Kuidas M.2 SSD teie arvuti veelgi kiiremaks muudab
Kuna arvutid muutuvad väiksemaks, peavad ka riistvarakomponendid, näiteks salvestusseadmed, vähenema. Sissejuhatus pooljuhtdraivid lubatud õhemate kujunduste jaoks nagu Ultraraamatud, kuid see läks vastuollu tööstusstandardi SATA-liidesega.
mSATA liides loodi õhukese profiilkaardi loomiseks, mis saaks suhelda SATA liides. Uus probleem ilmnes siis, kui SATA 3.0 standardid piirasid SSD-de jõudlust. Nende probleemide lahendamiseks tuli välja töötada uus kompaktse kaardi liides.
Algselt nimega NGFF (Next Generation Form Factor), uus liides on SATA versiooni 3.2 spetsifikatsioonide alusel standardiseeritud M.2 draivi liideseks.
Kiiremad kiirused
Kuigi suurus on liidese väljatöötamisel oluline tegur, on draivi kiirus sama oluline. SATA 3.0 spetsifikatsioonid piirasid SSD-ketta reaalset ribalaiust draivi liidesel umbes 600 MB/s-ni, milleni paljud draivid on jõudnud. SATA 3.2 spetsifikatsioonid tutvustasid M.2 liidese jaoks uut kombineeritud lähenemisviisi, nagu see tehti SATA Express.
Sisuliselt saab uus M.2 kaart kasutada olemasolevaid SATA 3.0 spetsifikatsioone ja olla piiratud kiirusega 600 MB/s. Või see võib kasutada
PCI-Express 4.0 lõpliku väljalaskmisega need kiirused kahekordistuvad. PCI-Express 5.0 väljalaskmisel 2017. aastal suurenes ribalaius 32 GT/s, 63 GB/s 16-rajalises konfiguratsioonis. PCI-Express 6.0 (2019) puhul kahekordistus ribalaius 64 GT/s, võimaldades 126 GB/s mõlemas suunas.
Mitte kõik süsteemid ei saavuta seda kiirust. M.2-draiv ja liides peavad olema seadistatud samas režiimis. M.2 liides kasutab kas SATA pärandrežiimi või uuemat PCI-Express režiimid. Draiv valib, millist kasutada.
Näiteks SATA pärandrežiimiga loodud M.2 draiv on piiratud 600 MB/s. Kui M.2 draiv ühildub PCI-Expressiga kuni nelja rada (x4), siis arvuti kasutab ainult kahte rada (x2). Selle tulemuseks on maksimaalne kiirus 2,0 GB/s. Suurima võimaliku kiiruse saavutamiseks kontrollige, mida draiv ja arvuti või emaplaat toetavad.
Väiksemad ja suuremad suurused
M.2 draivi disaini üks eesmärke oli vähendada salvestusseadme üldist suurust. See saavutati ühel mitmest viisist. Esiteks tehti kaardid kitsamaks kui eelmises mSATA vormingus. M.2 kaardid on 22 mm laiad, võrreldes 30 mm mSATA-ga. Kaardid on ka lühemad, 30 mm pikad, võrreldes 50 mm mSATA-ga. Erinevus seisneb selles, et M.2 kaardid toetavad pikemaid kuni 110 mm pikkusi. See tähendab, et need draivid võivad olla suuremad, mis annab kiipide jaoks rohkem ruumi ja seega suuremat võimsust.
Lisaks kaartide pikkusele ja laiusele on valikus kas ühe- või kahepoolsed M.2 tahvlid. Ühepoolsed tahvlid tagavad õhukese profiili ja on kasulikud üliõhukeste sülearvutite jaoks. Kahepoolne plaat võimaldab M.2 plaadile paigaldada kaks korda rohkem kiipe, mis võimaldab suuremat salvestusmahtu. See on kasulik kompaktsete lauaarvutirakenduste jaoks, kus ruum pole nii kriitiline.
Probleem on selles, et lisaks kaardi pikkusele peab olema kursis, milline M.2 pistik arvutis on. Enamik sülearvuteid kasutab ainult ühepoolset pistikut, mis tähendab, et sülearvutid ei saa kasutada kahepoolseid M.2 kaarte.
Käsurežiimid
Rohkem kui kümne aasta jooksul on SATA muutnud salvestusruumi plug-and-play-toiminguks. See on tingitud lihtsast liidesest ja AHCI (Advanced Host Controller Interface) käsustruktuurist.
AHCI on see, kuidas arvutid edastavad juhiseid salvestusseadmetega. See on sisse ehitatud kõikidesse kaasaegsetesse operatsioonisüsteemidesse ja ei nõua uute draivide lisamisel täiendavate draiverite installimist.
AHCI töötati välja ajastul, mil kõvaketastel oli draivipeade ja taldrikute füüsilise olemuse tõttu piiratud võime käske töödelda. Piisas ühest 32 käsuga käsujärjekorrast. Probleem on selles, et tänapäevased pooljuhtdraivid teevad palju rohkem, kuid AHCI draiverid piiravad neid siiski.
Selle kitsaskoha kõrvaldamiseks ja jõudluse parandamiseks töötati välja NVMe (non-volatile Memory Express) käsustruktuur ja draiverid. Selle asemel, et kasutada ühte käsujärjekorda, pakub see kuni 65 536 käsujärjekorda ja kuni 65 536 käsku järjekorra kohta. See võimaldab salvestusruumi lugemis- ja kirjutamistaotluste paralleelsemat töötlemist, mis suurendab jõudlust üle AHCI käsustruktuuri.
Kuigi see on suurepärane, on väike probleem. AHCI on sisse ehitatud kõikidesse kaasaegsetesse operatsioonisüsteemidesse, kuid NVMe mitte. Draiverid tuleb installida olemasolevate operatsioonisüsteemide peale, et draividest maksimumi saada. See on paljude vanemate operatsioonisüsteemide probleem.
M.2 ajami spetsifikatsioon lubab mõlemat kahest režiimist. See muudab uue liidese kasutuselevõtu olemasolevate arvutite ja tehnoloogiatega lihtsamaks. Kuna NVMe käsustruktuuri tugi paraneb, saab selle uue käsurežiimiga kasutada samu draive. Kahe režiimi vahel vahetamine nõuab aga draivide ümbervormindamist.
Parem energiatarve
Mobiilarvuti tööaeg on piiratud selle akude suuruse ja komponentide tarbitava võimsuse alusel. Pooljuhtdraivid vähendavad salvestuskomponendi energiatarbimist, kuid arenguruumi on.
Kuna M.2 SSD liides on osa SATA 3.2 spetsifikatsioonist, sisaldab see ka muid funktsioone peale liidese. See hõlmab uut funktsiooni nimega DevSleep. Kuna rohkem süsteeme on kavandatud nii, et need lülituvad suletuna või välja lülitatuna unerežiimile, mitte välja lülitada täielikult, on aku pidev tõmbamine, et hoida mõned andmed aktiivsena, et seade kiiresti taastada on äratatud. DevSleep vähendab seadmete energiatarbimist, luues uue väiksema energiatarbega oleku. See peaks pikendama puhkerežiimi lülitatud arvutite tööaega.
Probleemid käivitamisel
M.2 liides on arvuti salvestamise ja jõudluse areng. Arvutid peavad parima jõudluse saavutamiseks kasutama PCI-Expressi siini. Vastasel juhul töötab see samamoodi nagu kõik olemasolevad SATA 3.0 draivid. See ei tundu olevat suur asi, kuid see on probleem paljudel esimestel emaplaatidel, mis seda funktsiooni kasutasid.
SSD-draivid pakuvad parimat kogemust, kui neid kasutatakse juur- või alglaadimisdraivina. Probleem on selles, et olemasoleval Windowsi tarkvaral on probleem paljude draivide käivitamisel PCI-Expressi siinilt, mitte SATA-lt. See tähendab, et PCI-Expressi kasutav M.2-draiv ei ole peamine draiv, kuhu operatsioonisüsteem või programmid installitakse. Tulemuseks on kiire andmedraiv, kuid mitte alglaadimisdraiv.
Mitte kõigil arvutitel ja operatsioonisüsteemidel pole seda probleemi. Näiteks Apple on välja töötanud macOS-i (või OS X), et kasutada juursektsioonide jaoks PCI-Expressi siini. Selle põhjuseks on asjaolu, et Apple vahetas 2013. aasta MacBook Airis oma SSD-draivid PCI-Expressi vastu – enne M.2 spetsifikatsioonide lõplikku kinnitamist. Microsoft on värskendanud Windows 10, et toetada uusi PCI-Expressi ja NVMe draive. Windowsi vanemad versioonid võivad samuti töötada, kui riistvara on toetatud ja välised draiverid on installitud.
Kuidas M.2 kasutamine muid funktsioone eemaldada
Teine murekoht, eriti seoses lauaarvuti emaplaadid, puudutab seda, kuidas M.2 liides on ühendatud ülejäänud arvutisüsteemiga. Protsessori ja ülejäänud arvuti vahel on piiratud arv PCI-Expressi radasid. PCI-Expressiga ühilduva M.2 kaardipesa kasutamiseks peab emaplaadi tootja need PCI-Expressi rajad süsteemi muudest komponentidest eemale võtma.
Suur probleem on see, kuidas need PCI-Expressi rajad plaatidel olevate seadmete vahel jagunevad. Näiteks jagavad mõned tootjad PCI-Expressi radasid SATA-portidega. Seega võib M.2 draivipesa kasutamine kulutada kuni neli SATA pesa. Muudel juhtudel võib M.2 neid radu jagada teiste PCI-Expressi laienduspesadega.
Kontrollige, kuidas plaat on konstrueeritud tagamaks, et M.2 ei segaks teiste SATA-de võimalikku kasutamist kõvakettad, DVD sõidab, Blu-ray draivid või muud laienduskaardid.