Как SSD M.2 сделает ваш компьютер еще быстрее
По мере того, как компьютеры становятся меньше, уменьшаются и аппаратные компоненты, такие как накопители. Вступление к твердотельные накопители разрешено для более тонких конструкций, таких как Ультрабуки, но это конфликтовало со стандартным интерфейсом SATA.
Интерфейс mSATA был разработан для создания карты с тонким профилем, которая могла бы взаимодействовать с Интерфейс SATA. Новая проблема возникла, когда стандарты SATA 3.0 ограничили производительность SSD. Чтобы исправить эти проблемы, потребовалось разработать новую форму интерфейса компактной карты.
Первоначально названный NGFF (форм-фактор следующего поколения), новый интерфейс был стандартизирован в интерфейс диска M.2 в соответствии со спецификациями SATA версии 3.2.
Более быстрые скорости
Хотя размер является важным фактором при разработке интерфейса, скорость привода не менее важна. Спецификации SATA 3.0 ограничивали реальную пропускную способность SSD на интерфейсе накопителя примерно до 600 МБ / с, чего достигли многие накопители. Спецификации SATA 3.2 представили новый смешанный подход для интерфейса M.2, как и в случае с
По сути, новая карта M.2 может использовать существующие спецификации SATA 3.0 и иметь ограничение до 600 МБ / с. Или он может использовать PCI-Экспресс, который обеспечивает пропускную способность 1 ГБ / с в соответствии с текущими стандартами PCI-Express 3.0. Эта скорость 1 ГБ / с предназначена для одной полосы PCI-Express, но можно использовать несколько полос. Согласно спецификации M.2 SSD, можно использовать до четырех полос. Использование двух полос теоретически обеспечит 2,0 ГБ / с, а четыре полосы - до 4,0 ГБ / с.
С выходом PCI-Express 4.0 эти скорости фактически удвоятся. Выпуск PCI-Express 5.0 в 2017 году привел к увеличению пропускной способности до 32 ГТ / с с 63 ГБ / с в 16-полосной конфигурации. PCI-Express 6.0 (2019 г.) позволил еще раз удвоить пропускную способность до 64 ГТ / с, обеспечивая 126 ГБ / с в каждом направлении.
Не все системы достигают такой скорости. Накопитель M.2 и интерфейс должны быть настроены в одном режиме. Интерфейс M.2 использует либо устаревший режим SATA, либо более новый. PCI-Экспресс режимы. Привод выбирает, какой из них использовать.
Например, диск M.2, разработанный с устаревшим режимом SATA, ограничен 600 МБ / с. В то время как диск M.2 совместим с PCI-Express до четырех полос (x4), компьютер использует только две полосы (x2). Это приводит к максимальной скорости 2,0 ГБ / с. Чтобы получить максимальную скорость, проверьте, что поддерживает накопитель и компьютер или материнская плата.
Меньшие и большие размеры
Одной из целей конструкции диска M.2 было уменьшение общего размера устройства хранения. Это было достигнуто одним из нескольких способов. Во-первых, карты сделали уже, чем в предыдущем форм-факторе mSATA. Карты M.2 имеют ширину 22 мм по сравнению с 30 мм mSATA. Карты также короче - 30 мм, по сравнению с 50 мм mSATA. Разница в том, что карты M.2 поддерживают большую длину до 110 мм. Это означает, что эти диски могут быть больше, что дает больше места для микросхем и, следовательно, большую емкость.
В дополнение к длине и ширине карт существует возможность установки односторонних или двусторонних плат M.2. Односторонние платы обеспечивают тонкий профиль и подходят для ультратонких ноутбуков. Двусторонняя плата позволяет установить вдвое больше микросхем на плату M.2, что позволяет увеличить емкость памяти. Это полезно для компактных настольных приложений, где пространство не так критично.
Проблема в том, что вам нужно знать, какой разъем M.2 находится на компьютере, помимо места для длины карты. Большинство ноутбуков используют только односторонний разъем, что означает, что ноутбуки не могут использовать двусторонние карты M.2.
Командные режимы
Более десяти лет SATA превратила хранилище в режим plug-and-play. Это связано с простым интерфейсом и структурой команд AHCI (Advanced Host Controller Interface).
AHCI - это то, как компьютеры передают инструкции устройствам хранения. Он встроен во все современные операционные системы и не требует установки дополнительных драйверов при добавлении новых дисков.
AHCI был разработан в эпоху, когда жесткие диски имели ограниченную способность обрабатывать инструкции из-за физической природы дисков и пластин. Одной очереди команд с 32 командами было достаточно. Проблема в том, что современные твердотельные накопители делают гораздо больше, но по-прежнему ограничены драйверами AHCI.
Структура команд и драйверы NVMe (Non-Volatile Memory Express) были разработаны для устранения этого узкого места и повышения производительности. Вместо того, чтобы использовать одну очередь команд, он обеспечивает до 65 536 очередей команд, причем до 65 536 команд в каждой очереди. Это позволяет выполнять более параллельную обработку запросов чтения и записи хранилища, что повышает производительность по сравнению со структурой команд AHCI.
Хотя это здорово, есть небольшая проблема. AHCI встроен во все современные операционные системы, а NVMe - нет. Чтобы получить максимальную отдачу от дисков, необходимо установить драйверы поверх существующих операционных систем. Это проблема многих старых операционных систем.
Спецификация накопителя M.2 допускает любой из двух режимов. Это упрощает внедрение нового интерфейса с существующими компьютерами и технологиями. По мере улучшения поддержки структуры команд NVMe в этом новом командном режиме можно использовать те же диски. Однако переключение между двумя режимами требует переформатирования дисков.
Улучшенное энергопотребление
Мобильный компьютер имеет ограниченное время работы в зависимости от размера его батарей и мощности, потребляемой его компонентами. Твердотельные накопители снижают потребление энергии компонентом хранилища, но есть возможности для улучшения.
Поскольку интерфейс M.2 SSD является частью спецификации SATA 3.2, он включает в себя и другие функции, помимо интерфейса. Это включает новую функцию под названием DevSleep. Поскольку все больше систем предназначены для перехода в спящий режим при закрытии или выключении, а не при отключении питания полностью, батарея постоянно разряжается, чтобы поддерживать некоторые данные в активном состоянии для быстрого восстановления, когда устройство просыпается. DevSleep снижает количество энергии, потребляемой устройствами, создавая новое состояние с более низким энергопотреблением. Это должно продлить время работы компьютеров, которые находятся в спящем режиме.
Проблемы с загрузкой
Интерфейс M.2 - это усовершенствование в области хранения и производительности компьютера. Компьютеры должны использовать шину PCI-Express для достижения максимальной производительности. В остальном он работает так же, как любой существующий диск SATA 3.0. Это не кажется большой проблемой, но это проблема многих первых материнских плат, которые используют эту функцию.
SSD-диски лучше всего подходят для использования в качестве корневого или загрузочного диска. Проблема в том, что существующее программное обеспечение Windows имеет проблему с загрузкой многих дисков с шины PCI-Express, а не с SATA. Это означает, что диск M.2, использующий PCI-Express, не будет основным диском, на котором установлена операционная система или программы. В результате получается быстрый диск с данными, но не загрузочный.
Не все компьютеры и операционные системы имеют эту проблему. Например, Apple разработала macOS (или OS X) для использования шины PCI-Express для корневых разделов. Это связано с тем, что Apple переключила свои твердотельные накопители на PCI-Express в MacBook Air 2013 года - до того, как спецификации M.2 были окончательно утверждены. Microsoft обновила Windows 10 для поддержки новых накопителей PCI-Express и NVMe. Старые версии Windows также могут работать, если поддерживается оборудование и установлены внешние драйверы.
Как с помощью M.2 можно удалить другие функции
Еще одна проблема, вызывающая беспокойство, особенно с настольные материнские платы, относится к тому, как интерфейс M.2 подключается к остальной части компьютерной системы. Между процессором и остальной частью компьютера существует ограниченное количество линий PCI-Express. Чтобы использовать слот для карт M.2, совместимый с PCI-Express, производитель материнской платы должен отвести эти линии PCI-Express от других компонентов системы.
То, как эти линии PCI-Express разделены между устройствами на платах, является серьезной проблемой. Например, некоторые производители разделяют линии PCI-Express с портами SATA. Таким образом, использование слота для дисковода M.2 может занять до четырех слотов SATA. В других случаях M.2 может использовать эти линии совместно с другими слотами расширения PCI-Express.
Проверьте конструкцию платы, чтобы убедиться, что M.2 не мешает потенциальному использованию других SATA. жесткие диски, DVD диски, Блю рей диски или другие карты расширения.