Πώς ο SSD M.2 θα κάνει τον υπολογιστή σας ακόμα πιο γρήγορο
Καθώς οι υπολογιστές γίνονται μικρότεροι, το ίδιο πρέπει και τα στοιχεία υλικού, όπως οι μονάδες αποθήκευσης. Η εισαγωγή του δίσκους στερεάς κατάστασης επιτρέπεται για πιο λεπτά σχέδια όπως Ultrabooks, αλλά αυτό έρχεται σε σύγκρουση με τη διεπαφή SATA για το βιομηχανικό πρότυπο.
Η διεπαφή mSATA σχεδιάστηκε για να δημιουργεί μια κάρτα λεπτού προφίλ που θα μπορούσε να αλληλεπιδρά με την Διασύνδεση SATA. Ένα νέο πρόβλημα προέκυψε όταν τα πρότυπα SATA 3.0 περιόρισαν την απόδοση των SSD. Έπρεπε να αναπτυχθεί μια νέα μορφή διεπαφής συμπαγούς κάρτας για τη διόρθωση αυτών των προβλημάτων.
Αρχικά ονομαζόταν NGFF (Next Generation Form Factor), η νέα διεπαφή έχει τυποποιηθεί στη διεπαφή μονάδας δίσκου M.2 σύμφωνα με τις προδιαγραφές SATA έκδοσης 3.2.
Γρηγορότερες ταχύτητες
Ενώ το μέγεθος είναι ένας παράγοντας για την ανάπτυξη μιας διεπαφής, η ταχύτητα της μονάδας είναι εξίσου κρίσιμη. Οι προδιαγραφές SATA 3.0 περιόρισαν το πραγματικό εύρος ζώνης ενός SSD στη διεπαφή μονάδας δίσκου σε περίπου 600 MB/s, το οποίο έχουν φτάσει πολλές μονάδες δίσκου. Οι προδιαγραφές SATA 3.2 εισήγαγαν μια νέα μικτή προσέγγιση για τη διεπαφή M.2, όπως έγινε και με
Ουσιαστικά, μια νέα κάρτα M.2 μπορεί να χρησιμοποιεί τις υπάρχουσες προδιαγραφές SATA 3.0 και να περιορίζεται στα 600 MB/s. Ή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί PCI-Express, το οποίο παρέχει εύρος ζώνης 1 GB/s σύμφωνα με τα τρέχοντα πρότυπα PCI-Express 3.0. Αυτή η ταχύτητα 1 GB/s είναι για μία μόνο λωρίδα PCI-Express, αλλά είναι δυνατή η χρήση πολλαπλών λωρίδων. Σύμφωνα με τις προδιαγραφές M.2 SSD, μπορούν να χρησιμοποιηθούν έως και τέσσερις λωρίδες. Η χρήση δύο λωρίδων θα παρείχε θεωρητικά 2,0 GB/s, ενώ τέσσερις λωρίδες θα παρείχαν έως και 4,0 GB/s.
Με την τελική κυκλοφορία του PCI-Express 4.0, αυτές οι ταχύτητες ουσιαστικά θα διπλασιαστούν. Η κυκλοφορία του PCI-Express 5.0 το 2017 σημείωσε αύξηση στο εύρος ζώνης στα 32 GT/s, με 63 GB/s σε διαμόρφωση 16 λωρίδων. Το PCI-Express 6.0 (2019) είδε ακόμη έναν διπλασιασμό του εύρους ζώνης στα 64 GT/s, επιτρέποντας 126 GB/s σε κάθε κατεύθυνση.
Δεν επιτυγχάνουν όλα τα συστήματα αυτές τις ταχύτητες. Η μονάδα M.2 και η διεπαφή πρέπει να ρυθμιστούν στην ίδια λειτουργία. Η διεπαφή M.2 χρησιμοποιεί είτε τη λειτουργία SATA παλαιού τύπου είτε τη νεότερη PCI-Express τρόπους λειτουργίας. Η μονάδα επιλέγει ποια θα χρησιμοποιήσει.
Για παράδειγμα, μια μονάδα M.2 που έχει σχεδιαστεί με λειτουργία παλαιού τύπου SATA περιορίζεται στα 600 MB/s. Ενώ η μονάδα M.2 είναι συμβατή με PCI-Express έως και τέσσερις λωρίδες (x4), ο υπολογιστής χρησιμοποιεί μόνο δύο λωρίδες (x2). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μέγιστες ταχύτητες 2,0 GB/s. Για να έχετε τη μεγαλύτερη δυνατή ταχύτητα, ελέγξτε τι υποστηρίζει η μονάδα δίσκου και ο υπολογιστής ή η μητρική πλακέτα.
Μικρότερα και Μεγαλύτερα Μεγέθη
Ένας από τους στόχους του σχεδιασμού της μονάδας M.2 ήταν να μειωθεί το συνολικό μέγεθος της συσκευής αποθήκευσης. Αυτό επιτεύχθηκε με έναν από τους διάφορους τρόπους. Πρώτον, οι κάρτες έγιναν πιο στενές από ό, τι στον προηγούμενο παράγοντα μορφής mSATA. Οι κάρτες M.2 έχουν πλάτος 22 mm, σε σύγκριση με τα 30 mm της mSATA. Οι κάρτες έχουν επίσης μικρότερο μήκος σε μήκος 30 mm, σε σύγκριση με τα 50 mm του mSATA. Η διαφορά είναι ότι οι κάρτες M.2 υποστηρίζουν μεγαλύτερα μήκη έως και 110 mm. Αυτό σημαίνει ότι αυτοί οι δίσκοι μπορεί να είναι μεγαλύτεροι, γεγονός που παρέχει περισσότερο χώρο για τσιπ και, ως εκ τούτου, μεγαλύτερη χωρητικότητα.
Εκτός από το μήκος και το πλάτος των καρτών, υπάρχει η επιλογή είτε για σανίδες M.2 μονής είτε διπλής όψης. Οι πλακέτες μονής όψης παρέχουν λεπτό προφίλ και είναι χρήσιμες για εξαιρετικά λεπτούς φορητούς υπολογιστές. Μια πλακέτα διπλής όψης επιτρέπει την εγκατάσταση διπλάσιων τσιπ σε μια πλακέτα M.2, επιτρέποντας μεγαλύτερη χωρητικότητα αποθήκευσης. Αυτό είναι χρήσιμο για συμπαγείς εφαρμογές επιτραπέζιου υπολογιστή όπου ο χώρος δεν είναι τόσο κρίσιμος.
Το πρόβλημα είναι ότι πρέπει να γνωρίζετε τι είδους υποδοχή M.2 υπάρχει στον υπολογιστή, εκτός από το χώρο για το μήκος της κάρτας. Οι περισσότεροι φορητοί υπολογιστές χρησιμοποιούν μόνο μια υποδοχή μονής όψης, πράγμα που σημαίνει ότι οι φορητοί υπολογιστές δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν κάρτες M.2 διπλής όψης.
Λειτουργίες εντολών
Για περισσότερο από μια δεκαετία, η SATA έχει κάνει την αποθήκευση λειτουργία plug-and-play. Αυτό οφείλεται στην απλή διεπαφή και στη δομή εντολών AHCI (Advanced Host Controller Interface).
Το AHCI είναι ο τρόπος με τον οποίο οι υπολογιστές επικοινωνούν οδηγίες με συσκευές αποθήκευσης. Είναι ενσωματωμένο σε όλα τα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα και δεν απαιτεί την εγκατάσταση πρόσθετων προγραμμάτων οδήγησης κατά την προσθήκη νέων δίσκων.
Το AHCI αναπτύχθηκε σε μια εποχή που οι σκληροί δίσκοι είχαν περιορισμένη ικανότητα επεξεργασίας εντολών λόγω της φυσικής φύσης των κεφαλών και των πλακών της μονάδας. Μια ουρά εντολών με 32 εντολές ήταν αρκετή. Το πρόβλημα είναι ότι οι σημερινοί δίσκοι στερεάς κατάστασης κάνουν πολύ περισσότερα, αλλά εξακολουθούν να είναι περιορισμένοι από τα προγράμματα οδήγησης AHCI.
Η δομή εντολών και τα προγράμματα οδήγησης NVMe (Non-Volatile Memory Express) αναπτύχθηκαν για να εξαλείψουν αυτό το σημείο συμφόρησης και να βελτιώσουν την απόδοση. Αντί να χρησιμοποιεί μια μεμονωμένη ουρά εντολών, παρέχει έως και 65.536 ουρές εντολών, με έως και 65.536 εντολές ανά ουρά. Αυτό επιτρέπει την πιο παράλληλη επεξεργασία των αιτημάτων ανάγνωσης και εγγραφής αποθήκευσης, η οποία ενισχύει την απόδοση μέσω της δομής εντολών AHCI.
Αν και αυτό είναι υπέροχο, υπάρχει ένα μικρό πρόβλημα. Το AHCI είναι ενσωματωμένο σε όλα τα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα, αλλά το NVMe δεν είναι. Τα προγράμματα οδήγησης πρέπει να εγκατασταθούν πάνω από τα υπάρχοντα λειτουργικά συστήματα για να αξιοποιήσετε στο έπακρο τις μονάδες δίσκου. Αυτό είναι ένα πρόβλημα για πολλά παλαιότερα λειτουργικά συστήματα.
Η προδιαγραφή μονάδας δίσκου M.2 επιτρέπει έναν από τους δύο τρόπους λειτουργίας. Αυτό διευκολύνει την υιοθέτηση της νέας διεπαφής με υπάρχοντες υπολογιστές και τεχνολογίες. Καθώς η υποστήριξη για τη δομή εντολών NVMe βελτιώνεται, οι ίδιες μονάδες δίσκου μπορούν να χρησιμοποιηθούν με αυτήν τη νέα λειτουργία εντολών. Ωστόσο, η εναλλαγή μεταξύ των δύο λειτουργιών απαιτεί την επαναδιαμόρφωση των μονάδων δίσκου.
Βελτιωμένη κατανάλωση ενέργειας
Ένας φορητός υπολογιστής έχει περιορισμένο χρόνο λειτουργίας με βάση το μέγεθος των μπαταριών του και την ισχύ που καταναλώνουν τα εξαρτήματά του. Οι μονάδες δίσκου στερεάς κατάστασης μειώνουν την κατανάλωση ενέργειας του στοιχείου αποθήκευσης, αλλά υπάρχει περιθώριο βελτίωσης.
Δεδομένου ότι η διασύνδεση M.2 SSD αποτελεί μέρος της προδιαγραφής SATA 3.2, περιλαμβάνει άλλες δυνατότητες πέρα από τη διεπαφή. Αυτό περιλαμβάνει μια νέα δυνατότητα που ονομάζεται DevSleep. Καθώς περισσότερα συστήματα έχουν σχεδιαστεί για να μπαίνουν σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας όταν είναι κλειστά ή απενεργοποιημένα, αντί να απενεργοποιούνται εντελώς, υπάρχει συνεχής έλξη της μπαταρίας για να διατηρηθούν ορισμένα δεδομένα ενεργά για γρήγορη ανάκτηση όταν η συσκευή έχει ξυπνήσει. Το DevSleep μειώνει την ποσότητα ενέργειας που χρησιμοποιούν οι συσκευές δημιουργώντας μια νέα κατάσταση χαμηλότερης ισχύος. Αυτό θα πρέπει να παρατείνει το χρόνο λειτουργίας για υπολογιστές που έχουν τεθεί σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας.
Προβλήματα εκκίνησης
Η διεπαφή M.2 είναι μια πρόοδος στην αποθήκευση και την απόδοση του υπολογιστή. Οι υπολογιστές πρέπει να χρησιμοποιούν το δίαυλο PCI-Express για να έχουν την καλύτερη απόδοση. Διαφορετικά, τρέχει το ίδιο με οποιαδήποτε υπάρχουσα μονάδα δίσκου SATA 3.0. Αυτό δεν φαίνεται να είναι μεγάλο θέμα, αλλά είναι ένα πρόβλημα με πολλές από τις πρώτες μητρικές που έκαναν χρήση της δυνατότητας.
Οι μονάδες SSD προσφέρουν την καλύτερη εμπειρία όταν χρησιμοποιούνται ως μονάδα ρίζας ή εκκίνησης. Το πρόβλημα είναι ότι το υπάρχον λογισμικό των Windows έχει πρόβλημα με την εκκίνηση πολλών δίσκων από το δίαυλο PCI-Express και όχι από το SATA. Αυτό σημαίνει ότι η ύπαρξη μονάδας M.2 που χρησιμοποιεί PCI-Express δεν θα είναι η κύρια μονάδα δίσκου όπου είναι εγκατεστημένα το λειτουργικό σύστημα ή τα προγράμματα. Το αποτέλεσμα είναι μια γρήγορη μονάδα δεδομένων αλλά όχι η μονάδα εκκίνησης.
Δεν έχουν όλοι οι υπολογιστές και τα λειτουργικά συστήματα αυτό το πρόβλημα. Για παράδειγμα, η Apple έχει αναπτύξει το macOS (ή το OS X) για να χρησιμοποιεί το δίαυλο PCI-Express για κατατμήσεις ρίζας. Αυτό συμβαίνει επειδή η Apple άλλαξε τις μονάδες SSD της σε PCI-Express στο MacBook Air του 2013—πριν οριστικοποιηθούν οι προδιαγραφές M.2. Η Microsoft ενημέρωσε τα Windows 10 για να υποστηρίζει τις νέες μονάδες PCI-Express και NVMe. Οι παλαιότερες εκδόσεις των Windows ενδέχεται επίσης να λειτουργούν εάν υποστηρίζεται το υλικό και έχουν εγκατασταθεί εξωτερικά προγράμματα οδήγησης.
Πώς η χρήση του M.2 μπορεί να αφαιρέσει άλλες δυνατότητες
Ένας άλλος τομέας ανησυχίας, ιδιαίτερα με μητρικές επιτραπέζιου υπολογιστή, αφορά τον τρόπο σύνδεσης της διεπαφής M.2 με το υπόλοιπο σύστημα υπολογιστή. Υπάρχει περιορισμένος αριθμός λωρίδων PCI-Express μεταξύ του επεξεργαστή και του υπόλοιπου υπολογιστή. Για να χρησιμοποιήσετε μια υποδοχή κάρτας M.2 συμβατή με PCI-Express, ο κατασκευαστής της μητρικής πλακέτας πρέπει να απομακρύνει αυτές τις λωρίδες PCI-Express από άλλα στοιχεία του συστήματος.
Ο τρόπος με τον οποίο κατανέμονται αυτές οι λωρίδες PCI-Express μεταξύ των συσκευών στις πλακέτες είναι μια σημαντική ανησυχία. Για παράδειγμα, ορισμένοι κατασκευαστές μοιράζονται τις λωρίδες PCI-Express με θύρες SATA. Έτσι, η χρήση της υποδοχής μονάδας δίσκου M.2 μπορεί να καταναλώσει πάνω από τέσσερις υποδοχές SATA. Σε άλλες περιπτώσεις, το M.2 μπορεί να μοιράζεται αυτές τις λωρίδες με άλλες υποδοχές επέκτασης PCI-Express.
Ελέγξτε πώς έχει σχεδιαστεί η πλακέτα για να βεβαιωθείτε ότι το M.2 δεν θα παρεμβαίνει στην πιθανή χρήση άλλων SATA σκληροι ΔΙΣΚΟΙ, DVD οδηγεί, Blu Ray μονάδες δίσκου ή άλλες κάρτες επέκτασης.