Ist USB-C ein technisch sinnvoller Ersatz für SATA Express-Anschlüsse?

SATA Express, der Nachfolger von SATA, ist zu neu, um noch weit verbreitet zu sein, aber die fortschreitende Geschwindigkeit von SSDs scheint es unvermeidlich zu machen, genauso wie SATA die parallele IDE ersetzt hat. Trotz des Namens ist es überhaupt nicht SATA; Es ist entweder das AHCI- oder das NVMe-Protokoll über PCIe, ähnlich wie SOP (SCSI über PCIe). Der SATA Express-Anschluss leitet zwei bidirektionale PCIe-Bahnen mit voller Geschwindigkeit über vier Signalpaare ohne Protokollkapselung oder -übersetzung direkt weiter, und der AHCI- oder NVMe-Controller ist in die Festplatte oder SSD integriert, anstatt dass sich der AHCI-Controller wie bei herkömmlichem SATA auf der Hauptplatine befindet .

In diesem Sommer wurde die USB-C-Spezifikation * mit einer Funktion namens Alt Mode fertiggestellt, die die Verwendung von Nicht-USB-Protokollen über einen USB-C-Anschluss ermöglicht. Insbesondere können zwei bidirektionale PCIe-Bahnen mit voller Geschwindigkeit über vier Signalpaare ohne Protokollkapselung oder -übersetzung übertragen werden (im Gegensatz zu Thunderbolt, das PCIe kapselt). Im Gegensatz zum großen und spezialisierten SATA Express-Anschluss, der nur für das SATA Express-Protokoll verwendet wird, ist USB-C klein und allgemein und wird voraussichtlich bald allgegenwärtig sein und alle anderen USB-Anschlusstypen ersetzen (alle Kombinationen aus Mini-Anschlüsse und Micro-Anschlüsse vom Typ A und Typ B für USB 2 und USB 3) bei allen Arten von Geräten und Hosts und ersetzen sogar Displayport-Anschlüsse, da der Alt-Modus von USB-C die Weitergabe des Displayport-Protokolls ermöglicht.

Meine Frage ist an einen Techniker, der mit solchen Schnittstellen arbeitet, und diese lautet: Wäre es technisch machbar und kostengünstig, USB-C anstelle des speziellen SATA Express-Anschlusses zum Anschließen von SATA Express-Geräten (dh Geräten, die AHCI oder AHCI verwenden) zu verwenden? NVMe über PCIe) auf Motherboards? Es scheint, dass der SATA Express-Anschluss einfach aufgrund des Mangels an besseren Optionen zu der Zeit erstellt wurde, aber da USB-C PCIe direkt passieren kann (und auch Strom, einschließlich einer Option für die 12 V, die üblicherweise von 3,5 "-HDs verwendet werden), sieht es so aus Als wäre es ein technisch realisierbarer Ersatz und vielleicht sogar billiger, da es kleiner ist und weniger Leiterplattenplatz benötigt. Da ich solche Dinge jedoch nicht entwickle, möchte ich jemanden fragen, der dies tut, um zu sehen, ob meine Analyse korrekt ist.

Natürlich sind technische Machbarkeit und Kosteneffizienz notwendig, aber für HD- und SSD-Hersteller nicht ausreichend, um USB-C auf diese Weise zu verwenden, aber die anderen Faktoren (insbesondere die unternehmensübergreifende Politik) liegen außerhalb des Rahmens meiner Frage. Wenn Hersteller USB-C-Anschlüsse für ihre neuen SATA Express HDs und SSDs verwenden würden, gäbe es eine Übergangsphase, in der Motherboards sowohl USB-C- als auch SATA-Anschlüsse enthalten würden, genau wie Motherboards währenddessen sowohl SATA- als auch parallele IDE-Anschlüsse enthalten würden dieser Übergang.

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

usb pcie sata

— Porthem
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Nicht sicher, ob der "kostengünstige" Teil noch zu beantworten ist.

— user2813274

Vollständige Offenlegung: Ich habe bei superuser.com nachgefragt, aber es scheint, dass die Leute meine Frage als politisch missverstanden haben oder als die Frage, ob die Hersteller dies tun würden, und nicht nach den technischen Aspekten (technische Machbarkeit und Kosteneffizienz) antworte dort auf meine frage.

— Porthem

@Porthem Zum späteren Nachschlagen: Bitte nicht kreuzen. Die StackExchange-Richtlinie ist gegen Cross-Posting. Sie können den Moderatoren eine Markierung zuweisen, um eine Frage auf einen anderen Stapel zu migrieren, wenn Sie dies wünschen.

— Nick Alexeev

Tut mir leid, das war mir nicht bewusst. Bevor ich hier erneut gefragt habe, habe ich den Superuser gefragt, ob es in Ordnung wäre, hier erneut zu fragen, aber ich habe keine Antwort erhalten.

— Porthem

Ich sehe weder eine aktuelle Frage, noch lautet die Antwort "Ist x technisch möglich".

— Passant

Antworten:

Sata-Express verwendet 4 differentielle Paare zur Signalisierung, die zwei PCI-e-Lanes bilden.
Es sind auch einige Hilfsanschlüsse (Masse usw.) erforderlich, die primäre Signalisierung erfolgt jedoch über die 4 Differenzpaare.
Die USB-3.1-Spezifikation definiert eine Reihe von verschiedenen Anschlüssen: Mit Ausnahme des USB-c-Anschlusses sind jedoch alle Anschlüsse mit nicht ausreichenden Stiften versehen.
Die Pinbelegung des USB-C-Anschlusses:

Der Stecker hat genug Differentialpaare müssen richtig zwei PCI-e Bahnen tragen (und Wirkung, könnte es wahrscheinlich theoretisch Sata-Express trägt jedoch.:

Dieser Anschluss ist, durch Design , nicht „verkeilt“. Dies bedeutet, dass es in zwei verschiedenen Ausrichtungen eingefügt werden kann. Wenn es für USB-3 verwendet wird, sind die passenden Paare miteinander verbunden (z. B. A1-B1, A2-B2 usw.), so dass das Vertauschen des Steckers harmlos ist. Für PCI-e könnte dies ein Problem sein, da es entweder die Verdrahtung vollständig umkehren würde oder (mit einem geschickten Design) die Reihenfolge der Spuren im PCI-e-Bus vertauschen würde.
Ich gebe zu, ich weiß nicht genug über PCI-e, um Ihnen zu sagen, ob der Austausch der physischen Spuren hier ein Problem darstellen würde.
Aus Sicht eines Implementierers ist die Verwendung des USB-C-Anschlusses für etwas anderes als USB-C eine schreckliche Idee, da dies dazu führen wird, dass Benutzer USB-3-Geräte an ihr hypothetisches PCI-E-über-USB-C-Motherboard anschließen und anschließen PCI-E-über-USB-C-Geräte in USB-3-Ports. Es gibt einen Grund, warum wir unterschiedliche Anschlüsse für unterschiedliche Dinge haben.

Realistisch gesehen könnte der USB-C-Anschluss relativ einfach so geändert werden, dass er nicht mehr mit USB-3-Anschlüssen kompatibel ist. An diesem Punkt hätten Sie im Grunde nur noch einen weiteren PCI-E-Anschluss. In Anbetracht der Tatsache, dass eine der wichtigsten Entwurfsentscheidungen für den aktuellen Sata-Express-Connector die Abwärtskompatibilität mit normalem SATA ist , ist dies unwahrscheinlich.

Darüber hinaus bietet die SATA-Express-Schnittstellendefinition viele weitere Konnektivitätsmöglichkeiten für Unternehmen (siehe SFF-8639 ). Es gibt spezielle Versionen mit vier PCI-e-Lanes und einem zusätzlichen optionalen einfachen SATA-Kanal. Dies ist physisch kompatibel mit dem normalen SATA-Express-Anschluss am Gerät (wenn Sie ein SFF-8639-Gerät an eine SATA-Express-Schnittstelle anschließen, fällt es einfach auf SATA-Express zurück). Es gibt keine physikalische Möglichkeit, die gesamte erforderliche Konnektivität für eine SFF-8639-Schnittstelle über einen USB-C-Anschluss zu routen.

Bildbeschreibung hier eingeben

Der aktuelle SATA-Standard enthält viele Dinge für den Einsatz in Unternehmen, die Sie möglicherweise noch nicht gesehen haben. Insbesondere gibt es SAS-Laufwerke, die den SFF 8482- Anschluss verwenden, der wiederum physisch mit aktuellen SATA-Anschlüssen kompatibel ist (und bei Verbindung mit der langsameren Übertragungsgeschwindigkeit des Geräts sicher zusammenarbeitet, genau wie SFF-8639).

Die Entwurfsentscheidungen für den SATA-Express-Anschluss stimmen eindeutig mit den Entwurfsentscheidungen für die SATA- und SAS-Anschlüsse überein.

TL; DR - Theoretisch könnte es funktionieren. Realistisch gesehen wird es wahrscheinlich niemand tun.

— Connor Wolf
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Ich verstehe nicht, warum Sie sagen, dass die Verwendung von USB-C für etwas anderes als das USB-Protokoll eine schreckliche Idee ist. Dies ist der springende Punkt der Alt-Modus-Funktion, und Displayport und PCIe sind bereits für die Verwendung über USB-C geplant. Die Out-of-Band-Signalisierung erfolgt beim Herstellen einer Verbindung (über die CC-Leitung), um das für TX / RX-1/2 zu verwendende Protokoll auszuhandeln, um Schäden zu vermeiden, wenn inkompatible Geräte / Hosts angeschlossen sind. Die USB-Plakatklasse informiert die Benutzer wenn inkompatible Geräte angeschlossen sind. Die zusätzlichen Spuren des SFF-8639 sind jedoch von Vorteil, und dies scheint der Hauptgrund dafür zu sein, dass USB-C nicht geeignet ist.

— Porthem

@Porthem - Wenn es Vorkehrungen für die Signalisierung der Verwendung des Steckverbinders für alternative Signalisierungssysteme gibt, wird dies lediglich zu einer eher schlechten als zu einer schrecklichen Idee. Wenn mehrere, nicht kompatible Signalsysteme denselben Anschluss verwenden, kann dies zu Verwirrung beim Endbenutzer führen. Dies bedeutet auch, dass in jedes SATA-Express-Gerät, das den USB-C-Anschluss verwendet , zusätzliche Hardware eingebaut werden muss, damit es den Verhandlungsprozess abwickeln kann, wenn es an einer falschen Stelle eingesteckt ist.

— Connor Wolf

Wirklich, ich denke die Frage hier ist "warum"? Wir haben einen speziell für SATA-Express entwickelten Anschluss. Warum sollten Sie einen anderen Anschluss verwenden? Der Kostenunterschied ist vernachlässigbar, die Vorteile sind höchst umstritten, und dies wird fast zwangsläufig zu Verwirrung führen. Es ist nicht so, als wäre Platz auf Computer-Motherboards ein großer Vorteil.

— Connor Wolf

Darüber hinaus verwendet USB-C normalerweise (dh wenn es für das eigentliche USB verwendet wird) nur die Hälfte der Paare, was bedeutet, dass fast garantiert ist, dass 95% der USB-C-Kabel nur die Anzahl der Leiter haben, die zur Unterstützung dieser Verwendung benötigt werden -Fall. Es wäre so, als würde man versuchen zu erklären, warum für einige Monitore ein spezielles Dual-Link-DVI-Kabel benötigt wird. Dies ist nur 100-mal schlechter, da es sich um ein sehr stark vermarktetes Kabel handelt, und nicht um das gelegentliche DVI-Kabel.

— Connor Wolf

Ich fragte nach der technischen Realisierbarkeit, die Sie für aktuelle SATA Express-Versionen mit "Ja", für spätere Versionen mit "Nein" (SFF-8639) aufgrund der zusätzlichen Fahrspuren des letzteren mit "Nein" angegeben hatten, und nach der Kosteneffizienz, die nach wie vor unbekannt zu sein scheint hängt von den Kosten der Protokollverhandlungshardware ab. Sie meinten außerdem, es sei eine schlechte Idee und fragten "warum", also antwortete ich über diese Dinge. Ich werde Ihre Antwort als angenommen markieren. Können Sie den sachlichen Teil ("Ja" für aktuelle SATA Express- und "Nein" für 8-Signalisierungspaar-Versionen) und den Stellungnahme-Teil in separate Abschnitte aufteilen?

— Porthem

Dies sollte mit Sicherheit möglich sein, da der Typ C einen Pcie3 x4-Anschluss tragen und eine Leistung von bis zu 100 Watt bereitstellen kann. Aber es würde wahrscheinlich nicht von der Hauptplatine mit Strom versorgt werden.

Und für das Problem, auf das bei der PCIe-Verbindung hingewiesen wurde, kann man dort Hochgeschwindigkeits-Mux verwenden.

Außerdem glaube ich nicht, dass dies aus dem einfachen Grund der Latenzzeit noch verwendet werden würde: Zuerst bestimmt die Verbindung die Orientierung, dann handelt sie Poserdilivery aus und dann handelt sie das Kommunikationsprotokoll aus. Und dann kann das ahci / nvme initiieren.

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

— Skyper100MC
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Ich glaube nicht. SATA Express verwendet zwei PCIe-Lanes. USB 3.1 bietet nur eine.

— Jay Carlson
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USB-C bietet vier Signalpaare, was für zwei bidirektionale PCIe-Lanes ausreicht.

— Porthem