Da computere, især bærbare computere, fortsætter med at blive mindre, skal komponenter, som f.eks. Lagringsdrev, også få tilsvarende mindre. Med introduktionen af solid state-drev blev det lettere at placere dem i stadig mere tynde designs som Ultrabooks, men problemet fortsatte derefter med at bruge SATA-grænsefladen til industristandard. Til sidst blev mSATA-grænsefladen designet til at oprette et tyndt profilkort, som stadig kan interagere med SATA-interfacet. Problemet er nu, at SATA 3.0-standarderne begrænser udførelsen af SSD'er. For at rette op på disse problemer skal der udvikles en ny form for kompakt kortinterface. Oprindelig kaldet NGFF (Next Generation Form Factor), den nye grænseflade er endelig blevet standardiseret i den nye M.2 drive interface under SATA version 3.2 specifikationer.
Hurtigere hastigheder
Selvom størrelsen selvfølgelig er en faktor i udviklingen af den nye grænseflade, er frekvensen af drevene lige så kritisk. SATA 3.0-specifikationerne begrænsede den virkelige verdens båndbredde af en SSD på drevgrænsefladen til omkring 600MB / s, noget som mange drev har nået. SATA 3.2-specifikationerne introducerede en ny blandet tilgang til M.2-interfacet ligesom det gjorde med SATA Express. I det væsentlige kan et nyt M.2-kort bruge enten de eksisterende SATA 3.0-specifikationer og være begrænset til 600MB / s, eller det kan i stedet vælge at bruge PCI-Express, der giver en båndbredde på 1GB / s under den nuværende PCI-Express 3.0 standarder. Nu er 1 GB / s hastighed for en enkelt PCI-Express lane. Det er muligt at bruge flere baner og under M.2 SSD specifikationen, kan op til fire baner bruges. Brug af to baner ville give 2,0 GB / s, mens fire baner kan give op til 4,0 GB / s. Med den endelige udgivelse af PCI-Express 4.0 vil disse hastigheder fordoble.
Nu skal ikke alle systemer nå disse hastigheder. M.2-drevet og grænsefladen på computeren skal indstilles i samme tilstand. M.2-grænsefladen er designet til at bruge enten den gamle SATA-tilstand eller de nyere PCI-Express-tilstande, men drevet vil vælge, hvilken en skal bruges. For eksempel vil en M.2-drev, der er designet med SATA-legacy-tilstand, begrænses til 600MB / s-hastigheden. M.2-drevet kan nu være kompatibelt med PCI-Express op til 4 baner (x4), men computeren bruger kun to baner (x2). Dette ville resultere i maksimale hastigheder på kun 2,0 GB / s. For at få mest mulig hastighed skal du kontrollere både, hvad drevet og computeren eller bundkortet understøtter.
Mindre og større størrelser
Et af målene med M.2-drevdesign var at reducere lagringsenhedens samlede størrelse. Dette opnås på en af flere forskellige måder. For det første gjorde de kortene smalere end den tidligere mSATA formfaktor. M.2 kort er kun 22mm brede sammenlignet med 30mm mSATA. Kortene kan også kortsluttes som kun 30mm lange i forhold til 50mm mSATA. Forskellen er, at M.2-kortene også understøtter længere længder på op til 110mm, hvilket betyder, at det faktisk kan være større, hvilket giver mere plads til chips og dermed højere kapaciteter.
Ud over kortets længde og bredde er der også mulighed for enten enkeltstående eller dobbeltsidede M.2 brædder. Hvorfor de to forskellige tykkelser? Nå, ensidede boards giver en meget tynd profil og er nyttige til ultratynde bærbare computere. Et dobbeltsidet kort giver derimod mulighed for, at dobbelt så mange chips kan installeres på et M.2-kort til større lagerkapacitet, som er nyttig til kompakte desktop applikationer, hvor pladsen ikke er så kritisk. Problemet er, at du skal være opmærksom på, hvilken type M.2-stik der er på computeren ud over pladsen for kortets længde. De fleste bærbare computere bruger kun en ensidig stik, hvilket betyder, at de ikke kan bruge dobbeltsidede M.2-kort.
Kommandotilstande
I mere end et årti har SATA lavet opbevaring til computere, plug and play. Dette er takket være den meget brugervenlige grænseflade, men også på grund af kommandostrukturen AHCI (Advanced Host Controller Interface). Dette er en måde, hvorpå computeren kan kommunikere instruktioner med lagerenhederne. Den er indbygget i alle de moderne operativsystemer og kræver derfor ikke, at der installeres yderligere drivere i operativsystemet, når vi tilføjer nye drev. Det har fungeret godt, men det blev udviklet i hårddrevne æra, der har begrænset evne til at behandle instruktioner på grund af den fysiske karakter af drevhoveder og plade. En enkelt kommandokø med 32 kommandoer var tilstrækkelig. Problemet er, at solid state-drev kan gøre så meget mere, men er begrænset af AHCI-drivere.
For at eliminere denne flaskehals og forbedre ydeevnen blev NVMe (Non-Volatile Memory Express) kommandostrukturen og drivere udviklet som et middel til at eliminere dette problem for solid state-drev. I stedet for at bruge en enkelt kommandokø, giver den op til 65.536 kommandokøer med op på 65.536 kommandoer pr. Kø. Dette giver mulighed for mere parallel behandling af lagringslæsnings- og skriveforespørgsler, som vil bidrage til at øge ydeevnen over AHCI kommandostrukturen.
Mens dette er godt, er der lidt af et problem. AHCI er indbygget i alle moderne operativsystemer, men NVMe er ikke. For at få mest muligt potentiale ud af drevene, skal drivere installeres oven på eksisterende operativsystemer for at bruge denne nye kommandotilstand. Det er et problem for mange mennesker på ældre operativsystemer. Heldigvis tillader M.2-drevspecifikationen, at en af de to tilstande anvendes. Dette gør det lettere at vedtage den nye grænseflade med eksisterende computere og teknologier ved at bruge kommandostrukturen AHCI.Da understøttelsen af NVMe kommandostrukturen bliver forbedret i softwaren, kan de samme drev bruges med denne nye kommandomodus. Bare vær advaret om, at skift mellem de to tilstande kræver, at drevene omformateres.
Forbedret strømforbrug
Mobile computere har begrænsede driftstider baseret på deres batteriers størrelse og strømmen trukket af de forskellige komponenter. Solid state-drev tilvejebragte nogle betydelige reduktioner i energikonsumtionen af lagerkomponenten, således at de har forbedret batterilevetid, men der er plads til forbedring. Da M.2 SSD-grænsefladen er en del af SATA 3.2-specifikationerne, indeholder den også nogle andre funktioner ud over bare grænsefladen. Dette omfatter en ny funktion kaldet DevSleep. Da flere og flere systemer er designet til at gå i dvaletilstand, når de lukkes eller slukker i stedet for at koble helt ned, er der konstant trækker på batteriet for at holde nogle data aktive for hurtig genopretning, når enhederne er vågnet op. DevSleep reducerer mængden af strøm, der bruges af enheder som M.2 SSD'er ved at oprette en ny lavere strømtilstand. Dette skulle medvirke til at forlænge driftstiden for de systemer, der soves i stedet for at blive dræbt mellem brug.
Problemer opstart
M.2-grænsefladen er en god tilføjelse til computerlagring og evnen til at forbedre ydeevnen på vores computere. Der er dog et lille problem med den tidlige implementering af det dog. For at få den bedste ydelse fra den nye grænseflade skal computeren bruge PCI-Express-bussen, ellers løber den lige som alle eksisterende SATA 3.0-drev. Dette virker ikke som en big deal, men det er faktisk et problem med mange af de første par bundkort, der bruger funktionen. SSD-drev giver den bedste oplevelse, når de bruges som root eller boot-drevet. Problemet er, at den eksisterende Windows-software har et problem med mange drev opstart fra PCI-Express-bussen i stedet for fra SATA. Dette betyder, at hvis du har et M.2-drev, der bruger PCI-Express hurtigt, bliver det ikke det primære drev, hvor operativsystemet eller programmerne er installeret. Resultatet er en hurtig data-drev, men ikke boot-drevet.
Ikke alle computere og operativsystemer har dette problem. For eksempel har Apple udviklet OS X til at bruge PCI-Express-bussen til rodpartitioner. Dette skyldes, at Apple skiftede deres SSD-drev til PCI-Express i 2013 MacBook Air, før M.2-specifikationerne blev afsluttet. Microsoft har opdateret Windows 10 for fuldt ud at understøtte de nye PCI-Express- og NVMe-drev, hvis den hardware, der kører på kan, også. Ældre versioner af Windows kan muligvis være i stand til, hvis hardwaren understøttes, og eksterne drivere installeres.
Hvordan du bruger M.2 kan fjerne andre funktioner
Et andet problem, især med desktop-moderkort, vedrører, hvordan M.2-grænsefladen er forbundet til resten af systemet. Du ser, at der er et begrænset antal PCI-Express baner mellem processoren og resten af computeren. For at bruge et PCI-Express-kompatibelt M.2-kortspor skal bundkortproducenten tage disse PCI-Express-baner væk fra andre komponenter på systemet. Hvordan disse PCI-Express baner er opdelt mellem enhederne på tavlerne er et stort problem. For eksempel deler nogle producenter PCI-Express-banerne med SATA-porte. Således kan brugen af M.2-drevpladsen tage væk op ad fire SATA-slots. I andre tilfælde. M.2 kan dele disse baner med andre PCI-Express ekspansionsspor. Sørg for at kontrollere, hvordan kortet er designet til at sikre, at brugen af M.2 ikke forstyrrer mulig brug af andre SATA-harddiske, dvd- eller Blu-ray-drev eller andre udvidelseskort.
