SATA或Serial ATA在计算机存储方面取得了巨大成功。界面的标准化允许在计算机和存储设备之间轻松安装和兼容。问题在于序列化通信的设计已达到极限，许多固态硬盘受到接口性能而非驱动器的限制。因此，需要开发计算机和存储驱动器之间的新通信标准。这是SATA Express介入以填补性能差距的地方。
SATA或PCI-Express通信
现有的SATA 3.0规范仅限于6.0Gbps带宽，大约为750MB / s。现在有了接口和所有的开销，这意味着有效性能仅限于600MB / s。许多当前的固态硬盘已经基本达到了这个极限，需要某种形式的更快速的接口。 SATA Express的SATA 3.2规范引入了计算机和设备之间的新通信方式，允许设备选择是否要使用现有的SATA方法，确保与旧设备的向后兼容性，或使用更快的PCI -特快巴士。
传统上，PCI-Express总线用于CPU和外围设备（如图形卡，网络接口，USB端口等）之间的通信。根据当前的PCI-Express 3.0标准，单个PCI-Express通道可以处理高达1GB的容量/ s使它比当前的SATA接口更快。这就是单个PCI-Express通道可以实现的功能，但设备可以使用多个通道。根据SATA Express规范，具有新接口的驱动器可以使用两个PCI-Express通道（通常称为x2），具有2GB / s的潜在带宽，使其速度几乎是之前SATA 3.0速度的三倍。
新的SATA Express连接器
现在新界面还需要一个新的连接器。它可能看起来有点类似，因为连接器实际上组合了两个SATA数据连接器以及第三个稍小的连接器，它处理基于PCI-Express的通信。这两个SATA连接器实际上是功能齐全的SATA 3.0端口。这意味着计算机上的单个SATA Express连接器可以支持两个较旧的SATA端口。当您想要将较新的基于SATA Express的驱动器插入连接器时，会出现此问题。无论驱动器是基于较旧的SATA通信还是较新的PCI-Express，所有SATA Express连接器都将使用全宽。因此，一个SATA Express可以处理两个SATA驱动器或一个SATA Express驱动器。
那么为什么基于PCI-Express的SATA Express驱动器只使用单个第三个连接器而不是两个SATA端口呢？这与基于SATA Express的驱动器可以使用这两种技术的事实有关，因此它需要具有两者的接口。除此之外，许多SATA端口链接到PCI-Express通道以与处理器通信。通过直接使用SATA Express驱动器的PCI-Express接口，您可以有效地切断与该接口相连的两个SATA端口的通信。
命令接口限制
SATA实际上是一种在设备和计算机中的CPU之间进行数据通信的方式。除了这个层之外，还有一个命令层在其上运行，以发送应该写入存储驱动器和从存储驱动器读取的命令。多年来，这已由AHCI（高级主机控制器接口）处理。这已经过如此标准化，基本上写入了目前市场上的每个操作系统。这有效地使SATA驱动器即插即用。不需要额外的驱动程序。虽然该技术适用于较旧的较慢技术，如硬盘驱动器和USB闪存驱动器，但它确实阻碍了更快的SSD。问题是虽然AHCI命令队列可以在队列中保存32个命令，但它仍然只能一次处理一个命令，因为只有一个队列。
这是NVMe（非易失性内存快速）命令集的用武之地。它共有65,536个命令队列，每个命令队列能够为每个队列保存65,536个命令。实际上，这允许对驱动器并行处理存储命令。这对硬盘驱动器没有好处，因为它仍然有效地限制在单个命令中，因为驱动器头，但对于具有多个存储器芯片的固态驱动器，它可以通过将多个命令写入不同的芯片来有效地增加其带宽。同时细胞。
这可能听起来不错，但有一点问题。这是一种新技术，因此，它不会内置于市场上的大多数现有操作系统中。事实上，大多数都需要安装额外的驱动程序，以便驱动器可以使用新的NVMe技术。这意味着部署SATA Express驱动器的最快性能可能需要一些时间，因为软件必须成熟，类似于AHCI的首次推出。值得庆幸的是，SATA Express允许驱动器使用这两种方法中的任何一种，因此您现在仍然可以将新技术与AHCI驱动程序一起使用，并可能稍后转向更新的NVMe标准以提高性能，尽管可能需要重新格式化驱动器。
SATA Express通过SATA 3.2规格添加的其他功能
现在，新的SATA规范不仅仅增加了新的通信方法和连接器。它们中的大多数都是针对移动计算机的，但它们也可以使其他非移动计算机受益。最值得注意的省电功能是新的DevSleep模式。这实际上是一种新的电源模式，它允许存储系统几乎完全关闭，从而减少处于睡眠模式时的功耗。这应该有助于改善特殊笔记本电脑的运行时间，包括围绕SSD设计的超极本和低功耗。
SSHD（固态混合驱动器）的用户也将受益于新标准，因为他们已经进行了一系列新的优化。在当前的SATA实现中，驱动器控制器将根据它看到的请求来确定应该和不应该缓存哪些项目。使用新结构，操作系统基本上可以告诉驱动器控制器它应该在缓存中保留哪些项目，这减少了驱动器控制器上的开销量并提高了性能。
最后，还有一个用于RAID驱动器设置的功能。 RAID的目的之一是用于数据冗余。如果驱动器发生故障，可以更换驱动器，然后从校验和数据重建数据。从本质上讲，他们已经在SATA 3.2标准中构建了一个新流程，通过识别哪些数据损坏而不是哪些数据，可以帮助改善重建过程。
实施及其未被捕获的原因
SATA Express自2013年底以来一直是官方标准，但直到2014年春天发布英特尔H97 / Z97芯片组才开始进入计算机系统。即使主板现在采用新接口，在启动时没有能够使用新界面的驱动器。这可能是因为操作系统支持新命令排队以充分利用SATA Express的问题。至少当前的实现确实允许SATA Express连接器与现有的SATA驱动器一起使用。这应该有助于简化那些在驱动器可用后立即购买该技术的人的实施。
接口没有真正流行的原因在于M.2接口。这专门用于固态硬盘，它使用较小的外形，可用于笔记本电脑，也可用于桌面系统。硬盘驱动器仍然难以超过SATA标准。 M.2具有更大的灵活性，因为它不依赖于更大的驱动器，但也可以使用四个PCI-Express通道，这意味着比SATA Express的两个通道更快的驱动器。此时，消费者可能永远不会看到SATA Express被采用。
