Som datamaskiner, spesielt bærbare datamaskiner, fortsetter å bli mindre, trenger komponenter som lagringsstasjoner også å få tilsvarende mindre. Med introduksjonen av solid state-stasjoner ble det litt lettere å plassere dem i stadig tynnere design som Ultrabooks, men problemet fortsatte å bruke SATA-grensesnittet for industristandard. Til slutt ble mSATA-grensesnittet utformet for å skape et tynt profilkort som fortsatt kunne samhandle med SATA-grensesnittet. Problemet er nå at SATA 3.0-standardene begrenser ytelsen til SSD-er. For å rette opp disse problemene, måtte en ny form for kompakt kortgrensesnitt utvikles. Originalt kalt NGFF (Next Generation Form Factor), er det nye grensesnittet endelig standardisert i det nye M.2-drivgrensesnittet i henhold til SATA versjon 3.2 spesifikasjonene.
Raskere hastigheter
Selv om størrelsen selvfølgelig er en faktor i utviklingen av det nye grensesnittet, er hastigheten på stasjonene like kritisk. SATA 3.0-spesifikasjonene begrenset realbandets båndbredde på en SSD på diskgrensesnittet til rundt 600 MB / s, noe som mange stasjoner nå har nådd. SATA 3.2-spesifikasjonene introduserte en ny blandet tilnærming til M.2-grensesnittet akkurat som det gjorde med SATA Express. I utgangspunktet kan et nytt M.2-kort enten bruke de eksisterende SATA 3.0-spesifikasjonene og være begrenset til 600MB / s, eller det kan i stedet velge å bruke PCI-Express som gir en båndbredde på 1GB / s under dagens PCI-Express 3.0 standarder. Nå er 1 GB / s hastighet for en enkelt PCI-Express lane. Det er mulig å bruke flere baner og under M.2 SSD-spesifikasjonen, kan opptil fire baner brukes. Bruke to baner vil gi 2,0 GB / s mens fire baner kan gi opptil 4,0 GB / s. Med den endelige utgivelsen av PCI-Express 4.0 vil disse hastighetene bli doblet.
Nå skal ikke alle systemene nå disse hastighetene. M.2-stasjonen og grensesnittet på datamaskinen må settes opp i samme modus. M.2-grensesnittet er designet for å bruke enten eldre SATA-modus eller nyere PCI-Express-moduser, men stasjonen vil velge hvilken som skal brukes. For eksempel vil en M.2-stasjon utformet med SATA-legemodus være begrenset til 600MB / s-hastigheten. Nå kan M.2-stasjonen være kompatibel med PCI-Express opptil 4 baner (x4), men datamaskinen bruker bare to baner (x2). Dette vil resultere i maksimal hastighet på bare 2,0 GB / s. For å få mest mulig hastighet, må du sjekke både hva stasjonen og datamaskinen eller hovedkortet støtter.
Mindre og større størrelser
Et av målene for M.2-stasjonsdesign var å redusere lagringsenhetens totale størrelse. Dette oppnås på en av flere forskjellige måter. Først gjorde de kortene smalere enn forrige mSATA formfaktor. M.2-kortene er bare 22mm brede sammenlignet med 30mm mSATA. Kortene kan også kortsluttes som bare 30mm lange sammenlignet med 50mm mSATA. Forskjellen er at M.2-kortene også støtter lengre lengder på opptil 110mm, noe som betyr at det faktisk kan være større som gir mer plass til chips og dermed høyere kapasitet.
I tillegg til kortets lengde og bredde er det også mulighet for enten enkelt- eller dobbeltsidig M.2-brett. Hvorfor de to forskjellige tykkelsene? Vel, ensidig plater gir en meget tynn profil og er nyttige for ultratynne bærbare datamaskiner. Et dobbeltsidig bord, derimot, gir dobbelt så mange chips som kan installeres på et M.2-kort for større lagringskapasiteter som er nyttig for kompakte desktop-applikasjoner der rommet ikke er så kritisk. Problemet er at du må være klar over hva slags M.2-kontakt er på datamaskinen, i tillegg til plass for kortets lengde. De fleste bærbare datamaskiner vil bare bruke en enkeltsidig kontakt, noe som betyr at de ikke kan bruke dobbeltsidig M.2-kort.
Kommandomoduser
I mer enn et tiår har SATA lagret for datamaskiner plug and play. Dette er takket være det enkle å bruke grensesnittet, men også på grunn av kommandostrukturen AHCI (Advanced Host Controller Interface). Dette er en måte at datamaskinen kan kommunisere instruksjoner med lagringsenhetene. Den er innebygd i alle de moderne operativsystemene og krever derfor ikke at ytterligere drivere installeres i operativsystemet når vi legger til nye stasjoner. Det har fungert bra, men det ble utviklet i harddiskens epoke som har en begrenset evne til å behandle instruksjoner på grunn av den fysiske karakteren til stasjonshoder og fat. En enkelt kommandokø med 32 kommandoer var tilstrekkelig. Problemet er at solid state-stasjoner kan gjøre så mye mer, men er begrenset av AHCI-driverne.
For å eliminere denne flaskehalsen og forbedre ytelsen ble NVMe (Non-Volatile Memory Express) kommandostrukturen og drivere utviklet som et middel for å eliminere dette problemet for solid state-stasjoner. I stedet for å bruke en enkelt kommandokø, gir den opptil 65 536 kommandokøer med opptil 65 536 kommandoer per kø. Dette muliggjør mer parallell behandling av lagringsleste- og skriveforespørsler som vil bidra til å øke ytelsen over AHCI-kommandostrukturen.
Mens dette er flott, er det litt av et problem. AHCI er innebygd i alle moderne operativsystemer, men NVMe er ikke. For å få mest mulig potensial ut av stasjonene, må drivere installeres på toppen av eksisterende operativsystemer for å bruke denne nye kommandomodus. Det er et problem for mange mennesker på eldre operativsystemer. Heldigvis gjør M.2-stasjonsspesifikasjonen det mulig å bruke begge de to modiene. Dette gjør adopsjon av det nye grensesnittet lettere med eksisterende datamaskiner og teknologier ved å bruke AHCI kommandostrukturen.Da støtten til NVMe-kommandostrukturen blir forbedret i programvaren, kan de samme stasjonene brukes med denne nye kommandomodusen. Bare vær advart om at bytte mellom de to modusene krever at stasjonene blir formatert.
Forbedret strømforbruk
Mobile datamaskiner har begrensede kjøretider basert på størrelsen på deres batterier og strømmen trukket av de ulike komponentene. Solid state-stasjoner ga noen signifikante reduksjoner i energiforbruket til lagerkomponenten slik at de har forbedret batterilevetid, men det er rom for forbedring. Siden M.2 SSD-grensesnittet er en del av SATA 3.2-spesifikasjonene, inneholder den også noen andre funksjoner utover bare grensesnittet. Dette inkluderer en ny funksjon kalt DevSleep. Ettersom flere og flere systemer er utformet for å gå inn i hvilemodus når de er lukket eller slått av, i stedet for å strømme helt ned, er det konstant å trekke på batteriet for å holde noen data aktive for rask gjenoppretting når enhetene er våknet opp. DevSleep reduserer mengden strøm som brukes av enheter som M.2 SSDs ved å opprette en ny lavere strømtilstand. Dette bør bidra til å forlenge kjøretiden for de systemene som legger seg i stedet for å gå ned mellom bruk.
Problemer oppstart
M.2-grensesnittet er et flott tillegg til datalagring og muligheten til å forbedre ytelsen til våre datamaskiner. Det er et lite problem med tidlig implementering av det skjønt. For å få best mulig ytelse fra det nye grensesnittet, må datamaskinen bruke PCI-Express-bussen, ellers kjører den akkurat som alle eksisterende SATA 3.0-stasjoner. Dette virker ikke som en stor avtale, men det er faktisk et problem med mange av de første hovedkortene som bruker funksjonen. SSD-stasjoner tilbyr den beste opplevelsen når de brukes som rot- eller oppstartstasjon. Problemet er at den eksisterende Windows-programvaren har et problem med mange stasjoner oppstart fra PCI-Express-bussen i stedet for fra SATA. Dette betyr at det å ha en M.2-stasjon med PCI-Express mens den er rask, ikke er den primære stasjonen der operativsystemet eller programmene er installert. Resultatet er en rask datastasjon, men ikke oppstartstasjonen.
Ikke alle datamaskiner og operativsystemer har dette problemet. For eksempel har Apple utviklet OS X for å bruke PCI-Express-bussen for rotpartisjoner. Dette skyldes at Apple byttet SSD-stasjonene til PCI-Express i 2013 MacBook Air før M.2-spesifikasjonene ble avsluttet. Microsoft har oppdatert Windows 10 for å fullt ut støtte de nye PCI-Express- og NVMe-stasjonene hvis maskinvaren den kjører på kan også. Eldre versjoner av Windows kan være mulig hvis maskinvaren støttes og eksterne drivere er installert.
Hvordan bruke M.2 kan fjerne andre funksjoner
Et annet område med bekymring, spesielt med desktop-hovedkort, gjelder hvordan M.2-grensesnittet er koblet til resten av systemet. Du ser at det er et begrenset antall PCI-Express baner mellom prosessoren og resten av datamaskinen. For å kunne bruke et PCI-Express-kompatibelt M.2-kortspor, må hovedkortprodusenten ta disse PCI-Express-banene vekk fra andre komponenter på systemet. Hvordan disse PCI-Express-banene er delt opp mellom enhetene på brettene, er en stor bekymring. For eksempel deler noen produsenter PCI-Express-banene med SATA-porter. Dermed kan du bruke M.2-stasjonssporet til å ta oppover fire SATA-spor. I andre tilfeller. M.2 kan dele disse banene med andre PCI-Express ekspansjonsspor. Pass på å kontrollere hvordan brettet er designet for å sikre at bruk av M.2 ikke forstyrrer mulig bruk av andre SATA-harddisker, DVD- eller Blu-ray-stasjoner eller andre utvidelseskort.
