Vzhledem k tomu, že počítače, zejména notebooky, se stále zhoršují, součásti, jako jsou například disky pro ukládání dat, je třeba dostat odpovídajícím způsobem menší. Se zavedením solid-state disků se stalo trochu snazší umístit je do stále tenčích návrhů, jako je Ultrabook, ale problém pak pokračoval v používání průmyslově standardního rozhraní SATA. Nakonec bylo rozhraní mSATA navrženo tak, aby vytvořilo tenkou profilovou kartu, která by stále mohla komunikovat s rozhraním SATA. Problém nyní spočívá v tom, že normy SATA 3.0 omezují výkon SSD. Za účelem odstranění těchto problémů je třeba vyvinout novou formu rozhraní kompaktních karet. Původně nazvaný NGFF (Faktor tvaru příští generace), nové rozhraní je konečně standardizováno do nového pohonu rozhraní M.2 podle specifikace SATA verze 3.2.
Rychlejší rychlosti
Zatímco velikost je samozřejmě faktorem při vývoji nového rozhraní, rychlost jednotek je stejně kritická. Specifikace SATA 3.0 omezily šířku pásma SSD na rozhraní disku na přibližně 600 MB / s, což je v současné době mnoho disků. Specifikace SATA 3.2 představila pro rozhraní M.2 nový smíšený přístup stejně jako u SATA Express . V podstatě nová karta M.2 může využívat buď stávající specifikace SATA 3.0 a může být omezena na 600 MB / s, nebo by místo toho mohla volit PCI-Express, která poskytuje šířku pásma 1 GB / s pod současným PCI-Express 3.0 standardy. Nyní je rychlost 1 GB / s pro jednu dráhu PCI-Express. Je možné použít více jízdních pruhů a podle specifikace M.2 SSD lze použít až čtyři dráhy. Použití dvou pruhů by poskytovalo 2,0 GB / s, zatímco čtyři pruhy mohou poskytnout až 4,0 GB / s. S případným uvolněním PCI-Express 4.0 by se tyto rychlosti zdvojnásobily.
Nyní nebudou všechny systémy dosahovat těchto rychlostí. Pohon M.2 a rozhraní počítače musí být nastaveny ve stejném režimu. Rozhraní M.2 je navrženo tak, aby používalo starší režim SATA nebo novější režimy PCI-Express, ale disk bude vybrat, který z nich bude používat. Například jednotka M.2 navržená v režimu SATA legacy bude omezena na rychlost 600 MB / s. Nyní jednotka M.2 může být kompatibilní s PCI-Express až do 4 pásem (x4), ale počítač používá pouze dva pásy (x2). To by vedlo k maximální rychlosti pouze 2,0 GB / s. Abyste získali co nejrychlejší rychlost, budete muset zkontrolovat, jak pevný disk i počítač nebo základní deska podporují.
Menší a větší velikosti
Jedním z cílů návrhu pohonu M.2 bylo snížení celkové velikosti úložného zařízení. Toho lze dosáhnout jedním z několika způsobů. Za prvé, udělaly karty, které jsou užší než předchozí formát mSATA . M.2 karty mají šířku jen 22 mm ve srovnání s 30 mm mSATA. Karty mohou být zkráceny pouze 30 mm ve srovnání s 50 mm mSATA. Rozdíl spočívá v tom, že karty M.2 také podporují delší délky až 110 mm, což znamená, že může být skutečně větší, což poskytuje větší prostor pro čipy a tím vyšší kapacity.
Kromě délky a šířky karet je také možnost oboustranných nebo oboustranných desek M.2. Proč jsou dvě různé tloušťky? Jednoduché jednostranné desky poskytují velmi tenký profil a jsou užitečné pro ultratenké notebooky. Oboustranná deska na druhé straně umožňuje dvojnásobný počet čipů nainstalovaných na desce M.2 pro větší úložné kapacity, což je užitečné pro kompaktní desktopové aplikace, kde prostor není tak kritický. Problém je v tom, že musíte vědět, jaký typ konektoru M.2 je na počítači, kromě prostoru pro délku karty. Většina notebooků bude používat pouze jednostranný konektor, což znamená, že nemohou používat oboustranné karty M.2.
Režimy příkazů
Již více než deset let SATA ukládá a ukládá úložiště pro počítače. To je díky velmi jednoduchému rozhraní, ale také kvůli struktuře příkazů AHCI (Advanced Host Controller Interface). Tímto způsobem může počítač komunikovat se zařízeními pro ukládání dat. Je integrován do všech moderních operačních systémů, a proto nevyžaduje žádné další ovladače instalované do operačního systému, když přidáme nové disky. Pracoval skvěle, ale byl vyvinut v době pevných disků, které mají omezenou schopnost zpracovávat pokyny kvůli fyzické povaze pohonů a platforem. Byla stačena jedna příkazová fronta s 32 příkazy. Problém spočívá v tom, že jednotky SSD mohou dělat tolik více, ale jsou omezeny ovladači AHCI.
Aby bylo možné odstranit tuto překážku a zlepšit výkon, byly vytvořeny příkazové struktury a ovladače NVMe (Non-volatile Memory Express) jako prostředek k odstranění tohoto problému u polovodičových jednotek. Spíše než používat jednu frontu příkazů, poskytuje až 65 536 fronty příkazů se 65 656 příkazy na frontu. To umožňuje více paralelního zpracování požadavků na čtení a zápis úložiště, což pomůže zvýšit výkonnost struktury příkazů AHCI.
Zatímco je to skvělé, je to trochu problém. AHCI je integrována do všech moderních operačních systémů, ale NVMe není. Aby bylo možné dosáhnout největšího potenciálu z jednotek, musí být ovladače nainstalovány na horní část stávajících operačních systémů a používat tento nový příkazový režim. To je problém pro mnoho lidí na starších operačních systémech. Naštěstí specifikace pohonu M.2 umožňuje použít jeden z obou režimů. To usnadňuje přijetí nového rozhraní s existujícími počítači a technologiemi pomocí struktury příkazů AHCI. Poté, co se do softwaru zdokonalí podpora struktury příkazů NVMe, lze s tímto novým příkazovým režimem použít stejné disky. Stačí upozornit, že přepínání mezi těmito dvěma režimy bude vyžadovat přeformátování disků.
Vyšší spotřeba energie
Mobilní počítače mají omezené provozní časy založené na velikosti jejich baterií a na výkonu jednotlivých komponent. Jednotky pevného disku poskytly některé významné snížení spotřeby energie skladovací komponenty tak, že mají vylepšenou životnost baterie, ale je zde prostor pro zlepšení. Vzhledem k tomu, že rozhraní M.2 SSD je součástí specifikace SATA 3.2, obsahuje také některé další funkce mimo rozhraní. To zahrnuje novou funkci nazvanou DevSleep. Vzhledem k tomu, že stále více a více systémů je navrženo pro spuštění režimu spánku, když je zavřeno nebo vypnuto spíše než úplně vypnuto, dochází k neustálému čerpání baterie, aby se zachovaly některé údaje pro rychlé zotavení při problémech. Zařízení DevSleep snižuje množství energie používaného zařízeními, jako jsou jednotky M.2 SSD, tím, že vytvoří nový stav nižšího výkonu. To by mělo pomáhat prodloužit dobu chodu spánku spíše než vypnout mezi jednotlivými způsoby použití.
Problémy při zavádění
Rozhraní M.2 je skvělý doplněk k úložišti počítače a ke zlepšování výkonu našich počítačů. Existuje však malý problém s jeho časnou realizací. Pro dosažení nejlepšího výkonu z nového rozhraní musí počítač používat sběrnici PCI-Express, jinak běží stejně jako všechny existující jednotky SATA 3.0. To se nezdá být jako velký problém, ale ve skutečnosti je to problém s mnoha z prvních pár základních desek, které funkci využívají. Jednotky SSD nabízejí nejlepší zážitek, pokud jsou používány jako kořenová nebo zaváděcí jednotka. Problém spočívá v tom, že stávající software systému Windows má problém s mnoha zaváděcími jednotkami ze sběrnice PCI-Express a nikoli ze SATA. To znamená, že mít pohon M.2 pomocí PCI-Express, zatímco rychle nebude primární jednotka, kde jsou nainstalovány operační systém nebo programy. Výsledkem je rychlá datová jednotka, nikoliv zaváděcí disk.
Ne všechny počítače a operační systémy mají tento problém. Například společnost Apple vyvinula systém OS X pro použití sběrnice PCI-Express pro kořenové oddíly. Je to proto, že Apple přepnul své jednotky SSD na PCI-Express v 2013 MacBook Air dříve, než byly dokončeny specifikace M.2. Společnost Microsoft aktualizovala systém Windows 10, aby mohla plně podporovat nové disky PCI-Express a NVMe, pokud je i hardwarový systém, na kterém běží. Starší verze systému Windows mohou být schopny, pokud je podporován hardware a nainstalovány externí ovladače.
Jak pomocí M.2 lze odstranit další funkce
Další oblast, která se týká hlavních desek stolních počítačů, spočívá v tom, jak je rozhraní M.2 připojeno ke zbytku systému. Vidíte, že mezi procesorem a zbytkem počítače je omezený počet pruhů PCI-Express. Abyste mohli používat slot pro karty M.2 kompatibilní s PCI-Express, musí výrobce základní desky odnést od ostatních komponent systému. Jakým způsobem jsou tyto dráhy PCI-Express rozděleny mezi zařízení na deskách, je velkým problémem. Například někteří výrobci sdílejí dráhy PCI-Express s porty SATA. Použití slotu M.2 může tedy odnášet nahoru čtyři SATA zásuvky. V ostatních případech. M.2 může tyto trasy sdílet s dalšími rozšiřujícími sloty PCI Express. Nezapomeňte zkontrolovat, jak je deska navržena tak, aby se ujistil, že použití M.2 nebude narušovat potenciální použití jiných pevných disků SATA, DVD nebo Blu-ray disků nebo jiných rozšiřujících karet.