Kako bo M.2 SSD naredil vaš računalnik še hitrejši
Ker se računalniki zmanjšujejo, se morajo strojne komponente, kot so pogoni za shranjevanje, zmanjšati. Uvedba pogoni SSD dovoljeno za tanjše modele, kot so Ultrabooki, vendar je to v nasprotju z industrijskim standardnim vmesnikom SATA.
Vmesnik mSATA je bil zasnovan za ustvarjanje kartice s tankim profilom, ki bi lahko komunicirala z SATA vmesnik. Nova težava se je pojavila, ko so standardi SATA 3.0 omejili zmogljivost SSD diskov. Za odpravo teh težav je bilo treba razviti novo obliko vmesnika za kompaktne kartice.
Prvotno imenovan NGFF (Faktor oblike naslednje generacije), je bil novi vmesnik standardiziran v vmesnik pogona M.2 v skladu s specifikacijami različice SATA 3.2.
Hitrejše hitrosti
Medtem ko je velikost dejavnik pri razvoju vmesnika, je hitrost pogona enako kritična. Specifikacije SATA 3.0 so omejile pasovno širino SSD v resničnem svetu na vmesniku pogona na približno 600 MB/s, kar so dosegli številni pogoni. Specifikacije SATA 3.2 so uvedle nov mešani pristop za vmesnik M.2, tako kot pri SATA Express.
V bistvu lahko nova kartica M.2 uporablja obstoječe specifikacije SATA 3.0 in je omejena na 600 MB/s. Ali pa lahko uporabi PCI-Express, ki zagotavlja pasovno širino 1 GB/s po trenutnih standardih PCI-Express 3.0. Ta hitrost 1 GB/s je za en pas PCI-Express, vendar je mogoče uporabiti več pasov. V skladu s specifikacijo M.2 SSD se lahko uporabljajo do štiri pasove. Uporaba dveh pasov bi teoretično zagotovila 2,0 GB/s, medtem ko bi štirje pasovi zagotovili do 4,0 GB/s.
Z morebitno izdajo PCI-Express 4.0 bi se te hitrosti dejansko podvojile. Pri izdaji PCI-Express 5.0 leta 2017 se je pasovna širina povečala na 32 GT/s, s 63 GB/s v 16-pasovni konfiguraciji. PCI-Express 6.0 (2019) je doživel še podvojitev pasovne širine na 64 GT/s, kar omogoča 126 GB/s v vsako smer.
Vsi sistemi ne dosegajo teh hitrosti. Pogon M.2 in vmesnik morata biti nastavljena v istem načinu. Vmesnik M.2 uporablja starejši način SATA ali novejši PCI-Express načini. Pogon izbere, katerega bo uporabil.
Na primer, pogon M.2, zasnovan s starim načinom SATA, je omejen na 600 MB/s. Medtem ko je pogon M.2 združljiv s PCI-Express do štirih pasov (x4), računalnik uporablja samo dva pasova (x2). To ima za posledico največjo hitrost 2,0 GB/s. Če želite doseči največjo možno hitrost, preverite, kaj podpirata pogon in računalnik ali matična plošča.
Manjše in večje velikosti
Eden od ciljev zasnove pogona M.2 je bil zmanjšati celotno velikost pomnilniške naprave. To je bilo doseženo na enega od več načinov. Najprej so bile kartice ožje kot pri prejšnjem faktorju oblike mSATA. Kartice M.2 so široke 22 mm v primerjavi s 30 mm mSATA. Kartice so tudi krajše po dolžini 30 mm v primerjavi s 50 mm mSATA. Razlika je v tem, da kartice M.2 podpirajo daljše dolžine do 110 mm. To pomeni, da so ti pogoni lahko večji, kar zagotavlja več prostora za čipe in s tem večje kapacitete.
Poleg dolžine in širine kartic je na voljo možnost enostranskih ali dvostranskih plošč M.2. Enostranske plošče zagotavljajo tanek profil in so uporabne za ultra tanke prenosnike. Dvostranska plošča omogoča namestitev dvakrat več čipov na ploščo M.2, kar omogoča večje kapacitete za shranjevanje. To je uporabno za kompaktne namizne aplikacije, kjer prostor ni tako kritičen.
Težava je v tem, da se morate poleg prostora za dolžino kartice zavedati tudi, kakšen priključek M.2 je na računalniku. Večina prenosnikov uporablja samo enostranski priključek, kar pomeni, da prenosniki ne morejo uporabljati dvostranskih kartic M.2.
Ukazni načini
SATA je že več kot desetletje naredil shranjevanje v funkcijo plug-and-play. To je posledica preprostega vmesnika in ukazne strukture AHCI (Advanced Host Controller Interface).
AHCI je način, kako računalniki sporočajo navodila z napravami za shranjevanje. Vgrajen je v vse sodobne operacijske sisteme in ne zahteva namestitve dodatnih gonilnikov ob dodajanju novih pogonov.
AHCI je bil razvit v dobi, ko so trdi diski imeli omejeno zmožnost obdelave navodil zaradi fizične narave pogonskih glav in plošč. Zadostovala je ena sama čakalna vrsta z 32 ukazi. Težava je v tem, da današnji pogoni SSD naredijo veliko več, vendar jih gonilniki AHCI še vedno omejujejo.
Ukazna struktura in gonilniki NVMe (Non-Volatile Memory Express) so bili razviti, da bi odpravili to ozko grlo in izboljšali zmogljivost. Namesto uporabe ene čakalne vrste ukazov ponuja do 65.536 čakalnih vrst ukazov z do 65.536 ukazi na čakalno vrsto. To omogoča bolj vzporedno obdelavo zahtev za branje in pisanje pomnilnika, kar poveča zmogljivost v primerjavi s strukturo ukazov AHCI.
Čeprav je to odlično, obstaja nekaj težav. AHCI je vgrajen v vse sodobne operacijske sisteme, NVMe pa ne. Gonilnike je treba namestiti na obstoječe operacijske sisteme, da kar najbolje izkoristite pogone. To je problem za številne starejše operacijske sisteme.
Specifikacija pogona M.2 omogoča enega od dveh načinov. To olajša prevzem novega vmesnika z obstoječimi računalniki in tehnologijami. Ker se podpora za ukazno strukturo NVMe izboljšuje, se lahko isti pogoni uporabljajo s tem novim ukaznim načinom. Vendar pa je za preklapljanje med obema načinoma potrebno ponovno formatirati pogone.
Izboljšana poraba energije
Mobilni računalnik ima omejen čas delovanja glede na velikost njegovih baterij in moč, ki jo porabijo njegove komponente. Pogoni SSD zmanjšujejo porabo energije komponente za shranjevanje, vendar obstaja prostor za izboljšave.
Ker je vmesnik M.2 SSD del specifikacije SATA 3.2, vključuje druge funkcije poleg vmesnika. To vključuje novo funkcijo, imenovano DevSleep. Ker je več sistemov zasnovanih tako, da preidejo v način mirovanja, ko so zaprti ali izklopljeni, namesto da se izklopijo v celoti je baterija stalno polnjena, da ostanejo nekateri podatki aktivni za hitro obnovitev, ko naprava se zbudi. DevSleep zmanjša količino energije, ki jo porabijo naprave, tako da ustvari novo stanje nižje porabe. To bi moralo podaljšati čas delovanja za računalnike, ki so prestavljeni v način spanja.
Težave pri zagonu
Vmesnik M.2 je napredek v računalniškem shranjevanju in zmogljivosti. Računalniki morajo uporabljati vodilo PCI-Express, da dosežejo najboljšo zmogljivost. V nasprotnem primeru deluje enako kot kateri koli obstoječi pogon SATA 3.0. To se ne zdi veliko, vendar je težava pri mnogih prvih matičnih ploščah, ki uporabljajo to funkcijo.
Pogoni SSD nudijo najboljšo izkušnjo, če se uporabljajo kot korenski ali zagonski pogon. Težava je v tem, da ima obstoječa programska oprema Windows težave s številnimi pogoni, ki se zaženejo iz vodila PCI-Express in ne iz SATA. To pomeni, da pogon M.2, ki uporablja PCI-Express, ne bo primarni pogon, na katerem so nameščeni operacijski sistem ali programi. Rezultat je hiter podatkovni pogon, ne pa tudi zagonski pogon.
Te težave nimajo vsi računalniki in operacijski sistemi. Apple je na primer razvil macOS (ali OS X) za uporabo vodila PCI-Express za korenske particije. To je zato, ker je Apple svoje pogone SSD preklopil na PCI-Express v MacBook Air iz leta 2013 – preden so bile specifikacije M.2 dokončane. Microsoft je posodobil Windows 10, da podpira nove pogone PCI-Express in NVMe. Starejše različice sistema Windows lahko delujejo tudi, če je strojna oprema podprta in so nameščeni zunanji gonilniki.
Kako lahko uporaba M.2 odstrani druge funkcije
Drugo področje, ki skrbi, zlasti z namizne matične plošče, se nanaša na to, kako je vmesnik M.2 povezan s preostalim računalniškim sistemom. Med procesorjem in ostalim računalnikom je omejeno število pasov PCI-Express. Za uporabo reže za kartico M.2, ki je združljiva s PCI-Express, mora proizvajalec matične plošče te pasove PCI-Express odstraniti od drugih komponent v sistemu.
Glavna skrb je, kako so ti pasovi PCI-Express razdeljeni med naprave na ploščah. Nekateri proizvajalci si na primer delijo pasove PCI-Express z vrati SATA. Tako lahko uporaba reže za pogon M.2 porabi več kot štiri reže SATA. V drugih primerih lahko M.2 deli te pasove z drugimi razširitvenimi režami PCI-Express.
Preverite, kako je plošča zasnovana, da se prepričate, da M.2 ne bo motil morebitne uporabe drugih SATA trdi diski, DVD pogoni, Blu-ray pogoni ali druge razširitvene kartice.