Eftersom datorer, särskilt bärbara datorer, fortsätter att bli mindre, behöver komponenter som lagringsenheter också få motsvarande mindre. Med introduktionen av solid state-enheter blev det lite lättare att placera dem i någonsin tunnare mönster som Ultrabooks, men problemet fortsatte sedan att använda SATA-gränssnittet för industristandard. Så småningom var mSATA-gränssnittet utformat för att skapa ett tunt profilkort som fortfarande kan interagera med SATA-gränssnittet. Problemet är nu att SATA 3.0-standarderna begränsar prestanda för SSD-enheter. För att korrigera dessa problem måste en ny form av kompakt kortgränssnitt utvecklas. Ursprungligen kallat NGFF (Next Generation Form Factor) har det nya gränssnittet äntligen standardiserats i det nya M.2-drivgränssnittet enligt SATA version 3.2-specifikationerna.
Snabbare hastigheter
Medan storleken givetvis är en faktor för att utveckla det nya gränssnittet, är frekvenserna på enheterna lika kritiska. SATA 3.0-specifikationerna begränsade den verkliga bandbredden på en SSD på diskgränssnittet till cirka 600 MB / s, något som många enheter nu har nått. SATA 3.2-specifikationerna introducerade ett nytt blandat tillvägagångssätt för M.2-gränssnittet precis som det gjorde med SATA Express. I grund och botten kan ett nytt M.2-kort använda antingen befintliga SATA 3.0-specifikationer och begränsas till 600MB / s eller det kan istället välja att använda PCI-Express som ger en bandbredd på 1GB / s under den nuvarande PCI-Express 3.0 standarder. Nu är 1GB / s-hastigheten för en enda PCI-Express-lane. Det är möjligt att använda flera banor och enligt M.2 SSD-specifikationen kan upp till fyra banor användas. Att använda två banor skulle ge 2,0 GB / s medan fyra banor kan ge upp till 4,0 GB / s. Med den slutliga versionen av PCI-Express 4.0 skulle dessa hastigheter fördubblas.
Nu kommer inte alla system att nå dessa hastigheter. M.2-enheten och gränssnittet på datorn måste ställas in i samma läge. M.2-gränssnittet är utformat för att använda antingen äldre SATA-läge eller de nya PCI-Express-lägena, men enheten väljer vilken som ska användas. Till exempel kommer en M.2-enhet som är konstruerad med SATA-arvsläge att begränsas till den hastigheten på 600 MB / s. Nu kan M.2-enheten vara kompatibel med PCI-Express upp till 4 banor (x4) men datorn använder bara två banor (x2). Detta skulle resultera i maxhastigheter på bara 2,0 GB / s. För att du ska få bästa möjliga hastighet måste du kontrollera både vilken enhet som har datorn och moderkortet.
Mindre och större storlekar
Ett av målen med M.2-drivdesignen var att minska den totala storleken på lagringsenheten. Detta uppnås på ett av flera olika sätt. Först gjorde de korten smalare än föregående mSATA-formfaktor. M.2-kort är bara 22mm breda jämfört med 30mm mSATA. Korten kan också kortas som bara 30mm lång jämfört med 50mm mSATA. Skillnaden är att M.2-korten också stöder längre längder upp till 110mm vilket innebär att det faktiskt kan vara större vilket ger mer utrymme för chips och därmed högre kapacitet.
Förutom kortens längd och bredd finns det också möjlighet för antingen ensidiga eller dubbelsidiga M.2 brädor. Varför de två olika tjocklekarna? Tja, ensidiga brädor ger en mycket tunn profil och är användbara för ultratunna bärbara datorer. En dubbelsidig styrelse tillåter å andra sidan dubbelt så många chips att installeras på ett M.2-kort för större lagringskapacitet, vilket är användbart för kompakta skrivbordsapplikationer där utrymme inte är lika kritiskt. Problemet är att du måste vara medveten om vilken typ av M.2-kontakt som finns på datorn förutom plats för kortets längd. De flesta bärbara datorer använder endast en ensidig kontakt vilket innebär att de inte kan använda dubbelsidiga M.2-kort.
Kommandotillstånd
I mer än ett decennium har SATA lagrats för datorer plug-and-play. Detta är tack vare det mycket enkla att använda gränssnittet men också på grund av kommandostrukturen AHCI (Advanced Host Controller Interface). Det här är ett sätt att datorn kan kommunicera instruktioner med lagringsenheterna. Den är inbyggd i alla moderna operativsystem och kräver inte att ytterligare drivrutiner installeras i operativsystemet när vi lägger till nya enheter. Det har fungerat bra men det utvecklades i hårddiskens era som har en begränsad förmåga att bearbeta instruktioner på grund av den fysiska karaktären hos drivhuvudet och skivorna. En enda kommandokö med 32 kommandon var tillräcklig. Problemet är att solid state-enheter kan göra så mycket mer, men är begränsade av AHCI-drivrutinerna.
För att eliminera denna flaskhals och förbättra prestanda utvecklades kommandostrukturen och drivrutinerna för NVMe (Non-Volatile Memory Express) som ett sätt att eliminera detta problem för solid state-enheter. I stället för att använda en enda kommandokö, ger den upp till 65 536 kommandoköer med upp till 65 536 kommandon per kö. Detta möjliggör en mer parallell bearbetning av lagringsläsnings- och skrivförfrågningarna som kommer att bidra till att öka prestanda över AHCI-kommandostrukturen.
Medan det här är bra är det lite av ett problem. AHCI är inbyggd i alla moderna operativsystem men NVMe är inte. För att få ut det mesta möjliga av drivrutinerna måste drivrutiner installeras ovanpå de befintliga operativsystemen för att använda det här nya kommandotillståndet. Det är ett problem för många människor på äldre operativsystem. Tack vare M.2-drivspecifikationen kan du använda de två lägena. Detta gör det enklare att anta det nya gränssnittet med befintliga datorer och tekniker genom att använda kommandostrukturen AHCI.Då stöd för NVMe-kommandostrukturen förbättras i mjukvaran, kan samma enheter användas med det här nya kommandotillståndet. Varna bara att växling mellan de två lägena kräver att enheterna omformas.
Förbättrad strömförbrukning
Mobila datorer har begränsade körtider baserat på storleken på sina batterier och kraften som dragits av de olika komponenterna. Solid State-enheter gav vissa signifikanta minskningar av lagringskomponentens energiförbrukning så att de har förbättrat batterilivslängd men det finns utrymme för förbättringar. Eftersom M.2 SSD-gränssnittet är en del av SATA 3.2-specifikationerna, innehåller den också några andra funktioner utöver gränssnittet. Detta inkluderar en ny funktion som heter DevSleep. Eftersom fler och fler system är utformade för att gå i viloläge när det stängs eller stängs av istället för att driva helt ner, är det konstant att dra på batteriet för att hålla vissa data aktiva för snabb återhämtning när enheterna har vaknat. DevSleep minskar mängden ström som används av enheter som M.2 SSD genom att skapa ett nytt lägre strömtillstånd. Detta bör bidra till att förlänga körtiden för de systemen som läggs i stället för att drivas ner mellan användningarna.
Problemstart
M.2-gränssnittet är ett utmärkt tillskott till datalagring och möjligheten att förbättra prestandan hos våra datorer. Det är dock ett litet problem med det tidiga genomförandet av det. För att få bästa möjliga prestanda från det nya gränssnittet måste datorn använda PCI-Express-bussen, annars kör den precis som alla befintliga SATA 3.0-enheter. Det verkar inte som en stor sak men det är faktiskt ett problem med många av de första moderkorten som använder funktionen. SSD-enheter erbjuder den bästa upplevelsen när de används som root eller boot-enhet. Problemet är att den befintliga Windows-programvaran har ett problem med många enheter som startar från PCI-Express-bussen istället för från SATA. Det betyder att ha en M.2-enhet med PCI-Express samtidigt som den inte är den primära enheten där operativsystemet eller programmen är installerade. Resultatet är en snabb data-enhet, men inte startstationen.
Inte alla datorer och operativsystem har problemet. Till exempel har Apple utvecklat OS X för att använda PCI-Express-bussen för rotpartitioner. Det beror på att Apple bytte SSD-enheter till PCI-Express i 2013 MacBook Air innan M.2-specifikationerna slutfördes. Microsoft har uppdaterat Windows 10 för att fullt ut kunna stödja de nya PCI-Express- och NVMe-enheterna om hårdvaran den körs på kan också. Äldre versioner av Windows kan vara möjliga om hårdvaran stöds och externa drivrutiner installeras.
Hur du använder M.2 kan ta bort andra funktioner
Ett annat problem med skrivbordets moderkort gäller hur M.2-gränssnittet är anslutet till resten av systemet. Du ser att det finns ett begränsat antal PCI-Express-banor mellan processorn och resten av datorn. För att kunna använda en PCI-Express-kompatibel M.2-kortplats måste moderkortstillverkaren ta bort dessa PCI-Express-banor från andra komponenter på systemet. Hur de PCI-Express-banorna delas upp mellan enheterna på brädorna är ett stort problem. Exempelvis delar vissa tillverkare PCI-Express-banorna med SATA-portar. Således kan man använda M.2-drivplatsen uppåt i fyra SATA-slitsar. I andra fall. M.2 kan dela dessa banor med andra PCI-Express-expansionsplatser. Var noga med att kontrollera hur brädet är konstruerat för att se till att du använder M.2 inte stör den potentiella användningen av andra SATA-hårddiskar, DVD- eller Blu-ray-enheter eller andra expansionskort.
