Datoriem kļūstot mazākiem, jāsamazina arī aparatūras komponenti, piemēram, atmiņas diskdziņi. Cietvielu disku ieviešana ļāva izmantot plānākus dizainus, piemēram, Ultrabooks, taču tas bija pretrunā nozares standarta SATA interfeisam.
MSATA saskarne tika izstrādāta, lai izveidotu plānu profila karti, kas varētu mijiedarboties ar SATA interfeisu. Jauna problēma radās, kad SATA 3.0 standarti ierobežoja SSD veiktspēju. Lai novērstu šīs problēmas, bija jāizstrādā jauna veida kompakto karšu saskarne.
Sākotnēji saukta par NGFF (Next Generation Form Factor), jaunais interfeiss ir standartizēts M.2 diskdziņa interfeisā saskaņā ar SATA versijas 3.2 specifikācijām.
Ātrāks ātrums
Lai gan izmērs ir interfeisa izstrādes faktors, diskdziņa ātrums ir vienlīdz kritisks. SATA 3.0 specifikācijas ierobežoja SSD reālās joslas platumu diskdziņa interfeisā līdz aptuveni 600 MB/s, ko daudzi diskdziņi ir sasnieguši. SATA 3.2 specifikācijas ieviesa jaunu jauktu pieeju M.2 interfeisam, tāpat kā ar SATA Express.
Būtībā jaunā M.2 karte var izmantot esošās SATA 3.0 specifikācijas un būt ierobežota līdz 600 MB/s. Vai arī tas var izmantot PCI-Express, kas nodrošina joslas platumu 1 GB/s saskaņā ar pašreizējiem PCI-Express 3.0 standartiem. Šis 1 GB/s ātrums ir paredzēts vienai PCI-Express joslai, taču ir iespējams izmantot vairākas joslas. Saskaņā ar M.2 SSD specifikāciju var izmantot līdz četrām joslām. Divu joslu izmantošana teorētiski nodrošinātu 2,0 GB/s, savukārt četras joslas nodrošinātu līdz 4,0 GB/s.
Pēc PCI-Express 4.0 izlaišanas šie ātrumi faktiski dubultosies. PCI-Express 5 izlaišana.0 2017. gadā joslas platums palielinājās līdz 32 GT/s ar 63 GB/s 16 joslu konfigurācijā. PCI-Express 6.0 (2019) piedzīvoja vēl vienu dubulto joslas platumu līdz 64 GT/s, ļaujot 126 GB/s katrā virzienā.
Ne visas sistēmas sasniedz šo ātrumu. M.2 diskdzinis un interfeiss ir jāiestata vienā režīmā. M.2 interfeiss izmanto vai nu mantoto SATA režīmu, vai jaunākos PCI-Express režīmus. Disks izvēlas, kuru izmantot.
Piemēram, M.2 diskdzinis, kas izstrādāts ar SATA mantoto režīmu, ir ierobežots līdz 600 MB/s. Lai gan M.2 diskdzinis ir saderīgs ar PCI-Express līdz četrām joslām (x4), dators izmanto tikai divas joslas (x2). Tādējādi maksimālais ātrums ir 2,0 GB/s. Lai iegūtu pēc iespējas lielāku ātrumu, pārbaudiet, ko atbalsta disks un dators vai mātesplate.
Mazāki un lielāki izmēri
Viens no M.2 diskdziņa dizaina mērķiem bija samazināt atmiņas ierīces kopējo izmēru. Tas tika panākts vienā no vairākiem veidiem. Pirmkārt, kartes tika izgatavotas šaurākas nekā iepriekšējā mSATA formas faktorā. M.2 kartes ir 22 mm platas, salīdzinot ar 30 mm mSATA. Kartes ir arī īsākas - 30 mm garas, salīdzinot ar 50 mm mSATA. Atšķirība ir tāda, ka M.2 kartes atbalsta garākus līdz 110 mm. Tas nozīmē, ka šie diskdziņi var būt lielāki, kas nodrošina vairāk vietas mikroshēmām un līdz ar to arī lielāku jaudu.
Papildus karšu garumam un platumam ir iespēja izmantot vienpusējus vai abpusējus M.2 dēļus. Vienpusējās plates nodrošina plānu profilu un ir noderīgas īpaši plāniem klēpjdatoriem. Divpusējā plāksne ļauj uz M.2 plates uzstādīt divreiz vairāk mikroshēmu, tādējādi nodrošinot lielāku uzglabāšanas jaudu. Tas ir noderīgi kompaktām galddatoru lietojumprogrammām, kur vieta nav tik svarīga.
Problēma ir tāda, ka papildus kartes garumam jums ir jāzina, kāda veida M.2 savienotājs ir datorā. Lielākajai daļai klēpjdatoru tiek izmantots tikai vienpusējs savienotājs, kas nozīmē, ka klēpjdatoros nevar izmantot abpusējas M.2 kartes.
Komandu režīmi
Vairāk nekā desmit gadus SATA ir padarījusi krātuvi par plug-and-play darbību. Tas ir saistīts ar vienkāršu interfeisu un AHCI (Advanced Host Controller Interface) komandu struktūru.
AHCI ir veids, kā datori sazinās instrukcijas ar atmiņas ierīcēm. Tā ir iebūvēta visās modernajās operētājsistēmās, un, pievienojot jaunus diskus, nav jāinstalē papildu draiveri.
AHCI tika izstrādāts laikmetā, kad cietajiem diskiem bija ierobežota spēja apstrādāt instrukcijas diskdziņu galviņu un šķīvju fiziskā rakstura dēļ. Pietika ar vienu komandu rindu ar 32 komandām. Problēma ir tā, ka mūsdienu cietvielu diskdziņi spēj daudz vairāk, taču tos joprojām ierobežo AHCI draiveri.
NVMe (negaistošās atmiņas ekspress) komandu struktūra un draiveri tika izstrādāti, lai novērstu šo vājo vietu un uzlabotu veiktspēju. Tā vietā, lai izmantotu vienu komandu rindu, tā nodrošina līdz 65 536 komandu rindām ar līdz 65 536 komandām katrā rindā. Tas ļauj paralēlāk apstrādāt krātuves lasīšanas un rakstīšanas pieprasījumus, kas uzlabo veiktspēju, izmantojot AHCI komandu struktūru.
Lai gan tas ir lieliski, pastāv neliela problēma. AHCI ir iebūvēts visās mūsdienu operētājsistēmās, bet NVMe nav. Draiveri ir jāinstalē papildus esošajām operētājsistēmām, lai maksimāli izmantotu disku iespējas. Tā ir problēma daudzām vecākām operētājsistēmām.
M.2 diskdziņa specifikācija pieļauj vienu no diviem režīmiem. Tas atvieglo jaunās saskarnes ieviešanu esošajos datoros un tehnoloģijās. Uzlabojoties atbalstam NVMe komandu struktūrai, tos pašus diskus var izmantot ar šo jauno komandu režīmu. Tomēr, lai pārslēgtos starp diviem režīmiem, diskdziņi ir jāpārformatē.
Uzlabots enerģijas patēriņš
Mobilajam datoram ir ierobežots darbības laiks, pamatojoties uz tā akumulatoru lielumu un komponentu patērēto jaudu. Cietvielu diskdziņi samazina krātuves komponenta enerģijas patēriņu, taču ir iespējas uzlabot.
Tā kā M.2 SSD interfeiss ir daļa no SATA 3.2 specifikācijas, tajā ir iekļautas arī citas funkcijas ārpus saskarnes. Tas ietver jaunu funkciju DevSleep. Tā kā vairāk sistēmu ir paredzētas pārslēgšanās miega režīmā, kad ierīce ir aizvērta vai izslēgta, nevis pilnībā izslēdzas, akumulators pastāvīgi tiek patērēts, lai daži dati būtu aktīvi, lai ātri atgūtu ierīci, kad ierīce tiek pamodināta. DevSleep samazina ierīču patērētās jaudas daudzumu, izveidojot jaunu zemākas jaudas stāvokli. Tam vajadzētu pagarināt darbības laiku datoriem, kas ir ieslēgti miega režīmā.
Sāknēšanas problēmas
M.2 interfeiss ir sasniegums datoru uzglabāšanas un veiktspējas jomā. Datoriem ir jāizmanto PCI-Express kopne, lai nodrošinātu vislabāko veiktspēju. Pretējā gadījumā tas darbojas tāpat kā jebkurš esošais SATA 3.0 disks. Tas nešķiet liels darījums, taču tā ir problēma daudzām pirmajām mātesplatēm, kas izmanto šo funkciju.
SSD diskdziņi nodrošina vislabāko pieredzi, ja tos izmanto kā saknes vai sāknēšanas disku. Problēma ir tāda, ka esošajai Windows programmatūrai ir problēma ar daudziem diskdziņiem, kas tiek palaisti no PCI-Express kopnes, nevis no SATA. Tas nozīmē, ka M.2 disks, kas izmanto PCI-Express, nebūs galvenais disks, kurā tiks instalēta operētājsistēma vai programmas. Rezultāts ir ātrs datu diskdzinis, bet ne sāknēšanas disks.
Šī problēma nav sastopama visos datoros un operētājsistēmās. Piemēram, Apple ir izstrādājis macOS (vai OS X), lai izmantotu PCI-Express kopni saknes nodalījumiem. Tas ir tāpēc, ka Apple pārslēdza savus SSD diskus uz PCI-Express 2013. gada MacBook Air - pirms M.2 specifikāciju pabeigšanas. Microsoft ir atjauninājusi Windows 10, lai atbalstītu jaunos PCI-Express un NVMe diskus. Var darboties arī vecākas Windows versijas, ja tiek atbalstīta aparatūra un instalēti ārējie draiveri.
Kā, izmantojot M.2, var noņemt citas funkcijas
Vēl viena problēma, jo īpaši attiecībā uz galddatoru mātesplatēm, attiecas uz to, kā M.2 saskarne ir savienota ar pārējo datorsistēmu. Starp procesoru un pārējo datoru ir ierobežots skaits PCI-Express joslu. Lai izmantotu ar PCI-Express saderīgu M.2 kartes slotu, mātesplates ražotājam šīs PCI-Express joslas ir jānoņem no citiem sistēmas komponentiem.
Tas, kā šīs PCI-Express joslas ir sadalītas starp ierīcēm uz paneļiem, rada lielas bažas. Piemēram, daži ražotāji koplieto PCI-Express joslas ar SATA portiem. Tādējādi M.2 diskdziņa slota izmantošana var patērēt vairāk nekā četrus SATA slotus. Citos gadījumos M.2 var koplietot šīs joslas ar citiem PCI-Express paplašināšanas slotiem.
Pārbaudiet, kā plate ir izstrādāta, lai pārliecinātos, ka M.2 netraucēs citu SATA cieto disku, DVD disku, Blu-ray disku vai citu paplašināšanas karšu iespējamo izmantošanu.
