Ahogy a számítógépek egyre kisebbek lesznek, a hardverelemeknek, például a tárolómeghajtóknak is egyre kisebbnek kell lenniük. A szilárdtestalapú meghajtók bevezetése lehetővé tette a vékonyabb kialakításokat, például az Ultrabookokat, de ez ütközött az ipari szabvány SATA interfésszel.
Az mSATA interfészt úgy tervezték, hogy olyan vékony profilkártyát hozzon létre, amely képes együttműködni a SATA interfésszel. Új probléma merült fel, amikor a SATA 3.0 szabványok korlátozták az SSD-k teljesítményét. Ezeknek a problémáknak a megoldására a kompakt kártyafelület új formáját kellett kifejleszteni.
Eredetileg NGFF-nek (Next Generation Form Factor) hívták, az új interfészt az M.2 meghajtó interfészébe szabványosították a SATA 3.2-es verziójának specifikációi szerint.
Gyorsabb sebesség
A méret ugyan fontos tényező az interfész kialakításánál, a meghajtó sebessége ugyanilyen kritikus. A SATA 3.0 specifikációi körülbelül 600 MB/s-ra korlátozták az SSD valós sávszélességét a meghajtó interfészén, amit sok meghajtó elért. A SATA 3.2 specifikációi új vegyes megközelítést vezettek be az M.2 interfészhez, akárcsak a SATA Express esetében.
Lényegében egy új M.2 kártya képes használni a meglévő SATA 3.0 specifikációkat, és 600 MB/s-ra korlátozható. Vagy használhatja a PCI-Express-t, amely 1 GB/s sávszélességet biztosít a jelenlegi PCI-Express 3.0 szabványok szerint. Ez az 1 GB/s sebesség egyetlen PCI-Express sávra vonatkozik, de több sáv használata is lehetséges. Az M.2 SSD specifikáció szerint akár négy sáv is használható. Két sáv használata elméletileg 2,0 GB/s, míg négy sáv akár 4,0 GB/s sebességet biztosítana.
A PCI-Express 4.0 esetleges kiadásával ezek a sebességek gyakorlatilag megduplázódnak. Megjelent a PCI-Express 5.0 2017-ben a sávszélesség 32 GT/s-ra nőtt, 16 sávos konfigurációban pedig 63 GB/s. A PCI-Express 6.0 (2019) sávszélessége újabb megduplázódott, 64 GT/s-ra, ami mindkét irányban 126 GB/s sebességet tesz lehetővé.
Nem minden rendszer éri el ezt a sebességet. Az M.2 meghajtót és az interfészt ugyanabban a módban kell beállítani. Az M.2 interfész vagy a régi SATA módot vagy az újabb PCI-Express módokat használja. A meghajtó kiválasztja, hogy melyiket használja.
Például egy SATA legacy móddal tervezett M.2 meghajtó 600 MB/s-ra van korlátozva. Míg az M.2 meghajtó négy sávig (x4) kompatibilis a PCI-Expressszel, a számítógép csak két sávot (x2) használ. Ez 2,0 GB/s maximális sebességet eredményez. A lehető legnagyobb sebesség elérése érdekében ellenőrizze, hogy a meghajtó és a számítógép vagy az alaplap mit támogat.
Kisebb és nagyobb méretek
Az M.2 meghajtó tervezésének egyik célja a tárolóeszköz teljes méretének csökkentése volt. Ezt többféle módon sikerült elérni. Először is keskenyebbre tették a kártyákat, mint a korábbi mSATA formátumban. Az M.2 kártyák 22 mm szélesek, szemben a 30 mm-es mSATA-val. A kártyák rövidebbek is, 30 mm hosszúak az 50 mm-es mSATA-hoz képest. A különbség az, hogy az M.2 kártyák hosszabb, akár 110 mm-es hosszúságot is támogatnak. Ez azt jelenti, hogy ezek a meghajtók nagyobbak lehetnek, ami több helyet biztosít a chipeknek, és ezáltal nagyobb kapacitást is.
A kártyák hossza és szélessége mellett lehetőség van egy- vagy kétoldalas M.2-es táblákra is. Az egyoldalas lapok vékony profilt biztosítanak, és hasznosak az ultravékony laptopokhoz. A kétoldalas kártya kétszer annyi chipet tesz lehetővé egy M.2-es kártyára, ami nagyobb tárolási kapacitást tesz lehetővé. Ez olyan kompakt asztali alkalmazásoknál hasznos, ahol a hely nem olyan kritikus.
A probléma az, hogy tisztában kell lenni azzal, hogy a kártya hosszának megfelelő hely mellett milyen M.2-es csatlakozó van a számítógépen. A legtöbb laptop csak egyoldalas csatlakozót használ, ami azt jelenti, hogy a laptopok nem használhatnak kétoldalas M.2 kártyákat.
Parancsmódok
A SATA több mint egy évtizede plug-and-play műveletté tette a tárolást. Ez az egyszerű felületnek és az AHCI (Advanced Host Controller Interface) parancsstruktúrának köszönhető.
Az AHCI az, ahogyan a számítógépek utasításokat kommunikálnak a tárolóeszközökkel. Minden modern operációs rendszerbe be van építve, és nincs szükség további illesztőprogramok telepítésére új meghajtók hozzáadásakor.
Az AHCI-t egy olyan korszakban fejlesztették ki, amikor a merevlemez-meghajtók a meghajtófejek és tányérok fizikai természete miatt csak korlátozottan tudták feldolgozni az utasításokat. Egyetlen parancssor 32 paranccsal elegendő volt. A probléma az, hogy a mai szilárdtestalapú meghajtók sokkal többre képesek, de az AHCI-illesztőprogramok továbbra is korlátozzák őket.
Az NVMe (Non-Volatile Memory Express) parancsstruktúrát és illesztőprogramjait ennek a szűk keresztmetszetnek a kiküszöbölésére és a teljesítmény javítására fejlesztették ki. Ahelyett, hogy egyetlen parancssort használna, legfeljebb 65 536 parancssort biztosít, soronként legfeljebb 65 536 parancsot. Ez lehetővé teszi a tároló olvasási és írási kérelmeinek párhuzamosabb feldolgozását, ami növeli a teljesítményt az AHCI parancsstruktúrán keresztül.
Bár ez nagyszerű, van egy kis probléma. Az AHCI minden modern operációs rendszerbe be van építve, de az NVMe nem. Az illesztőprogramokat a meglévő operációs rendszerekre kell telepíteni, hogy a legtöbbet kihozhassuk a meghajtókból. Ez sok régebbi operációs rendszernél probléma.
Az M.2 meghajtó specifikációja lehetővé teszi a két mód bármelyikét. Ez megkönnyíti az új interfész elfogadását a meglévő számítógépekkel és technológiákkal. Ahogy javul az NVMe parancsstruktúra támogatása, ugyanazok a meghajtók használhatók ezzel az új parancsmóddal. A két mód közötti váltáshoz azonban a meghajtókat újra kell formázni.
Javított energiafogyasztás
A mobil számítógépek működési ideje korlátozott, az akkumulátorok méretétől és az összetevői által fogyasztott áramtól függően. A szilárdtestalapú meghajtók csökkentik a tárolóelem energiafogyasztását, de van még mit javítani.
Mivel az M.2 SSD interfész a SATA 3.2 specifikáció része, az interfészen kívül egyéb funkciókat is tartalmaz. Ez magában foglalja a DevSleep nevű új funkciót. Mivel több rendszert úgy terveztek, hogy bezárt vagy kikapcsolt állapotban alvó üzemmódba kapcsoljanak, ahelyett, hogy teljesen lekapcsolnák, ezért folyamatosan lemerül az akkumulátor, hogy bizonyos adatok aktívak maradjanak a gyors helyreállítás érdekében, amikor az eszközt felébresztik. A DevSleep új, alacsonyabb fogyasztású állapot létrehozásával csökkenti az eszközök által felhasznált energia mennyiségét. Ez meghosszabbítja az alvó módba helyezett számítógépek futási idejét.
Indítási problémák
Az M.2 interfész előrelépést jelent a számítógépes tárolás és teljesítmény terén. A számítógépeknek a PCI-Express buszt kell használniuk a legjobb teljesítmény elérése érdekében. Egyébként ugyanúgy fut, mint bármely meglévő SATA 3.0 meghajtó. Ez nem tűnik nagy ügynek, de sok olyan alaplapnál van probléma, amely először használta ezt a funkciót.
Az SSD-meghajtók gyökér- vagy rendszerindító meghajtóként használják a legjobb élményt. A probléma az, hogy a meglévő Windows-szoftverek problémái vannak azzal, hogy sok meghajtó a PCI-Express buszról indul, nem pedig a SATA-ról. Ez azt jelenti, hogy a PCI-Expresst használó M.2 meghajtó nem lesz az elsődleges meghajtó, amelyre az operációs rendszer vagy a programok telepítve vannak. Az eredmény egy gyors adatmeghajtó, de a rendszerindító meghajtó nem.
Nem minden számítógépen és operációs rendszeren fordul elő ez a probléma. Például az Apple kifejlesztette a macOS-t (vagy OS X-et), hogy a PCI-Express buszt használja a gyökérpartíciókhoz. Ennek az az oka, hogy az Apple a 2013-as MacBook Airben PCI-Expressre cserélte az SSD-meghajtóit, mielőtt az M.2 specifikációit véglegesítették volna. A Microsoft frissítette a Windows 10 rendszert, hogy támogassa az új PCI-Express és NVMe meghajtókat. A Windows régebbi verziói is működhetnek, ha a hardver támogatott és külső illesztőprogramok telepítve vannak.
Hogyan távolíthat el más funkciókat az M.2 használatával
Egy másik probléma, különösen az asztali alaplapok esetében, az M.2 interfész és a számítógépes rendszer többi részéhez való csatlakoztatás módja. A processzor és a számítógép többi része között korlátozott számú PCI-Express sáv található. A PCI-Express-kompatibilis M.2 kártyahely használatához az alaplap gyártójának el kell távolítania a PCI-Express sávokat a rendszer egyéb összetevőitől.
Nagy aggodalomra ad okot, hogy ezek a PCI-Express sávok hogyan oszlanak meg az eszközök között az alaplapokon. Például egyes gyártók a PCI-Express sávokat SATA-portokkal osztják meg. Így az M.2 meghajtóhely használata akár négy SATA bővítőhelyet is igénybe vehet. Más esetekben az M.2 megoszthatja ezeket a sávokat más PCI-Express bővítőhelyekkel.
Ellenőrizze, hogyan tervezték meg az alaplapot, hogy megbizonyosodjon arról, hogy az M.2 nem zavarja más SATA merevlemezek, DVD-meghajtók, Blu-ray meghajtók vagy egyéb bővítőkártyák lehetséges használatát.
