Kompiuteriams mažėjant, mažėja ir aparatinės įrangos komponentai, pvz., atminties diskai. Kietojo kūno diskų įvedimas leido sukurti plonesnius dizainus, pvz., „Ultrabooks“, tačiau tai prieštarauja pramonės standartinei SATA sąsajai.
MSATA sąsaja buvo sukurta siekiant sukurti plono profilio plokštę, kuri galėtų sąveikauti su SATA sąsaja. Nauja problema iškilo, kai SATA 3.0 standartai apribojo SSD diskų veikimą. Norint išspręsti šias problemas, reikėjo sukurti naują kompaktiškos kortelės sąsajos formą.
Iš pradžių vadinta NGFF (Next Generation Form Factor), naujoji sąsaja buvo standartizuota į M.2 disko sąsają pagal SATA 3.2 versijos specifikacijas.
Greitesnis greitis
Nors dydis yra veiksnys kuriant sąsają, disko greitis yra vienodai svarbus. SATA 3.0 specifikacijos apribojo realų SSD pralaidumą disko sąsajoje iki maždaug 600 MB/s, kurį pasiekė daugelis diskų. SATA 3.2 specifikacijose įdiegtas naujas mišrus M.2 sąsajos metodas, kaip ir su SATA Express.
Iš esmės naujoje M.2 kortelėje gali būti naudojamos esamos SATA 3.0 specifikacijos ir ji gali būti apribota iki 600 MB/s. Arba jis gali naudoti PCI-Express, kuris pagal dabartinius PCI-Express 3.0 standartus užtikrina 1 GB/s pralaidumą. Tas 1 GB/s greitis skirtas vienai PCI-Express juostai, tačiau galima naudoti kelias juostas. Pagal M.2 SSD specifikaciją galima naudoti iki keturių juostų. Naudojant dvi juostas teoriškai būtų 2,0 GB/s, o keturių juostų – iki 4,0 GB/s.
Galiausiai išleidus PCI-Express 4.0, šis greitis padvigubės. PCI-Express 5 išleidimas.0 2017 m. pralaidumas padidėjo iki 32 GT/s, o 63 GB/s 16 juostų konfigūracijoje. PCI-Express 6.0 (2019 m.) pralaidumas dar padvigubėjo iki 64 GT/s, leidžiantis 126 GB/s kiekviena kryptimi.
Ne visos sistemos pasiekia tokį greitį. M.2 diskas ir sąsaja turi būti nustatyti tuo pačiu režimu. M.2 sąsaja naudoja senąjį SATA režimą arba naujesnius PCI-Express režimus. Diskas pasirenka, kurį naudoti.
Pavyzdžiui, M.2 diskas, sukurtas naudojant senąjį SATA režimą, yra apribotas iki 600 MB/s. Nors M.2 diskas yra suderinamas su PCI-Express iki keturių juostų (x4), kompiuteris naudoja tik dvi juostas (x2). Dėl to maksimalus greitis yra 2,0 GB/s. Norėdami pasiekti didžiausią greitį, patikrinkite, ką palaiko diskas ir kompiuteris arba pagrindinė plokštė.
Mažesni ir didesni dydžiai
Vienas iš M.2 disko dizaino tikslų buvo sumažinti bendrą atminties įrenginio dydį. Tai buvo pasiekta vienu iš kelių būdų. Pirma, kortelės buvo siauresnės nei ankstesniame mSATA formos koeficiente. M.2 kortelės yra 22 mm pločio, palyginti su 30 mm mSATA. Kortelės taip pat yra trumpesnės – 30 mm ilgio, palyginti su 50 mm mSATA. Skirtumas tas, kad M.2 kortelės palaiko ilgesnius iki 110 mm ilgius. Tai reiškia, kad šie diskai gali būti didesni, o tai suteikia daugiau vietos lustams, taigi ir didesnės talpos.
Be kortelių ilgio ir pločio, galima rinktis vienpuses arba dvipuses M.2 lentas. Vienpusės plokštės suteikia ploną profilį ir yra naudingos ypač ploniems nešiojamiesiems kompiuteriams. Dvipusė plokštė leidžia ant M.2 plokštės sumontuoti dvigubai daugiau lustų, todėl yra didesnės talpos. Tai naudinga kompaktiškoms darbalaukio programoms, kur erdvė nėra tokia svarbi.
Problema ta, kad reikia žinoti, kokia M.2 jungtis yra kompiuteryje, be vietos kortelės ilgiui. Daugumoje nešiojamųjų kompiuterių naudojama tik vienpusė jungtis, o tai reiškia, kad nešiojamieji kompiuteriai negali naudoti dvipusių M.2 kortelių.
Komandų režimai
Jau daugiau nei dešimtmetį SATA saugyklą pavertė „plug-and-play“operacija. Taip yra dėl paprastos sąsajos ir AHCI (Advanced Host Controller Interface) komandų struktūros.
AHCI – tai būdas, kaip kompiuteriai perduoda instrukcijas su saugojimo įrenginiais. Jis integruotas į visas šiuolaikines operacines sistemas ir nereikia įdiegti papildomų tvarkyklių, kai pridedami nauji diskai.
AHCI buvo sukurtas epochoje, kai kietieji diskai turėjo ribotą galimybę apdoroti instrukcijas dėl fizinio disko galvučių ir plokštelių pobūdžio. Pakako vienos komandų eilės su 32 komandomis. Problema ta, kad šiandieniniai kietojo kūno diskai atlieka daug daugiau, tačiau juos vis dar riboja AHCI tvarkyklės.
NVMe (Non-Volatile Memory Express) komandų struktūra ir tvarkyklės buvo sukurtos siekiant pašalinti šią kliūtį ir pagerinti našumą. Užuot naudoję vieną komandų eilę, ji suteikia iki 65 536 komandų eilių ir iki 65 536 komandų vienoje eilėje. Tai leidžia lygiagrečiau apdoroti saugyklos skaitymo ir rašymo užklausas, o tai padidina našumą per AHCI komandų struktūrą.
Nors tai puiku, yra šiek tiek problemų. AHCI yra integruota į visas šiuolaikines operacines sistemas, tačiau NVMe nėra. Tvarkyklės turi būti įdiegtos virš esamų operacinių sistemų, kad būtų galima išnaudoti visas diskų galimybes. Tai yra daugelio senesnių operacinių sistemų problema.
M.2 pavaros specifikacija leidžia naudoti vieną iš dviejų režimų. Tai palengvina naujos sąsajos pritaikymą esamiems kompiuteriams ir technologijoms. Tobulėjant NVMe komandų struktūros palaikymui, tuos pačius diskus galima naudoti su šiuo nauju komandų režimu. Tačiau norint perjungti abu režimus, diskai turi būti suformatuoti iš naujo.
Padidėjęs energijos suvartojimas
Mobiliojo kompiuterio veikimo laikas yra ribotas, atsižvelgiant į jo baterijų dydį ir komponentų suvartojamą galią. Kietojo kūno diskai sumažina atminties komponento energijos sąnaudas, tačiau yra kur tobulėti.
Kadangi M.2 SSD sąsaja yra SATA 3.2 specifikacijos dalis, ji apima ir kitas funkcijas, ne tik sąsają. Tai apima naują funkciją „DevSleep“. Kadangi daugiau sistemų yra suprojektuotos taip, kad uždarytų arba išjungtų perjungtų miego režimą, o ne visiškai išsijungtų, todėl akumuliatorius nuolat išsikrauna, kad kai kurie duomenys būtų aktyvūs, kad įrenginys būtų greitai atkurtas. „DevSleep“sumažina įrenginių sunaudojamos energijos kiekį sukurdama naują mažesnės galios būseną. Tai turėtų pailginti kompiuterių, įjungtų į miego režimą, veikimo laiką.
Pakrovimo problemos
M.2 sąsaja yra kompiuterio saugojimo ir našumo pažanga. Norint pasiekti geriausią našumą, kompiuteriai turi naudoti PCI-Express magistralę. Kitu atveju jis veikia taip pat, kaip ir bet kuris esamas SATA 3.0 diskas. Tai neatrodo didelė problema, tačiau tai yra daugelio pirmųjų pagrindinių plokščių, naudojančių šią funkciją, problema.
SSD diskai suteikia geriausią patirtį, kai naudojami kaip šakninis arba įkrovos diskas. Problema ta, kad esama „Windows“programinė įranga turi problemų, kai daugelis diskų paleidžiami iš PCI-Express magistralės, o ne iš SATA. Tai reiškia, kad M.2 diskas naudojant PCI-Express nebus pagrindinis diskas, kuriame įdiegta operacinė sistema ar programos. Rezultatas yra greitas duomenų diskas, bet ne įkrovos diskas.
Ne visuose kompiuteriuose ir operacinėse sistemose yra ši problema. Pavyzdžiui, „Apple“sukūrė „macOS“(arba OS X), kad šakniniams skaidiniams būtų naudojama PCI-Express magistralė. Taip yra todėl, kad 2013 m. „MacBook Air“„Apple“pakeitė savo SSD diskus į PCI-Express, kol nebuvo baigtos M.2 specifikacijos. „Microsoft“atnaujino „Windows 10“, kad palaikytų naujus PCI-Express ir NVMe diskus. Senesnės „Windows“versijos taip pat gali veikti, jei palaikoma aparatinė įranga ir įdiegtos išorinės tvarkyklės.
Kaip naudojant M.2 galima pašalinti kitas funkcijas
Kita susirūpinimą kelianti sritis, ypač su stalinių kompiuterių pagrindinėmis plokštėmis, susijusi su M.2 sąsajos prijungimu prie likusios kompiuterio sistemos. Tarp procesoriaus ir likusio kompiuterio yra ribotas PCI-Express juostų skaičius. Norint naudoti su PCI-Express suderinamą M.2 kortelės lizdą, pagrindinės plokštės gamintojas turi pašalinti tas PCI-Express juostas nuo kitų sistemos komponentų.
Didelį rūpestį kelia tai, kaip tos PCI-Express juostos yra padalintos tarp plokščių įrenginių. Pavyzdžiui, kai kurie gamintojai dalijasi PCI-Express juostomis su SATA prievadais. Taigi naudojant M.2 disko lizdą gali sunaudoti daugiau nei keturi SATA lizdai. Kitais atvejais M.2 gali dalytis tomis juostomis su kitais PCI-Express išplėtimo lizdais.
Patikrinkite, kaip plokštė sukurta, kad įsitikintumėte, jog M.2 netrukdys galimam kitų SATA standžiųjų diskų, DVD diskų, „Blu-ray“diskų ar kitų išplėtimo plokščių naudojimui.
