Poiché i computer, in particolare i laptop, continuano a ridursi, anche i componenti come le unità di archiviazione necessitano di ridotte proporzioni. Con l'introduzione delle unità a stato solido, è diventato un po 'più facile inserirli in progetti sempre più sottili come gli Ultrabooks, ma il problema continuava a utilizzare l'interfaccia SATA standard del settore. Alla fine, l'interfaccia mSATA è stata progettata per creare una scheda di profilo sottile che potrebbe comunque interagire con l'interfaccia SATA. Il problema ora è che gli standard SATA 3.0 limitano le prestazioni degli SSD. Per correggere questi problemi, era necessario sviluppare una nuova forma di interfaccia per schede compatte. Originariamente chiamato NGFF (Next Generation Form Factor), la nuova interfaccia è stata finalmente standardizzata nella nuova interfaccia dell'unità M.2 con le specifiche SATA versione 3.2.
Velocità più veloci
Mentre la dimensione è, ovviamente, un fattore nello sviluppo della nuova interfaccia, la velocità delle unità è altrettanto critica. Le specifiche SATA 3.0 limitavano la larghezza di banda reale di un SSD sull'interfaccia dell'azionamento a circa 600 MB / s, qualcosa che ora molte unità hanno raggiunto. Le specifiche SATA 3.2 hanno introdotto un nuovo approccio misto per l'interfaccia M.2 proprio come ha fatto con SATA Express. In sostanza, una nuova scheda M.2 può utilizzare le specifiche SATA 3.0 esistenti ed essere limitata ai 600MB / se può invece scegliere di utilizzare PCI-Express che fornisce una larghezza di banda di 1 GB / s sotto l'attuale PCI-Express 3.0 standard. Ora la velocità di 1 GB / s è per una singola corsia PCI-Express. È possibile utilizzare più corsie e sotto la specifica M.2 SSD, è possibile utilizzare fino a quattro corsie. L'uso di due corsie fornirebbe 2,0 GB / s, mentre quattro corsie possono fornire fino a 4,0 GB / s. Con l'eventuale rilascio di PCI-Express 4.0, queste velocità sarebbero raddoppiate.
Ora non tutti i sistemi raggiungeranno queste velocità. L'unità M.2 e l'interfaccia del computer devono essere configurate nella stessa modalità. L'interfaccia M.2 è progettata per utilizzare la modalità SATA legacy o le nuove modalità PCI-Express, ma l'unità sceglierà quale utilizzare. Ad esempio, un'unità M.2 progettata con la modalità legacy SATA sarà limitata a quella velocità di 600 MB / s. Ora, l'unità M.2 può essere compatibile con PCI-Express fino a 4 linee (x4) ma il computer utilizza solo due corsie (x2). Ciò comporterebbe velocità massime di appena 2,0 GB / s. Quindi, per ottenere la massima velocità possibile, è necessario controllare sia l'unità che il computer o il supporto della scheda madre.
Dimensioni più piccole e più grandi
Uno degli obiettivi del progetto dell'unità M.2 era ridurre le dimensioni complessive del dispositivo di archiviazione. Questo è ottenuto in uno dei tanti modi diversi. Innanzitutto, hanno reso le carte più strette rispetto al precedente fattore di forma mSATA. Le schede M.2 hanno una larghezza di soli 22 mm rispetto ai 30 mm di mSATA. Le carte possono anche essere cortocircuitate in soli 30 mm di lunghezza rispetto ai 50 mm di mSATA. La differenza è che le schede M.2 supportano anche lunghezze più lunghe fino a 110 mm, il che significa che può essere effettivamente più grande e offre più spazio per i chip e quindi capacità più elevate.
Oltre alla lunghezza e alla larghezza delle carte, vi è anche l'opzione per le schede M.2 a lato singolo o fronte / retro. Perché i due diversi spessori? Bene, schede single-sided forniscono un profilo molto sottile e sono utili per i computer portatili ultrasottili. Una scheda bifacciale, d'altra parte, consente il doppio di chip da installare su una scheda M.2 per maggiori capacità di memorizzazione, utile per le applicazioni desktop compatte in cui lo spazio non è così importante. Il problema è che è necessario essere consapevoli del tipo di connettore M.2 sul computer oltre allo spazio per la lunghezza della scheda. La maggior parte dei laptop utilizza solo un connettore a singola facciata, il che significa che non possono utilizzare schede M.2 bifacciali.
Modalità di comando
Per più di un decennio, SATA ha realizzato l'archiviazione per i computer plug and play. Questo grazie all'interfaccia molto semplice da usare ma anche alla struttura di comando AHCI (Advanced Host Controller Interface). Questo è un modo in cui il computer può comunicare le istruzioni con i dispositivi di archiviazione. È integrato in tutti i moderni sistemi operativi e quindi non richiede l'installazione di driver aggiuntivi nel sistema operativo quando vengono aggiunte nuove unità. Ha funzionato benissimo ma è stato sviluppato nell'era dei dischi rigidi che hanno una capacità limitata di elaborare le istruzioni a causa della natura fisica delle testine e dei piatti. Una singola coda di comando con 32 comandi era sufficiente. Il problema è che le unità a stato solido possono fare molto di più ma sono limitate dai driver AHCI.
Per aiutare a eliminare questo collo di bottiglia e migliorare le prestazioni, la struttura e i driver dei comandi NVMe (Non-Volatile Memory Express) sono stati sviluppati come mezzo per eliminare questo problema per le unità a stato solido. Anziché utilizzare un'unica coda comandi, fornisce fino a 65.536 code di comandi con i 65.536 comandi per coda. Ciò consente una maggiore elaborazione parallela delle richieste di lettura e scrittura dell'archiviazione, che contribuirà a migliorare le prestazioni rispetto alla struttura dei comandi AHCI.
Mentre questo è fantastico, c'è un po 'di problemi. AHCI è integrato in tutti i moderni sistemi operativi, ma NVMe non lo è. Per sfruttare al massimo il potenziale delle unità, i driver devono essere installati sui sistemi operativi esistenti per utilizzare questa nuova modalità di comando. Questo è un problema per molte persone su sistemi operativi precedenti. Fortunatamente la specifica dell'azionamento M.2 consente di utilizzare una delle due modalità. Ciò semplifica l'adozione della nuova interfaccia con i computer e le tecnologie esistenti utilizzando la struttura dei comandi AHCI.Quindi, poiché il supporto per la struttura dei comandi NVMe viene migliorato nel software, è possibile utilizzare le stesse unità con questa nuova modalità di comando. Basta essere avvertiti che il passaggio tra le due modalità richiederà la riformattazione delle unità.
Consumo energetico migliorato
I computer portatili hanno tempi di esecuzione limitati in base alle dimensioni delle batterie e alla potenza assorbita dai vari componenti. Le unità a stato solido hanno consentito di ridurre in modo significativo il consumo di energia del componente di archiviazione in modo tale da migliorare la durata della batteria, ma c'è spazio per ulteriori miglioramenti. Poiché l'interfaccia SSD M.2 fa parte delle specifiche SATA 3.2, include anche altre funzionalità oltre all'interfaccia. Ciò include una nuova funzionalità chiamata DevSleep. Dato che sempre più sistemi sono progettati per entrare in una modalità di sospensione quando sono chiusi o spenti invece di spegnersi completamente, c'è un assorbimento costante sulla batteria per mantenere alcuni dati attivi per il recupero rapido quando i dispositivi vengono riattivati. DevSleep riduce la quantità di energia utilizzata da dispositivi come SSD M.2 creando un nuovo stato di alimentazione inferiore. Ciò dovrebbe aiutare a prolungare il tempo di esecuzione di quei sistemi addormentati piuttosto che spenti tra gli usi.
Problemi di avvio
L'interfaccia M.2 è una grande aggiunta all'archiviazione del computer e alla capacità di migliorare le prestazioni dei nostri computer. C'è un piccolo problema con la prima implementazione di esso però. Per ottenere le migliori prestazioni dalla nuova interfaccia, il computer deve utilizzare il bus PCI-Express, altrimenti funziona esattamente come qualsiasi unità SATA 3.0 esistente. Questo non sembra un grosso problema, ma in realtà è un problema con molte delle prime schede madri che utilizzano questa funzione. Le unità SSD offrono la migliore esperienza quando vengono utilizzate come unità di root o di avvio. Il problema è che il software Windows esistente presenta un problema con l'avvio di molte unità dal bus PCI-Express anziché da SATA. Ciò significa che disporre di un'unità M.2 che utilizza PCI-Express in tempi rapidi non sarà l'unità principale in cui sono installati il sistema operativo oi programmi. Il risultato è un'unità dati veloce ma non l'unità di avvio.
Questo problema non riguarda tutti i computer e i sistemi operativi. Ad esempio, Apple ha sviluppato OS X per utilizzare il bus PCI-Express per le partizioni root. Questo perché Apple ha convertito le proprie unità SSD in PCI-Express nel MacBook Air 2013 prima che le specifiche M.2 fossero finalizzate. Microsoft ha aggiornato Windows 10 per supportare completamente le nuove unità PCI-Express e NVMe se anche l'hardware su cui è in esecuzione. Le versioni precedenti di Windows potrebbero essere in grado di supportare l'hardware se sono installati driver esterni.
In che modo l'utilizzo di M.2 può rimuovere altre funzionalità
Un'altra area di interesse, in particolare con le schede madri per desktop, riguarda il modo in cui l'interfaccia M.2 è collegata al resto del sistema. Si vede che c'è un numero limitato di corsie PCI-Express tra il processore e il resto del computer. Per utilizzare uno slot per schede M.2 PCI-Express compatibile, il produttore della scheda madre deve rimuovere le corsie PCI-Express dagli altri componenti del sistema. Il modo in cui le corsie PCI-Express sono suddivise tra i dispositivi sulle schede è una preoccupazione importante. Ad esempio, alcuni produttori condividono le corsie PCI-Express con porte SATA. Pertanto, l'utilizzo dello slot per unità M.2 può comportare la rimozione di quattro slot SATA. In altri casi. il M.2 può condividere queste corsie con altri slot di espansione PCI-Express. Assicurarsi di controllare come è progettata la scheda per assicurarsi che l'utilizzo di M.2 non interferisca con l'uso potenziale di altri dischi rigidi SATA, unità DVD o Blu-ray o altre schede di espansione.
