Keďže sa počítače, najmä prenosné počítače, naďalej znižujú, komponenty, ako napríklad pamäťové jednotky, musia byť taktiež dostatočne menšie. So zavedením solid-state diskov sa stalo trochu jednoduchšie umiestniť ich do čoraz tenšieho dizajnu, ako je Ultrabook, ale problém potom pokračoval v používaní priemyselného štandardného rozhrania SATA. Nakoniec bolo rozhranie mSATA navrhnuté tak, aby vytvorilo tenkú profilovú kartu, ktorá by mohla stále komunikovať s rozhraním SATA. Problémom je, že normy SATA 3.0 obmedzujú výkon SSD. Aby sa tieto problémy napravili, mala by sa vyvinúť nová forma kompaktného rozhrania kariet. Pôvodne nazývaný NGFF (Formátový faktor ďalšej generácie), nové rozhranie sa nakoniec štandardizovalo na nové rozhranie rozhrania M.2 podľa špecifikácií verzie 3.2 verzie SATA.
Rýchlejšie rýchlosti
Kým veľkosť je samozrejme faktorom pri vývoji nového rozhrania, rýchlosť diskov je rovnako kritická. Špecifikácie SATA 3.0 obmedzili šírku pásma SSD na rozhraní rozhrania disku na približne 600 MB / s, čím sa dosiahlo množstvo diskov. Špecifikácie SATA 3.2 predstavili nový zmiešaný prístup pre rozhranie M.2 rovnako ako v prípade SATA Express . V podstate môže nová karta M.2 využívať buď existujúce špecifikácie SATA 3.0 a môže byť obmedzená na 600 MB / s, alebo môže namiesto toho zvoliť PCI-Express, ktorý poskytuje šírku pásma 1 GB / s pod súčasným PCI-Express 3.0 normy. Teraz rýchlosť 1 GB / s je pre jednu dráhu PCI-Express. Je možné použiť viac jazdných pruhov a podľa špecifikácie M.2 SSD je možné použiť až štyri pruhy. Použitie dvoch pruhov by poskytlo 2,0 GB / s, zatiaľ čo štyri pruhy môžu poskytnúť až 4,0 GB / s. S prípadným uvoľnením PCI-Express 4.0 by sa tieto rýchlosti zdvojnásobili.
Teraz nie všetky systémy dosiahnu tieto rýchlosti. Pohon a rozhranie M.2 na počítači musia byť nastavené v rovnakom režime. Rozhranie M.2 je navrhnuté tak, aby používalo starší režim SATA alebo novšie režimy PCI-Express, ale disk bude vyberať, ktorý z nich bude používať. Napríklad jednotka M.2 navrhnutá v režime SATA legacy bude obmedzená na rýchlosť 600 MB / s. Teraz jednotka M.2 môže byť kompatibilná s PCI-Express až do 4 pruhov (x4), ale počítač používa iba dva pruhy (x2). To by malo za následok maximálnu rýchlosť len 2,0 GB / s. Aby ste dosiahli maximálnu možnú rýchlosť, budete musieť skontrolovať, čo podporuje disk a počítač alebo základná doska.
Menšie a väčšie veľkosti
Jedným z cieľov návrhu pohonu M.2 bolo zníženie celkovej veľkosti pamäťového zariadenia. To sa dosiahne jedným z niekoľkých rôznych spôsobov. Po prvé, urobili karty užšie ako predchádzajúci formát mSATA . M.2 sú len 22 mm v porovnaní s 30 mm mSATA. Karty je možné skrátiť aj s dĺžkou len 30 mm v porovnaní s 50 mm mSATA. Rozdiel je v tom, že karty M.2 taktiež podporujú dlhšie dĺžky až do 110 mm, čo znamená, že môže byť skutočne väčší, čo poskytuje väčší priestor pre čipy a tým aj väčšie kapacity.
Okrem dĺžky a šírky kariet je tu aj možnosť jednostranných alebo obojstranných dosiek M.2. Prečo sú dve rôzne hrúbky? Jednoduché jednostranné dosky poskytujú veľmi tenký profil a sú užitočné pre ultratenké prenosné počítače. Dvojstranná doska na druhej strane umožňuje dvojnásobnú inštaláciu čipov na doske M.2, ktorá je užitočná pre kompaktné desktopové aplikácie, kde priestor nie je taký kritický. Problém je, že musíte vedieť, aký druh konektora M.2 je na počítači okrem priestoru pre dĺžku karty. Väčšina notebookov bude používať iba jednostranný konektor, čo znamená, že nemôžu používať obojstranné karty M.2.
Režimy príkazov
Už viac ako desať rokov spoločnosť SATA sprístupnila úložisko pre počítače. To je vďaka veľmi jednoduchému rozhraniu, ale aj kvôli príkazovej štruktúre AHCI (Advanced Host Controller Interface). Takýmto spôsobom môže počítač komunikovať so zariadeniami na ukladanie dát. Je integrovaný do všetkých moderných operačných systémov, a preto nevyžaduje, aby boli do operačného systému inštalované ďalšie ovládače, keď pridáme nové jednotky. Pracovalo to skvele, ale bolo vyvinuté v dobe pevných diskov, ktoré majú obmedzenú schopnosť spracovávať pokyny z dôvodu fyzickej povahy pohonných hláv a platní. Bola postačujúca jedna príkazová rada s 32 príkazmi. Problém je v tom, že jednotky SSD môžu robiť toľko viac, ale sú obmedzené ovládačmi AHCI.
S cieľom odstrániť túto prekážku a zlepšiť výkonnosť bola vyvinutá štruktúra a ovládače príkazov NVMe (Non-volatile Memory Express) ako prostriedok na odstránenie tohto problému pre jednotky SSD. Namiesto použitia frontu jedného príkazu poskytuje až 65 536 príkazových frontov s 65 656 príkazmi na frontu. To umožňuje viac paralelného spracovania požiadaviek na čítanie a zápis úložného priestoru, čo pomôže zvýšiť výkonnosť nad štruktúrou príkazu AHCI.
Aj keď je to skvelé, je tu trochu problém. AHCI je integrovaný do všetkých moderných operačných systémov, ale NVMe nie je. Aby bolo možné získať čo najväčší potenciál z diskov, musia byť ovládače nainštalované nad existujúcimi operačnými systémami, aby mohli používať tento nový príkazový režim. To je problém pre mnoho ľudí na starších operačných systémoch. Našťastie špecifikácia pohonu M.2 umožňuje použiť jeden z dvoch režimov. To umožňuje jednoduchšie prijímanie nového rozhrania s existujúcimi počítačmi a technológiami pomocou štruktúry príkazov AHCI. Potom, ako sa do softvéru zlepší podpora pre štruktúru príkazov NVMe, môžu sa v tomto novom príkazovom režime použiť tie isté jednotky. Stačí upozorniť, že prepínanie medzi týmito dvoma režimami bude vyžadovať preformátovanie diskov.
Zvýšená spotreba energie
Mobilné počítače majú obmedzené doby prevádzky založené na veľkosti ich batérií a na výkone napájanom rôznymi komponentmi. Jednotky SSD poskytli určité významné zníženie spotreby energie skladovacej súčasti tak, že majú vylepšenú životnosť batérie, ale je tu priestor na zlepšenie. Vzhľadom k tomu, že rozhranie M.2 SSD je súčasťou špecifikácií SATA 3.2, obsahuje aj ďalšie funkcie okrem rozhrania. To zahŕňa novú funkciu DevSleep. Vzhľadom na to, že stále viac a viac systémov je navrhnutých na zapnutie režimu spánku, keď je zatvorené alebo vypnuté skôr ako úplné vypnutie napájania, batéria sa neustále čerpá, aby niektoré údaje boli aktívne pre rýchle zotavenie pri prebúdzaní zariadení. Zariadenie DevSleep znižuje množstvo energie, ktorú používajú zariadenia ako M.2 SSD, a to vytvorením nového stavu s nižšou spotrebou energie. To by malo pomôcť predĺžiť dobu prevádzky pre spánkové systémy namiesto toho, aby boli medzi jednotlivými spôsobmi používané.
Problémy pri zavádzaní
Rozhranie M.2 je skvelým doplnkom k ukladaniu počítača a schopnosti zlepšovať výkonnosť našich počítačov. Existuje však malý problém s jeho skorou implementáciou. Ak chcete získať najlepší výkon z nového rozhrania, počítač musí používať zbernicu PCI-Express, inak beží rovnako ako všetky existujúce jednotky SATA 3.0. Toto sa nezdá byť veľkým problémom, ale v skutočnosti je problém s mnohými prvými základnými doskami, ktoré túto funkciu používajú. Jednotky SSD ponúkajú najlepšiu skúsenosť, keď sa používajú ako koreňové alebo bootovacie jednotky. Problém spočíva v tom, že existujúci softvér systému Windows má problém s viacerými jednotkami, ktoré sa zavádzajú zo zbernice PCI-Express a nie zo SATA. To znamená, že mať M.2 disk pomocou PCI-Express, zatiaľ čo rýchlo nebude primárnou jednotkou, kde je nainštalovaný operačný systém alebo programy. Výsledkom je rýchly disk, ale nie bootovací disk.
Nie všetky počítače a operačné systémy majú tento problém. Napríklad spoločnosť Apple vyvinula systém OS X na používanie zbernice PCI-Express pre koreňové oddiely. Je to preto, že Apple prepol SSD disky do PCI-Express v roku 2013 MacBook Air pred dokončením špecifikácií M.2. Spoločnosť Microsoft aktualizovala operačný systém Windows 10, aby plne podporovala nové jednotky PCI-Express a NVMe, ak je aj hardvér, na ktorom beží. Staršie verzie systému Windows môžu byť schopné, ak je podporovaný hardvér a nainštalované externé ovládače.
Ako pomocou funkcie M.2 môžete odstrániť ďalšie funkcie
Ďalšou oblasťou, ktorá sa týka hlavne stolných dosiek, je to, že rozhranie M.2 je pripojené k zvyšku systému. Vidíte, že medzi procesorom a zvyškom počítača je obmedzený počet pruhov PCI-Express. Aby ste mohli použiť slot pre karty M.2 kompatibilný s PCI-Express, musí výrobca základnej dosky odovzdať tie jazdné pruhy PCI-Express od iných komponentov v systéme. Ako sú tieto pruhy PCI-Express rozdelené medzi zariadenia na doskách, je veľký problém. Niektorí výrobcovia napríklad zdieľajú pruhy PCI-Express s portami SATA. Použitie zásuvky pohonu M.2 teda môže odviesť štyri SATA zásuvky. V iných prípadoch. M.2 môže zdieľať tieto jazdné pruhy s inými rozširujúcimi slotmi PCI-Express. Nezabudnite skontrolovať, ako je doska navrhnutá, aby ste sa ubezpečili, že používanie M.2 nebude rušiť potenciálne použitie iných pevných diskov SATA, DVD alebo Blu-ray diskov alebo iných rozširujúcich kariet.