Kako računari postaju sve manji, tako moraju biti i hardverske komponente poput drajvova za skladištenje podataka. Uvođenje SSD uređaja omogućilo je tanje dizajne poput Ultrabooka, ali to je bilo u suprotnosti sa industrijskim standardnim SATA interfejsom.
MSATA interfejs je dizajniran da kreira karticu tankog profila koja može da komunicira sa SATA interfejsom. Novi problem se pojavio kada su SATA 3.0 standardi ograničili performanse SSD-ova. Morao se razviti novi oblik interfejsa kompaktne kartice da bi se ispravili ovi problemi.
Izvorno nazvan NGFF (Faktor forme sljedeće generacije), novi interfejs je standardiziran u M.2 drive interfejs prema specifikacijama SATA verzije 3.2.
Brže brzine
Dok je veličina faktor u razvoju interfejsa, brzina drajva je podjednako kritična. SATA 3.0 specifikacije ograničile su stvarni propusni opseg SSD-a na interfejsu drajva na oko 600 MB/s, što su mnogi diskovi dostigli. SATA 3.2 specifikacije uvele su novi mješoviti pristup za M.2 interfejs, kao što je to bilo sa SATA Express.
U suštini, nova M.2 kartica može koristiti postojeće SATA 3.0 specifikacije i biti ograničena na 600 MB/s. Ili, može koristiti PCI-Express, koji pruža propusni opseg od 1 GB/s prema trenutnim PCI-Express 3.0 standardima. Ta brzina od 1 GB/s je za jednu PCI-Express traku, ali je moguće koristiti više traka. Prema M.2 SSD specifikaciji, mogu se koristiti do četiri trake. Korišćenje dve trake bi teoretski obezbedilo 2,0 GB/s, dok bi četiri trake obezbedile do 4,0 GB/s.
Sa eventualnim izdavanjem PCI-Express 4.0, ove brzine bi se efektivno udvostručile. Izdanje PCI-Express 5.0 u 2017. godini zabilježio je povećanje propusnosti na 32 GT/s, sa 63 GB/s u konfiguraciji sa 16 traka. PCI-Express 6.0 (2019) je doživio još jedno udvostručenje propusnog opsega na 64 GT/s, omogućavajući 126 GB/s u svakom smjeru.
Ne postižu svi sistemi ove brzine. M.2 drajv i interfejs moraju biti podešeni u istom režimu. M.2 interfejs koristi ili stari SATA režim ili novije PCI-Express modove. Pogon bira koji će se koristiti.
Na primjer, M.2 disk dizajniran sa SATA legacy modom je ograničen na 600 MB/s. Dok je M.2 disk kompatibilan sa PCI-Expressom do četiri trake (x4), računar koristi samo dvije trake (x2). Ovo rezultira maksimalnim brzinama od 2,0 GB/s. Da biste postigli najveću moguću brzinu, provjerite šta podržavaju disk i računar ili matična ploča.
Manje i veće veličine
Jedan od ciljeva dizajna M.2 disk jedinice bio je smanjenje ukupne veličine uređaja za skladištenje podataka. To je postignuto na jedan od nekoliko načina. Prvo, kartice su napravljene uže nego u prethodnom mSATA formatu. M.2 kartice su široke 22 mm, u poređenju sa mSATA od 30 mm. Kartice su takođe kraće po dužini od 30 mm, u poređenju sa mSATA od 50 mm. Razlika je u tome što M.2 kartice podržavaju veće dužine do 110 mm. To znači da ovi diskovi mogu biti veći, što daje više prostora za čipove, a samim tim i veće kapacitete.
Pored dužine i širine kartica, postoji opcija za jednostrane ili dvostrane M.2 ploče. Jednostrane ploče pružaju tanak profil i korisne su za ultra tanke laptopove. Dvostrana ploča omogućava instaliranje dvostruko više čipova na M.2 ploču, što omogućava veće kapacitete za skladištenje. Ovo je korisno za kompaktne desktop aplikacije gdje prostor nije toliko kritičan.
Problem je što morate biti svjesni kakav je M.2 konektor na računaru, pored prostora za dužinu kartice. Većina laptopa koristi samo jednostrani konektor, što znači da laptopovi ne mogu koristiti dvostrane M.2 kartice.
Komandni načini
Više od decenije, SATA je učinio skladištenje plug-and-play operacijom. Ovo je zbog jednostavnog interfejsa i strukture komandi AHCI (Advanced Host Controller Interface).
AHCI je način na koji računari komuniciraju instrukcije sa uređajima za skladištenje. Ugrađen je u sve moderne operativne sisteme i ne zahtijeva instaliranje dodatnih drajvera prilikom dodavanja novih diskova.
AHCI je razvijen u eri kada su čvrsti diskovi imali ograničenu sposobnost obrade instrukcija zbog fizičke prirode glava diska i ploča. Jedan red naredbi sa 32 komande je bio dovoljan. Problem je u tome što današnji SSD uređaji rade mnogo više, ali su i dalje ograničeni AHCI drajverima.
NVMe (Non-Volatile Memory Express) komandna struktura i drajveri su razvijeni da eliminišu ovo usko grlo i poboljšaju performanse. Umjesto da koristi jedan red naredbi, on pruža do 65, 536 redova naredbi, sa do 65, 536 naredbi po redu. Ovo omogućava paralelniju obradu zahtjeva za čitanje i pisanje memorije, što povećava performanse preko AHCI komandne strukture.
Iako je ovo odlično, postoji mali problem. AHCI je ugrađen u sve moderne operativne sisteme, ali NVMe nije. Upravljački programi moraju biti instalirani na postojeće operativne sisteme kako biste izvukli maksimum iz pogona. To je problem za mnoge starije operativne sisteme.
M.2 specifikacija pogona dozvoljava bilo koji od dva načina rada. Ovo olakšava usvajanje novog interfejsa sa postojećim računarima i tehnologijama. Kako se podrška za NVMe strukturu komandi poboljšava, isti diskovi se mogu koristiti s ovim novim komandnim načinom. Međutim, prebacivanje između ova dva načina zahtijeva da se diskovi ponovo formatiraju.
Poboljšana potrošnja energije
Mobilni računar ima ograničeno vreme rada na osnovu veličine njegovih baterija i snage koju crpe njegove komponente. Solid-state diskovi smanjuju potrošnju energije komponente za skladištenje, ali ima prostora za poboljšanje.
Pošto je M.2 SSD interfejs deo SATA 3.2 specifikacije, uključuje i druge karakteristike izvan interfejsa. Ovo uključuje novu funkciju pod nazivom DevSleep. Kako je sve više sistema dizajnirano da pređu u stanje mirovanja kada su zatvoreni ili isključeni, umjesto da se potpuno isključe, baterija se stalno troši kako bi neki podaci ostali aktivni za brzi oporavak kada se uređaj probudi. DevSleep smanjuje količinu energije koju koriste uređaji kreiranjem novog stanja niže snage. Ovo bi trebalo produžiti vrijeme rada za računare koji su stavljeni u stanje mirovanja.
Problemi pri pokretanju
M.2 interfejs je napredak u skladištenju računara i performansama. Računari moraju koristiti PCI-Express sabirnicu da bi postigli najbolje performanse. Inače, radi isto kao i svaki postojeći SATA 3.0 disk. Ovo ne izgleda kao velika stvar, ali je problem sa mnogim prvim matičnim pločama koje koriste ovu funkciju.
SSD diskovi nude najbolje iskustvo kada se koriste kao root ili boot disk. Problem je u tome što postojeći Windows softver ima problem sa mnogim diskovima koji se dižu sa PCI-Express magistrale, a ne sa SATA. To znači da posjedovanje M.2 disk jedinice koja koristi PCI-Express neće biti primarni disk na kojem su instalirani operativni sistem ili programi. Rezultat je brzi pogon podataka, ali ne i pogon za pokretanje.
Nemaju svi računari i operativni sistemi ovaj problem. Na primjer, Apple je razvio macOS (ili OS X) za korištenje PCI-Express sabirnice za root particije. To je zato što je Apple prebacio svoje SSD diskove na PCI-Express u MacBook Air-u iz 2013. godine prije nego što su M.2 specifikacije finalizirane. Microsoft je ažurirao Windows 10 kako bi podržao nove PCI-Express i NVMe diskove. Starije verzije Windows-a također mogu raditi ako je hardver podržan i instalirani su vanjski drajveri.
Kako korištenje M.2 može ukloniti druge funkcije
Još jedno područje zabrinutosti, posebno kod desktop matičnih ploča, odnosi se na to kako je M.2 interfejs povezan sa ostatkom računarskog sistema. Postoji ograničen broj PCI-Express linija između procesora i ostatka računara. Da biste koristili utor za M.2 karticu kompatibilan sa PCI-Expressom, proizvođač matične ploče mora odvojiti te PCI-Express trake od ostalih komponenti na sistemu.
Kako su te PCI-Express trake podijeljene između uređaja na pločama je glavna briga. Na primjer, neki proizvođači dijele PCI-Express trake sa SATA portovima. Stoga, korištenje M.2 slota za disk može potrošiti više od četiri SATA slota. U drugim slučajevima, M.2 može dijeliti te trake sa drugim PCI-Express slotovima za proširenje.
Provjerite kako je ploča dizajnirana da se uvjerite da M.2 neće ometati potencijalnu upotrebu drugih SATA tvrdih diskova, DVD uređaja, Blu-ray uređaja ili drugih kartica za proširenje.
