Pe măsură ce computerele devin mai mici, la fel trebuie să facă și componentele hardware, cum ar fi unitățile de stocare. Introducerea unităților SSD a permis modele mai subțiri, cum ar fi Ultrabook-urile, dar acest lucru a intrat în conflict cu interfața SATA standard din industrie.
Interfața mSATA a fost concepută pentru a crea un card cu profil subțire care ar putea interacționa cu interfața SATA. O nouă problemă a apărut când standardele SATA 3.0 au limitat performanța SSD-urilor. A trebuit dezvoltată o nouă formă de interfață de card compact pentru a corecta aceste probleme.
Denumită inițial NGFF (Next Generation Form Factor), noua interfață a fost standardizată în interfața unității M.2 conform specificațiilor SATA versiunea 3.2.
Viteze mai mari
În timp ce dimensiunea este un factor în dezvoltarea unei interfețe, viteza unității este la fel de critică. Specificațiile SATA 3.0 au limitat lățimea de bandă din lumea reală a unui SSD pe interfața unității la aproximativ 600 MB/s, la care au atins multe unități. Specificațiile SATA 3.2 au introdus o nouă abordare mixtă pentru interfața M.2, așa cum a făcut cu SATA Express.
În esență, un nou card M.2 poate folosi specificațiile SATA 3.0 existente și poate fi limitat la 600 MB/s. Sau poate folosi PCI-Express, care oferă o lățime de bandă de 1 GB/s conform standardelor actuale PCI-Express 3.0. Acea viteză de 1 GB/s este pentru o singură bandă PCI-Express, dar este posibil să folosiți mai multe benzi. Conform specificației M.2 SSD, pot fi utilizate până la patru benzi. Folosirea a două benzi ar oferi, teoretic, 2,0 GB/s, în timp ce patru benzi ar oferi până la 4,0 GB/s.
Cu eventuala lansare a PCI-Express 4.0, aceste viteze s-ar dubla efectiv. Lansarea PCI-Express 5.0 în 2017 a înregistrat o creștere a lățimii de bandă la 32 GT/s, cu 63 GB/s într-o configurație cu 16 benzi. PCI-Express 6.0 (2019) a înregistrat o altă dublare a lățimii de bandă la 64 GT/s, permițând 126 GB/s în fiecare direcție.
Nu toate sistemele ating aceste viteze. Unitatea M.2 și interfața trebuie configurate în același mod. Interfața M.2 folosește fie modul vechi SATA, fie modurile mai noi PCI-Express. Unitatea selectează pe care să o folosească.
De exemplu, o unitate M.2 proiectată cu modul vechi SATA este limitată la 600 MB/s. În timp ce unitatea M.2 este compatibilă cu PCI-Express până la patru benzi (x4), computerul folosește doar două benzi (x2). Acest lucru are ca rezultat viteze maxime de 2,0 GB/s. Pentru a obține cea mai mare viteză posibilă, verificați ce suportă unitatea și computerul sau placa de bază.
Dimensiuni mai mici și mai mari
Unul dintre obiectivele designului unității M.2 a fost reducerea dimensiunii totale a dispozitivului de stocare. Acest lucru a fost realizat într-unul din mai multe moduri. În primul rând, cardurile au fost făcute mai înguste decât în factorul de formă anterior mSATA. Cardurile M.2 au o lățime de 22 mm, comparativ cu 30 mm ale mSATA. Cardurile sunt, de asemenea, mai scurte ca lungime, cu 30 mm lungime, comparativ cu 50 mm ale mSATA. Diferența este că cardurile M.2 acceptă lungimi mai mari de până la 110 mm. Aceasta înseamnă că aceste unități pot fi mai mari, ceea ce oferă mai mult spațiu pentru cipuri și, prin urmare, capacități mai mari.
Pe lângă lungimea și lățimea cărților, există opțiunea pentru plăci M.2 cu o singură față sau cu două fețe. Plăcile cu o singură față oferă un profil subțire și sunt utile pentru laptopurile ultra-subțiri. O placă cu două fețe permite instalarea de două ori mai multe cipuri pe o placă M.2, permițând capacități de stocare mai mari. Acest lucru este util pentru aplicațiile desktop compacte unde spațiul nu este la fel de critic.
Problema este că trebuie să fii conștient de ce fel de conector M.2 este pe computer, în plus față de spațiul pentru lungimea cardului. Majoritatea laptopurilor folosesc doar un conector cu o singură față, ceea ce înseamnă că laptopurile nu pot folosi carduri M.2 cu două fețe.
Moduri de comandă
De mai bine de un deceniu, SATA a făcut din stocare o operațiune plug-and-play. Acest lucru se datorează interfeței simple și structurii de comandă AHCI (Advanced Host Controller Interface).
AHCI este modul în care computerele comunică instrucțiunile cu dispozitivele de stocare. Este încorporat în toate sistemele de operare moderne și nu necesită instalarea de drivere suplimentare atunci când adăugați unități noi.
AHCI a fost dezvoltat într-o epocă în care hard disk-urile aveau o capacitate limitată de a procesa instrucțiuni din cauza naturii fizice a capetelor de unitate și a platourilor. O singură coadă de comenzi cu 32 de comenzi a fost suficientă. Problema este că unitățile SSD de astăzi fac mult mai mult, dar sunt încă restricționate de driverele AHCI.
Structura de comandă NVMe (Non-Volatile Memory Express) și driverele au fost dezvoltate pentru a elimina acest blocaj și pentru a îmbunătăți performanța. În loc să folosească o singură coadă de comenzi, oferă până la 65.536 de cozi de comenzi, cu până la 65.536 de comenzi pe coadă. Acest lucru permite o procesare mai paralelă a cererilor de citire și scriere a stocării, ceea ce crește performanța asupra structurii de comandă AHCI.
Deși acest lucru este grozav, există o mică problemă. AHCI este încorporat în toate sistemele de operare moderne, dar NVMe nu este. Driverele trebuie instalate peste sistemele de operare existente pentru a profita la maximum de unități. Aceasta este o problemă pentru multe sisteme de operare mai vechi.
Specificația unității M.2 permite oricare dintre cele două moduri. Acest lucru facilitează adoptarea noii interfețe cu computerele și tehnologiile existente. Pe măsură ce suportul pentru structura de comandă NVMe se îmbunătățește, aceleași unități pot fi utilizate cu acest nou mod de comandă. Cu toate acestea, comutarea între cele două moduri necesită reformatarea unităților.
Consum de energie îmbunătățit
Un computer mobil are o durată de funcționare limitată în funcție de dimensiunea bateriilor și de puterea consumată de componente. Unitățile SSD reduc consumul de energie al componentei de stocare, dar există loc de îmbunătățiri.
Deoarece interfața SSD M.2 face parte din specificația SATA 3.2, include și alte funcții dincolo de interfață. Aceasta include o nouă caracteristică numită DevSleep. Pe măsură ce mai multe sisteme sunt proiectate să intre în modul de repaus când sunt închise sau oprite, mai degrabă decât să se oprească complet, există o consumare constantă a bateriei pentru a menține unele date active pentru o recuperare rapidă atunci când dispozitivul este trezit. DevSleep reduce cantitatea de energie utilizată de dispozitive prin crearea unei noi stări de putere mai scăzută. Acest lucru ar trebui să prelungească timpul de funcționare pentru computerele care sunt puse în modul de repaus.
Probleme la pornire
Interfața M.2 este un progres în stocarea și performanța computerelor. Calculatoarele trebuie să utilizeze magistrala PCI-Express pentru a obține cele mai bune performanțe. În caz contrar, rulează la fel ca orice unitate SATA 3.0 existentă. Acest lucru nu pare a fi mare lucru, dar este o problemă cu multe dintre primele plăci de bază care folosesc această funcție.
Unitățile SSDoferă cea mai bună experiență atunci când sunt utilizate ca unitate rădăcină sau de pornire. Problema este că software-ul Windows existent are o problemă cu multe unități care pornesc din magistrala PCI-Express, mai degrabă decât de pe SATA. Aceasta înseamnă că a avea o unitate M.2 care utilizează PCI-Express nu va fi unitatea principală în care sunt instalate sistemul de operare sau programele. Rezultatul este o unitate de date rapidă, dar nu și unitatea de pornire.
Nu toate computerele și sistemele de operare au această problemă. De exemplu, Apple a dezvoltat macOS (sau OS X) pentru a utiliza magistrala PCI-Express pentru partițiile rădăcină. Acest lucru se datorează faptului că Apple și-a schimbat unitățile SSD la PCI-Express în MacBook Air din 2013, înainte ca specificațiile M.2 să fie finalizate. Microsoft a actualizat Windows 10 pentru a suporta noile unități PCI-Express și NVMe. Versiunile mai vechi de Windows pot funcționa și dacă hardware-ul este acceptat și sunt instalate drivere externe.
Cum se poate elimina alte funcții prin utilizarea M.2
Un alt domeniu de îngrijorare, în special cu plăcile de bază desktop, se referă la modul în care interfața M.2 este conectată la restul sistemului informatic. Există un număr limitat de benzi PCI-Express între procesor și restul computerului. Pentru a utiliza un slot pentru card M.2 compatibil PCI-Express, producătorul plăcii de bază trebuie să ia acele benzi PCI-Express departe de celel alte componente ale sistemului.
Modul în care acele benzi PCI-Express sunt împărțite între dispozitivele de pe plăci este o preocupare majoră. De exemplu, unii producători împart benzile PCI-Express cu porturi SATA. Astfel, utilizarea slotului de unitate M.2 poate consuma mai mult de patru sloturi SATA. În alte cazuri, M.2 poate partaja acele benzi cu alte sloturi de expansiune PCI-Express.
Verificați cum este proiectată placa pentru a vă asigura că M.2 nu va interfera cu utilizarea potențială a altor hard disk-uri SATA, unități DVD, unități Blu-ray sau alte carduri de expansiune.
