Hogyan teszi még gyorsabbá a számítógépét az M.2 SSD?
Ahogy a számítógépek kisebbek lesznek, úgy kell a hardverelemeknek, például a tárolómeghajtóknak is lennie. A bevezetése szilárdtestalapú meghajtók megengedett vékonyabb kiviteleknél, mint pl Ultrabookok, de ez ütközött az ipari szabvány SATA interfésszel.
Az mSATA interfészt úgy tervezték, hogy olyan vékony profilkártyát hozzon létre, amely kölcsönhatásba léphet a SATA interfész. Új probléma merült fel, amikor a SATA 3.0 szabványok korlátozták az SSD-k teljesítményét. A problémák megoldására a kompakt kártya interfész új formáját kellett kifejleszteni.
Az eredetileg NGFF-nek (Next Generation Form Factor) nevezett új interfészt az M.2 meghajtó interfészébe szabványosították a SATA 3.2-es verziójának specifikációi szerint.
Gyorsabb sebesség
Míg a méret az interfész kialakításánál fontos tényező, 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, ahogyan ez történt
Lényegében egy új M.2 kártya használhatja a meglévő SATA 3.0 specifikációkat, és 600 MB/s-ra korlátozható. Vagy használhatja PCI-Express, amely a jelenlegi PCI-Express 3.0 szabványok mellett 1 GB/s sávszélességet biztosít. Ez az 1 GB/s sebesség egyetlen PCI-Express sávra vonatkozik, de több sáv is használható. 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 is biztosítana.
A PCI-Express 4.0 esetleges megjelenésével ezek a sebességek gyakorlatilag megduplázódnak. A PCI-Express 5.0 2017-es kiadásával 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 126 GB/s-ot tesz lehetővé mindkét irányban.
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 használja, vagy az újabbat PCI-Express módok. 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 mit támogat a meghajtó és a számítógép vagy az alaplap.
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 chipek számára, és ezáltal nagyobb kapacitást.
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.
Parancs módok
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, ahogy a számítógépek utasításokat kommunikálnak a tárolóeszközökkel. Minden modern operációs rendszerbe be van építve, és új meghajtók hozzáadásakor nincs szükség további illesztőprogramok telepítésére.
Az AHCI-t abban a 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 többet teljesítenek, 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 parancsszerkezethez képest.
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 hozhassa ki a meghajtókból. Ez sok régebbi operációs rendszernél probléma.
Az M.2 meghajtó specifikációja lehetővé teszi a két üzemmód 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.
Megnövelt energiafogyasztás
A mobil számítógépek működési ideje korlátozott, az akkumulátorok méretétől és az összetevői által fogyasztott áramtól függően. A szilárdtestalapú meghajtók csökkentik a tárolókomponens 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 egyre több rendszert úgy terveztek, hogy a kikapcsolás helyett alvó üzemmódba lépjenek bezárt vagy kikapcsolt állapotban teljes mértékben, folyamatosan húzódik az akkumulátor, hogy bizonyos adatok aktívak maradjanak a gyors helyreállítás érdekében fel van ébresztve. A DevSleep új, alacsonyabb fogyasztású állapot létrehozásával csökkenti az eszközök által felhasznált energia mennyiségét. Ez meghosszabbítja az alvó módba helyezett számítógépek futási idejét.
Bootolási 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 ez a probléma, amely először használta ezt a funkciót.
Az SSD-meghajtók a legjobb élményt nyújtják, ha gyökér- vagy rendszerindító meghajtóként használják. 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 nem a rendszerindító meghajtó.
Nem minden számítógépen és operációs rendszeren van 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 SSD-meghajtóit – még azelőtt, hogy 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 használata
Egy másik aggodalomra okot adó terület, különösen asztali alaplapok, arra vonatkozik, hogy az M.2 interfész hogyan csatlakozik a számítógépes rendszer többi részéhez. 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 ezeket a PCI-Express sávokat a rendszer egyéb összetevőitől.
Komoly aggodalomra ad okot, hogy ezek a PCI-Express sávok hogyan oszlanak meg a táblákon lévő eszközök között. 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 az alaplap kialakítását, hogy megbizonyosodjon arról, hogy az M.2 nem zavarja más SATA-k lehetséges használatát merevlemezek, DVD hajt, Blu Ray meghajtókat vagy egyéb bővítőkártyákat.