Kako računala postaju manja, moraju se smanjivati i hardverske komponente poput pogona za pohranu. Uvođenje solid-state diskova omogućilo je tanje dizajne kao što su Ultrabookovi, ali to je bilo u suprotnosti sa industrijskim standardnim SATA sučeljem.
MSATA sučelje dizajnirano je za izradu kartice tankog profila koja može komunicirati sa SATA sučeljem. Novi problem pojavio se kada su SATA 3.0 standardi ograničili performanse SSD-ova. Morao se razviti novi oblik sučelja kompaktne kartice kako bi se ispravili ovi problemi.
Izvorno nazvano NGFF (Next Generation Form Factor), novo sučelje je standardizirano u M.2 pogonsko sučelje prema specifikacijama SATA verzije 3.2.
Veće brzine
Iako je veličina faktor u razvoju sučelja, brzina pogona jednako je kritična. Specifikacije SATA 3.0 ograničile su stvarnu propusnost SSD-a na sučelju pogona na oko 600 MB/s, što su mnogi pogoni dosegli. Specifikacije SATA 3.2 uvele su novi mješoviti pristup za M.2 sučelje, kao što je to bilo sa SATA Expressom.
U biti, nova M.2 kartica može koristiti postojeće SATA 3.0 specifikacije i biti ograničena na 600 MB/s. Ili, može koristiti PCI-Express, koji osigurava propusnost od 1 GB/s prema trenutnim standardima PCI-Express 3.0. Ta brzina od 1 GB/s je za jednu PCI-Express traku, ali moguće je koristiti više traka. Prema M.2 SSD specifikaciji, mogu se koristiti do četiri trake. Korištenje dvije trake teoretski bi osiguralo 2,0 GB/s, dok bi četiri trake pružile do 4,0 GB/s.
S konačnim izdanjem PCI-Expressa 4.0, te bi se brzine efektivno udvostručile. Izdanje PCI-Expressa 5.0 u 2017. godini došlo je do povećanja propusnosti na 32 GT/s, sa 63 GB/s u konfiguraciji sa 16 staza. PCI-Express 6.0 (2019) doživio je još jedno udvostručenje propusnosti na 64 GT/s, dopuštajući 126 GB/s u svakom smjeru.
Ne postižu svi sustavi te brzine. M.2 pogon i sučelje moraju biti postavljeni u istom načinu rada. M.2 sučelje koristi ili naslijeđeni SATA način ili novije PCI-Express načine. Pogon odabire koji će koristiti.
Na primjer, M.2 pogon dizajniran sa SATA naslijeđenim načinom rada ograničen je na 600 MB/s. Dok je M.2 pogon kompatibilan s PCI-Express do četiri trake (x4), računalo koristi samo dvije trake (x2). To rezultira maksimalnim brzinama od 2,0 GB/s. Da biste dobili najveću moguću brzinu, provjerite što pogon i računalo ili matična ploča podržavaju.
Manje i veće veličine
Jedan od ciljeva dizajna M.2 pogona bio je smanjiti ukupnu veličinu uređaja za pohranu. To je postignuto na jedan od nekoliko načina. Prvo, kartice su napravljene uže nego u prethodnom mSATA formatu. M.2 kartice su široke 22 mm, u usporedbi s 30 mm mSATA. Kartice su također kraće u duljini od 30 mm, u usporedbi s 50 mm mSATA. Razlika je u tome što M.2 kartice podržavaju veće duljine do 110 mm. To znači da ti pogoni mogu biti veći, što daje više prostora za čipove, a time i veće kapacitete.
Osim duljine i širine kartica, postoji opcija za jednostrane ili dvostrane M.2 ploče. Jednostrane ploče daju tanak profil i korisne su za ultratanka prijenosna računala. Dvostrana ploča omogućuje ugradnju dvostruko više čipova na M.2 ploču, što omogućuje veće kapacitete pohrane. Ovo je korisno za aplikacije za kompaktna stolna računala gdje prostor nije kritičan.
Problem je što morate znati kakav je M.2 konektor na računalu, osim prostora za dužinu kartice. Većina prijenosnih računala koristi samo jednostrani konektor, što znači da prijenosna računala ne mogu koristiti dvostrane M.2 kartice.
Načini upravljanja
Više od desetljeća, SATA je načinio pohranu plug-and-play operacijom. To je zbog jednostavnog sučelja i strukture naredbi AHCI (Advanced Host Controller Interface).
AHCI je način na koji računala komuniciraju upute s uređajima za pohranu. Ugrađen je u sve moderne operativne sustave i ne zahtijeva instaliranje dodatnih upravljačkih programa prilikom dodavanja novih pogona.
AHCI je razvijen u doba kada su tvrdi diskovi imali ograničenu sposobnost obrade instrukcija zbog fizičke prirode glava pogona i ploča. Bio je dovoljan jedan red čekanja s 32 naredbe. Problem je u tome što današnji solid-state diskovi rade mnogo više, ali su još uvijek ograničeni AHCI drajverima.
NVMe (Non-Volatile Memory Express) naredbena struktura i upravljački programi razvijeni su kako bi uklonili ovo usko grlo i poboljšali performanse. Umjesto da koristi jedan red čekanja naredbi, nudi do 65 536 redova čekanja naredbi, s do 65 536 naredbi po redu. To omogućuje više paralelne obrade zahtjeva za čitanje i pisanje pohrane, što povećava performanse u odnosu na strukturu naredbi AHCI.
Iako je ovo sjajno, postoji mali problem. AHCI je ugrađen u sve moderne operativne sustave, ali NVMe nije. Upravljački programi moraju biti instalirani povrh postojećih operativnih sustava kako biste izvukli maksimum iz pogona. To je problem za mnoge starije operativne sustave.
Specifikacija pogona M.2 dopušta bilo koji od ova dva načina. To olakšava usvajanje novog sučelja s postojećim računalima i tehnologijama. Kako se podrška za strukturu naredbi NVMe poboljšava, isti pogoni mogu se koristiti s ovim novim načinom naredbi. Međutim, prebacivanje između dva načina rada zahtijeva ponovno formatiranje pogona.
Poboljšana potrošnja energije
Mobilno računalo ima ograničeno vrijeme rada temeljeno na veličini njegovih baterija i snazi koju troše njegove komponente. Solid-state diskovi smanjuju potrošnju energije komponente za pohranu, ali ima mjesta za poboljšanje.
Budući da je M.2 SSD sučelje dio SATA 3.2 specifikacije, uključuje i druge značajke izvan sučelja. To uključuje novu značajku pod nazivom DevSleep. Budući da je sve više sustava dizajnirano da prijeđe u stanje mirovanja kada se zatvori ili isključi, umjesto da se potpuno isključi, postoji konstantna potrošnja baterije kako bi neki podaci ostali aktivni za brzi oporavak kada se uređaj probudi. DevSleep smanjuje količinu energije koju koriste uređaji stvaranjem novog stanja manje energije. Ovo bi trebalo produljiti vrijeme rada za računala koja su stavljena u stanje mirovanja.
Problemi pri dizanju
M.2 sučelje je napredak u računalnoj pohrani i performansama. Računala moraju koristiti PCI-Express sabirnicu kako bi postigla najbolje performanse. Inače, radi isto kao bilo koji postojeći SATA 3.0 disk. Ovo se ne čini kao velika stvar, ali to je problem kod mnogih prvih matičnih ploča koje su koristile tu značajku.
SSD diskovi nude najbolje iskustvo kada se koriste kao root ili boot pogon. Problem je u tome što postojeći Windows softver ima problem s mnogim pogonima koji se dižu s PCI-Express sabirnice, a ne sa SATA. To znači da M.2 disk koji koristi PCI-Express neće biti primarni pogon na koji su instalirani operativni sustav ili programi. Rezultat je brzi podatkovni pogon, ali ne i pogon za pokretanje.
Nemaju sva računala i operativni sustavi ovaj problem. Na primjer, Apple je razvio macOS (ili OS X) za korištenje PCI-Express sabirnice za root particije. To je zato što je Apple prebacio svoje SSD pogone na PCI-Express u MacBook Airu iz 2013. prije nego što su finalizirane specifikacije M.2. Microsoft je ažurirao Windows 10 kako bi podržao nove PCI-Express i NVMe pogone. Starije verzije sustava Windows također mogu raditi ako je hardver podržan i ako su instalirani vanjski upravljački programi.
Kako korištenje M.2 može ukloniti druge značajke
Još jedno područje koje zabrinjava, posebno kod matičnih ploča za stolna računala, odnosi se na to kako je M.2 sučelje povezano s ostatkom računalnog sustava. Između procesora i ostatka računala postoji ograničen broj PCI-Express traka. Za korištenje utora za M.2 karticu kompatibilnog s PCI-Expressom, proizvođač matične ploče mora te PCI-Express trake odvojiti od ostalih komponenti sustava.
Velika je briga kako su te PCI-Express trake podijeljene između uređaja na pločama. Na primjer, neki proizvođači dijele PCI-Express trake sa SATA priključcima. Stoga korištenje utora za pogon M.2 može potrošiti više od četiri SATA utora. U drugim slučajevima, M.2 može dijeliti te trake s drugim PCI-Express utorima za proširenje.
Provjerite kako je ploča dizajnirana kako biste bili sigurni da M.2 neće ometati potencijalnu upotrebu drugih SATA tvrdih diskova, DVD pogona, Blu-ray pogona ili drugih kartica za proširenje.
