việc mọi người cắm các thiết bị USB-3 vào bo mạch chủ PCI-e-over-USB-c giả định của họ và cắm Thiết bị PCI-e-over-USB-c vào cổng USB-3. Có một lý do chúng tôi có kết nối khác nhau cho những thứ khác nhau.

Trên thực tế, đầu nối USB-c có thể được sửa đổi khá dễ dàng để làm cho nó không tương thích với đầu nối USB-3, tại thời điểm đó về cơ bản bạn chỉ có một đầu nối PCI-e khác. Xem xét rằng một trong những quyết định thiết kế chính cho đầu nối Sata-Express hiện tại là khả năng tương thích ngược với SATA thông thường , điều đó không có khả năng xảy ra.

Hơn nữa, định nghĩa giao diện SATA-express cung cấp rất nhiều kết nối tiếp theo dành cho sử dụng doanh nghiệp (hãy xem SFF-8639 ). Có các phiên bản chuyên biệt có bốn làn PCI-e và kênh SATA đơn giản tùy chọn bổ sung. Điều này tương thích về mặt vật lý với đầu nối SATA-express ở đầu thiết bị thông thường (nếu bạn kết nối thiết bị SFF-8639 với giao diện SATA-express, nó chỉ đơn giản là rơi trở lại vào SATA-express). Không có cách vật lý nào mà bạn có thể định tuyến tất cả các kết nối cần thiết cho giao diện SFF-8639 qua đầu nối USB-c.

Chuẩn SATA hiện tại có rất nhiều thứ dành cho doanh nghiệp sử dụng mà bạn có thể chưa thấy. Đặc biệt, có các ổ đĩa SAS, sử dụng đầu nối SFF 8482 , một lần nữa, tương thích vật lý với các đầu nối SATA hiện tại (và sẽ tương tác an toàn ở tốc độ truyền của thiết bị chậm hơn nếu được kết nối với nhau, giống như SFF-8639).

Các quyết định thiết kế cho đầu nối SATA-express rất rõ ràng với các quyết định thiết kế cho các đầu nối SATA & SAS.

TL; DR - Về mặt lý thuyết, nó có thể hoạt động. Thực tế, không ai có khả năng làm điều đó.

Điều này có thể chắc chắn vì Loại C có thể mang kết nối Pcie3 x4 và có thể cung cấp công suất lên tới 100 watt. Nhưng nó có thể sẽ không được cung cấp từ bo mạch chủ.

Và đối với vấn đề đã được chỉ ra trong kết nối PCIe sai: bạn có thể sử dụng mux tốc độ cao cho.

Thêm vào đó, tôi không nghĩ rằng điều này sẽ được sử dụng vì lý do đơn giản là độ trễ: nắm tay kết nối xác định hướng, sau đó nó đàm phán Poserdilivery và sau đó nó đàm phán giao thức truyền thông. Và sau đó ahci / nvme có thể bắt đầu.

nguồn: http://www.ti.com/lit/wp/slly021/slly021.pdf

Tôi không nghĩ vậy. SATA Express sử dụng hai làn PCIe. USB 3.1 chỉ cung cấp một.