Поскольку компьютеры, особенно ноутбуки, продолжают уменьшаться, такие компоненты, как накопители, также должны быть соответственно меньше. Благодаря внедрению твердотельных накопителей стало проще размещать их в менее тонких конструкциях, таких как Ultrabooks, но тогда проблема продолжала использовать промышленный стандарт SATA-интерфейса. В конце концов, интерфейс mSATA был разработан для создания тонкой карты профиля, которая все еще может взаимодействовать с интерфейсом SATA. Проблема в том, что стандарты SATA 3.0 ограничивают производительность твердотельных накопителей. Чтобы исправить эти проблемы, необходимо было разработать новую форму интерфейса с компактными картами. Первоначально названный NGFF (Форм-фактор следующего поколения), новый интерфейс окончательно был стандартизован в новый интерфейс M.2-привода в соответствии со спецификациями SATA версии 3.2.
Быстрые скорости
В то время как размер, конечно, является фактором при разработке нового интерфейса, скорость приводов также критическая. Спецификации SATA 3.0 ограничили реальную пропускную способность SSD на интерфейсе дисковода примерно до 600 МБ / с, что уже достигнуто многими дисками. Спецификации SATA 3.2 ввели новый смешанный подход для интерфейса M.2, как и SATA Express. По существу, новая карта M.2 может использовать либо существующие спецификации SATA 3.0, либо ограничиваться 600 МБ / с, либо вместо этого может использовать PCI-Express, обеспечивающий пропускную способность 1 ГБ / с в текущем PCI-Express 3.0 стандарты. Теперь, когда скорость 1 ГБ / с для одной полосы PCI-Express. Можно использовать несколько дорожек, и по спецификации M.2 SSD можно использовать до четырех полос. Использование двух полос будет обеспечивать 2,0 ГБ / с, а четыре полосы могут обеспечивать до 4,0 ГБ / с. Благодаря возможному выпуску PCI-Express 4.0 эти скорости удвоятся.
Теперь не все системы достигнут этих скоростей. Привод M.2 и интерфейс на компьютере должны быть настроены в том же режиме. Интерфейс M.2 предназначен для использования либо устаревшего режима SATA, либо более новых режимов PCI-Express, но диск будет выбирать, какой из них использовать. Например, диск M.2, разработанный с унаследованным режимом SATA, будет ограничен скоростью 600 МБ / с. Теперь привод M.2 может быть совместим с PCI-Express до 4 полос (x4), но компьютер использует только две полосы (x2). Это приведет к максимальным скоростям всего 2.0 ГБ / с. Таким образом, чтобы получить максимальную скорость, вам нужно будет проверить, как поддерживает диск и компьютер или материнская плата.
Меньшие и большие размеры
Одной из целей конструкции привода M.2 было уменьшение общего размера устройства хранения. Это достигается одним из нескольких способов. Во-первых, они сделали карты более узкими, чем предыдущий форм-фактор mSATA. Карты M.2 имеют ширину всего 22 мм по сравнению с 30 мм мСАТА. Карты также могут быть закорочены как 30 мм в длину по сравнению с 50 мм мСАТА. Разница в том, что карты M.2 также поддерживают более длинную длину до 110 мм, что означает, что она может быть больше, что обеспечивает больше места для чипов и, следовательно, более высокую емкость.
В дополнение к длине и ширине карт, есть также опция для односторонних или двухсторонних плат M.2. Почему две разные толщины? Ну, односторонние платы обеспечивают очень тонкий профиль и полезны для ультратонких ноутбуков. С другой стороны, двухсторонняя плата позволяет устанавливать на плате M.2 вдвое больше чипов для большей емкости памяти, что полезно для компактных настольных приложений, где пространство не так критично. Проблема в том, что вам нужно знать, какой разъем M.2 находится на компьютере, а также пространство для длины карты. Большинство ноутбуков будут использовать только односторонний разъем, что означает, что они не могут использовать двусторонние карты M.2.
Режимы команд
Уже более десятилетия SATA создала хранилище для компьютеров, подключенных к сети. Это благодаря очень простому интерфейсу, но также благодаря структуре команд AHCI (Advanced Host Controller Interface). Это способ, которым компьютер может передавать инструкции с устройствами хранения. Он встроен во все современные операционные системы и поэтому не требует установки дополнительных драйверов в операционную систему при добавлении новых дисков. Он отлично поработал, но был разработан в эпоху жестких дисков, которые имеют ограниченную способность обрабатывать инструкции из-за физической природы головок и планшетов. Достаточно одной очереди команд с 32 командами. Проблема в том, что твердотельные диски могут делать гораздо больше, но ограничены драйверами AHCI.
Чтобы устранить это узкое место и повысить производительность, структура и драйверы NVMe (энергонезависимая память Express) были разработаны как средство устранения этой проблемы для твердотельных накопителей. Вместо того, чтобы использовать одну командную очередь, она обеспечивает до 65 536 командных очередей с 65 656 командами в каждой очереди. Это позволяет проводить параллельную обработку запросов на чтение и запись в хранилище, что будет способствовать повышению производительности по сравнению с структурой команд AHCI.
Хотя это здорово, есть проблема. AHCI встроен во все современные операционные системы, но NVMe нет. Чтобы получить максимальную отдачу от дисков, драйверы должны быть установлены поверх существующих операционных систем, чтобы использовать этот новый командный режим. Это проблема для многих людей в старых операционных системах. К счастью, спецификация привода M.2 позволяет использовать любой из двух режимов. Это упрощает внедрение нового интерфейса с использованием существующих компьютеров и технологий с использованием структуры команд AHCI.Затем, когда поддержка структуры команд NVMe будет улучшена в программное обеспечение, те же самые диски могут использоваться с этим новым командным режимом. Просто имейте в виду, что для переключения между двумя режимами потребуется переформатировать накопители.
Повышение энергопотребления
Мобильные компьютеры имеют ограниченное время работы в зависимости от размера своих батарей и мощности, потребляемой различными компонентами. Твердотельные накопители обеспечили некоторое значительное снижение энергопотребления компонента хранения, так что они увеличили срок службы батареи, но есть возможности для улучшения. Поскольку интерфейс M.2 SSD является частью спецификаций SATA 3.2, он также включает некоторые другие функции, выходящие за пределы интерфейса. Это включает в себя новую функцию под названием DevSleep. Поскольку все больше и больше систем предназначены для перехода в спящий режим, когда они закрыты или выключены, а не полностью отключены, на батарею постоянно нажимают, чтобы сохранить некоторые данные для быстрого восстановления, когда устройства разбужены. DevSleep уменьшает мощность, потребляемую устройствами типа M.2 SSD, создавая новое более низкое энергопотребление. Это должно помочь продлить время работы для тех систем, которые укладываются в режим сна, а не отключается от использования.
Проблемы с загрузкой
Интерфейс M.2 - отличное дополнение к компьютерному хранилищу и способность улучшать производительность наших компьютеров. Однако есть небольшая проблема с его ранней реализацией. Чтобы получить максимальную производительность от нового интерфейса, компьютер должен использовать шину PCI-Express, иначе он будет работать так же, как и любой существующий накопитель SATA 3.0. Это не похоже на большое дело, но на самом деле это проблема со многими из первых нескольких материнских плат, которые используют эту функцию. Диски SSD обеспечивают лучший опыт, когда они используются в качестве корневого или загрузочного диска. Проблема в том, что существующее программное обеспечение Windows имеет проблему с загрузкой многих дисков с шины PCI-Express, а не с SATA. Это означает, что наличие диска M.2 с использованием PCI-Express в то время как быстрый не будет основным диском, где установлены операционная система или программы. В результате получается быстрый привод данных, но не загрузочный диск.
Не все компьютеры и операционные системы имеют эту проблему. Например, Apple разработала OS X для использования шины PCI-Express для корневых разделов. Это связано с тем, что Apple переключила свои SSD-диски на PCI-Express в 2013 MacBook Air до того, как спецификации M.2 были доработаны. Microsoft обновила Windows 10, чтобы полностью поддерживать новые диски PCI-Express и NVMe, если оборудование, на котором оно работает, также может. Старые версии Windows могут быть в состоянии, если оборудование поддерживается и установлены внешние драйверы.
Как использовать M.2 можно удалить другие функции
Еще одна проблема, связанная с настольными материнскими платами, связана с тем, как интерфейс M.2 подключен к остальной системе. Вы видите, что между процессором и остальной частью компьютера существует ограниченное количество линий PCI-Express. Чтобы использовать PCI-Express совместимый слот для карт M.2, производитель материнской платы должен взять эти полосы PCI-Express от других компонентов системы. То, как эти полосы PCI-Express разделены между устройствами на плате, является серьезной проблемой. Например, некоторые производители разделяют полосы PCI-Express с портами SATA. Таким образом, использование гнезда для диска M.2 может забрать четыре слота SATA. В других случаях. M.2 может делиться этими полосами с другими слотами расширения PCI-Express. Не забудьте проверить, как плата спроектирована таким образом, чтобы убедиться, что использование M.2 не будет мешать потенциальному использованию других жестких дисков SATA, дисков DVD или Blu-ray или других карт расширения.
