Ko postajajo računalniki manjši, morajo biti tudi komponente strojne opreme, kot so pogoni za shranjevanje. Uvedba pogonov SSD je omogočila tanjše zasnove, kot so ultrabooki, vendar je to bilo v nasprotju s standardnim vmesnikom SATA.
Vmesnik mSATA je bil zasnovan za ustvarjanje kartice s tankim profilom, ki bi lahko delovala z vmesnikom SATA. Nova težava se je pojavila, ko so standardi SATA 3.0 omejili zmogljivost SSD diskov. Za odpravo teh težav je bilo treba razviti novo obliko vmesnika za kompaktne kartice.
Novi vmesnik, prvotno imenovan NGFF (Next Generation Form Factor), je bil standardiziran v vmesnik pogona M.2 v skladu s specifikacijami SATA različice 3.2.
Višje hitrosti
Medtem ko je velikost dejavnik pri razvoju vmesnika, je hitrost pogona enako kritična. Specifikacije SATA 3.0 so omejile realno pasovno širino SSD-ja na vmesniku pogona na približno 600 MB/s, kar je doseglo veliko pogonov. Specifikacije SATA 3.2 so uvedle nov mešani pristop za vmesnik M.2, tako kot pri SATA Express.
V bistvu lahko nova kartica M.2 uporablja obstoječe specifikacije SATA 3.0 in je omejena na 600 MB/s. Ali pa lahko uporablja PCI-Express, ki zagotavlja pasovno širino 1 GB/s po trenutnih standardih PCI-Express 3.0. Hitrost 1 GB/s je za en pas PCI-Express, vendar je mogoče uporabiti več pasov. V skladu s specifikacijo M.2 SSD je mogoče uporabiti do štiri pasove. Uporaba dveh pasov bi teoretično zagotovila 2,0 GB/s, štiri pasove pa do 4,0 GB/s.
Z morebitno izdajo PCI-Express 4.0 bi se te hitrosti dejansko podvojile. Izdaja PCI-Express 5.0 leta 2017 se je pasovna širina povečala na 32 GT/s, s 63 GB/s v 16-pasovni konfiguraciji. PCI-Express 6.0 (2019) je še enkrat podvojil pasovno širino na 64 GT/s, kar omogoča 126 GB/s v vsako smer.
Vsi sistemi ne dosegajo teh hitrosti. Pogon M.2 in vmesnik morata biti nastavljena v istem načinu. Vmesnik M.2 uporablja stari način SATA ali novejše načine PCI-Express. Pogon izbere, katerega bo uporabil.
Na primer, pogon M.2, zasnovan s starim načinom SATA, je omejen na 600 MB/s. Medtem ko je pogon M.2 združljiv s PCI-Express do štirih pasov (x4), računalnik uporablja samo dva pasova (x2). Rezultat tega je največja hitrost 2,0 GB/s. Če želite doseči največjo možno hitrost, preverite, kaj podpira pogon in računalnik ali matična plošča.
Manjše in večje velikosti
Eden od ciljev zasnove pogona M.2 je bil zmanjšati celotno velikost pomnilniške naprave. To je bilo doseženo na enega od več načinov. Najprej so bile kartice ožje kot v prejšnjem faktorju oblike mSATA. Kartice M.2 so široke 22 mm v primerjavi s 30 mm mSATA. Kartice so tudi krajše, saj so dolge 30 mm, v primerjavi s 50 mm mSATA. Razlika je v tem, da kartice M.2 podpirajo daljše dolžine do 110 mm. To pomeni, da so lahko ti diski večji, kar zagotavlja več prostora za čipe in s tem večjo kapaciteto.
Poleg dolžine in širine kartic obstaja možnost za enostranske ali dvostranske M.2 plošče. Enostranske plošče zagotavljajo tanek profil in so uporabne za ultra tanke prenosnike. Dvostranska plošča omogoča namestitev dvakrat več čipov na ploščo M.2, kar omogoča večjo kapaciteto shranjevanja. To je uporabno za kompaktne namizne aplikacije, kjer prostor ni tako pomemben.
Težava je v tem, da morate poleg prostora za dolžino kartice vedeti, kakšen konektor M.2 je na računalniku. Večina prenosnikov uporablja samo enostranski priključek, kar pomeni, da prenosniki ne morejo uporabljati dvostranskih kartic M.2.
Načini ukazov
Že več kot desetletje SATA omogoča shranjevanje v operacijo plug-and-play. To je posledica preprostega vmesnika in ukazne strukture AHCI (Advanced Host Controller Interface).
AHCI je način, kako računalniki sporočajo navodila s pomnilniškimi napravami. Vgrajen je v vse sodobne operacijske sisteme in ne zahteva namestitve dodatnih gonilnikov pri dodajanju novih pogonov.
AHCI je bil razvit v dobi, ko so imeli trdi diski omejeno sposobnost obdelave navodil zaradi fizične narave glav pogona in plošč. Zadostovala je ena sama čakalna vrsta ukazov z 32 ukazi. Težava je v tem, da današnji pogoni SSD zmorejo veliko več, vendar so še vedno omejeni z gonilniki AHCI.
Ukazna struktura in gonilniki NVMe (Non-Volatile Memory Express) so bili razviti za odpravo tega ozkega grla in izboljšanje zmogljivosti. Namesto uporabe ene čakalne vrste ukazov ponuja do 65.536 čakalnih vrst ukazov, z do 65.536 ukazi na čakalno vrsto. To omogoča bolj vzporedno obdelavo zahtev za branje in pisanje pomnilnika, kar poveča zmogljivost v primerjavi z ukazno strukturo AHCI.
Čeprav je to super, obstaja majhen problem. AHCI je vgrajen v vse sodobne operacijske sisteme, NVMe pa ne. Gonilnike je treba namestiti poleg obstoječih operacijskih sistemov, da kar najbolje izkoristite pogone. To je težava mnogih starejših operacijskih sistemov.
Specifikacija pogona M.2 omogoča enega od obeh načinov. To omogoča lažjo prilagoditev novega vmesnika z obstoječimi računalniki in tehnologijami. Ko se podpora za ukazno strukturo NVMe izboljšuje, se lahko isti pogoni uporabljajo s tem novim ukaznim načinom. Vendar je za preklapljanje med obema načinoma treba ponovno formatirati pogone.
Izboljšana poraba energije
Mobilni računalnik ima omejen čas delovanja glede na velikost njegovih baterij in moč, ki jo porabijo njegove komponente. Pogoni SSD zmanjšajo porabo energije komponente za shranjevanje, vendar je še prostor za izboljšave.
Ker je vmesnik M.2 SSD del specifikacije SATA 3.2, vključuje druge funkcije poleg vmesnika. To vključuje novo funkcijo, imenovano DevSleep. Ker je več sistemov zasnovanih tako, da preidejo v način mirovanja, ko so zaprti ali izklopljeni, namesto da bi se popolnoma izklopili, je baterija nenehno prazna, da nekateri podatki ostanejo aktivni za hitro obnovitev, ko se naprava zbudi. DevSleep zmanjša količino energije, ki jo porabijo naprave, tako da ustvari novo stanje nižje porabe. To bi moralo podaljšati čas delovanja za računalnike, ki so prestavljeni v način mirovanja.
Težave pri zagonu
Vmesnik M.2 je napredek pri shranjevanju in zmogljivosti računalnika. Računalniki morajo za najboljšo zmogljivost uporabljati vodilo PCI-Express. V nasprotnem primeru deluje enako kot kateri koli obstoječi pogon SATA 3.0. To se ne zdi nič posebnega, vendar je težava mnogih prvih matičnih plošč, ki uporabljajo to funkcijo.
SSD pogoni nudijo najboljšo izkušnjo, če se uporabljajo kot korenski ali zagonski pogon. Težava je v tem, da ima obstoječa programska oprema Windows težavo s številnimi pogoni, ki se zaganjajo z vodila PCI-Express namesto s SATA. To pomeni, da pogon M.2, ki uporablja PCI-Express, ne bo primarni pogon, kjer so nameščeni operacijski sistem ali programi. Rezultat je hiter podatkovni pogon, ne pa tudi zagonski pogon.
Te težave nimajo vsi računalniki in operacijski sistemi. Apple je na primer razvil macOS (ali OS X) za uporabo vodila PCI-Express za korenske particije. To je zato, ker je Apple preklopil svoje pogone SSD na PCI-Express v MacBook Air 2013, preden so bile specifikacije M.2 dokončane. Microsoft je posodobil Windows 10, da podpira nove pogone PCI-Express in NVMe. Starejše različice sistema Windows morda delujejo tudi, če je strojna oprema podprta in so nameščeni zunanji gonilniki.
Kako lahko z uporabo M.2 odstranite druge funkcije
Drugo zaskrbljujoče področje, zlasti pri namiznih matičnih ploščah, se nanaša na to, kako je vmesnik M.2 povezan s preostalim računalniškim sistemom. Med procesorjem in preostalim delom računalnika je omejeno število pasov PCI-Express. Če želite uporabiti režo za kartico M.2, združljivo s PCI-Express, mora proizvajalec matične plošče odstraniti te pasove PCI-Express stran od drugih komponent v sistemu.
Velika skrb je, kako so ti pasovi PCI-Express razdeljeni med naprave na ploščah. Nekateri proizvajalci si na primer pasove PCI-Express delijo z vrati SATA. Tako lahko uporaba reže za pogon M.2 porabi več kot štiri reže SATA. V drugih primerih lahko M.2 deli te pasove z drugimi razširitvenimi režami PCI-Express.
Preverite, kako je plošča zasnovana, da se prepričate, da M.2 ne bo motil morebitne uporabe drugih trdih diskov SATA, pogonov DVD, pogonov Blu-ray ali drugih razširitvenih kartic.
