A mesura que els ordinadors es fan més petits, també ho faran els components de maquinari com les unitats d'emmagatzematge. La introducció de les unitats d'estat sòlid va permetre dissenys més prims com els Ultrabooks, però això va xocar amb la interfície SATA estàndard del sector.
La interfície mSATA es va dissenyar per crear una targeta de perfil prim que pogués interactuar amb la interfície SATA. Un nou problema va sorgir quan els estàndards SATA 3.0 van limitar el rendiment dels SSD. S'havia de desenvolupar una nova forma d'interfície de targeta compacta per corregir aquests problemes.
Originalment anomenada NGFF (Next Generation Form Factor), la nova interfície s'ha estandarditzat a la interfície de la unitat M.2 sota les especificacions SATA de la versió 3.2.
Velocitats més ràpides
Si bé la mida és un factor en el desenvolupament d'una interfície, la velocitat de la unitat és igualment crítica. Les especificacions SATA 3.0 van restringir l'amplada de banda real d'un SSD a la interfície de la unitat a uns 600 MB/s, que han assolit moltes unitats. Les especificacions SATA 3.2 van introduir un nou enfocament mixt per a la interfície M.2, com ho va fer amb SATA Express.
En essència, una nova targeta M.2 pot utilitzar les especificacions SATA 3.0 existents i estar restringida a 600 MB/s. O bé, pot utilitzar PCI-Express, que proporciona una amplada de banda d'1 GB/s sota els estàndards PCI-Express 3.0 actuals. Aquesta velocitat d'1 GB/s és per a un sol carril PCI-Express, però és possible utilitzar diversos carrils. Sota l'especificació SSD M.2, es poden utilitzar fins a quatre carrils. L'ús de dos carrils proporcionaria, teòricament, 2,0 GB/s, mentre que quatre carrils proporcionaran fins a 4,0 GB/s.
Amb l'eventual llançament de PCI-Express 4.0, aquestes velocitats es duplicarien efectivament. El llançament de PCI-Express 5.0 el 2017 va veure un augment de l'ample de banda fins a 32 GT/s, amb 63 GB/s en una configuració de 16 carrils. PCI-Express 6.0 (2019) va duplicar l'amplada de banda a 64 GT/s, permetent 126 GB/s en cada direcció.
No tots els sistemes aconsegueixen aquestes velocitats. La unitat M.2 i la interfície s'han de configurar en el mateix mode. La interfície M.2 utilitza el mode SATA heretat o els modes PCI-Express més nous. La unitat selecciona quin utilitzar.
Per exemple, una unitat M.2 dissenyada amb el mode heretat SATA està restringida a 600 MB/s. Tot i que la unitat M.2 és compatible amb PCI-Express fins a quatre carrils (x4), l'ordinador només utilitza dos carrils (x2). Això resulta en velocitats màximes de 2,0 GB/s. Per obtenir la màxima velocitat possible, comproveu què és compatible amb la unitat i l'ordinador o la placa base.
Talles més petites i grans
Un dels objectius del disseny de la unitat M.2 era reduir la mida total del dispositiu d'emmagatzematge. Això es va aconseguir d'una de diverses maneres. Primer, les targetes es van fer més estretes que en el factor de forma mSATA anterior. Les targetes M.2 tenen una amplada de 22 mm, en comparació amb els 30 mm de mSATA. Les targetes també tenen una longitud més curta amb 30 mm de llarg, en comparació amb els 50 mm de mSATA. La diferència és que les targetes M.2 admeten longituds més llargues de fins a 110 mm. Això vol dir que aquestes unitats poden ser més grans, cosa que ofereix més espai per a xips i, per tant, capacitats més altes.
A més de la longitud i l'amplada de les targetes, hi ha l'opció per a taulers M.2 d'una sola cara o de doble cara. Els taulers d'una sola cara proporcionen un perfil prim i són útils per a ordinadors portàtils ultra prims. Una placa de doble cara permet instal·lar el doble de xips en una placa M.2, la qual cosa permet una major capacitat d'emmagatzematge. Això és útil per a aplicacions d'escriptori compactes on l'espai no és tan important.
El problema és que has de saber quin tipus de connector M.2 hi ha a l'ordinador, a més de l'espai per a la longitud de la targeta. La majoria d'ordinadors portàtils només utilitzen un connector d'una sola cara, cosa que significa que els portàtils no poden utilitzar targetes M.2 de doble cara.
Modes de comandament
Durant més d'una dècada, SATA ha fet de l'emmagatzematge una operació plug-and-play. Això es deu a la interfície senzilla i a l'estructura d'ordres AHCI (Advanced Host Controller Interface).
L'AHCI és com els ordinadors comuniquen instruccions amb dispositius d'emmagatzematge. Està integrat en tots els sistemes operatius moderns i no requereix que s'instal·lin controladors addicionals en afegir unitats noves.
L'AHCI es va desenvolupar en una època en què els discs durs tenien una capacitat limitada per processar instruccions a causa de la naturalesa física dels capçals i els plats de les unitats. Una única cua d'ordres amb 32 ordres era suficient. El problema és que les unitats d'estat sòlid actuals fan molt més, però encara estan restringides pels controladors AHCI.
L'estructura d'ordres i els controladors NVMe (No-Volatile Memory Express) es van desenvolupar per eliminar aquest coll d'ampolla i millorar el rendiment. En lloc d'utilitzar una única cua d'ordres, proporciona fins a 65.536 cues d'ordres, amb fins a 65.536 ordres per cua. Això permet un processament més paral·lel de les sol·licituds de lectura i escriptura d'emmagatzematge, la qual cosa augmenta el rendiment de l'estructura d'ordres AHCI.
Tot i que això és fantàstic, hi ha un petit problema. AHCI està integrat en tots els sistemes operatius moderns, però NVMe no. Els controladors s'han d'instal·lar a sobre dels sistemes operatius existents per treure el màxim profit de les unitats. Aquest és un problema per a molts sistemes operatius antics.
L'especificació de la unitat M.2 permet qualsevol dels dos modes. Això facilita l'adopció de la nova interfície amb els ordinadors i tecnologies existents. A mesura que millora el suport per a l'estructura d'ordres NVMe, es poden utilitzar les mateixes unitats amb aquest nou mode d'ordres. Tanmateix, canviar entre els dos modes requereix que les unitats siguin reformatejades.
Consum d'energia millorat
Un ordinador mòbil té un temps de funcionament limitat en funció de la mida de les seves bateries i de la potència consumida pels seus components. Les unitats d'estat sòlid redueixen el consum d'energia del component d'emmagatzematge, però hi ha marge per millorar.
Com que la interfície SSD M.2 forma part de l'especificació SATA 3.2, inclou altres funcions més enllà de la interfície. Això inclou una nova funció anomenada DevSleep. Com que més sistemes estan dissenyats per entrar en mode de repòs quan estan tancats o apagats, en lloc d'apagar-se completament, hi ha un consum constant de la bateria per mantenir algunes dades actives per a una recuperació ràpida quan es desperta el dispositiu. DevSleep redueix la quantitat d'energia utilitzada pels dispositius mitjançant la creació d'un nou estat de menor potència. Això hauria d'allargar el temps d'execució dels ordinadors que es posen en mode de repòs.
Problemes d'arrencada
La interfície M.2 és un avenç en l'emmagatzematge i el rendiment de l'ordinador. Els ordinadors han d'utilitzar el bus PCI-Express per obtenir el millor rendiment. En cas contrari, funciona igual que qualsevol unitat SATA 3.0 existent. Això no sembla gran cosa, però és un problema amb moltes de les primeres plaques base que fan ús de la funció.
Les unitats SSDofereixen la millor experiència quan s'utilitzen com a unitat d'arrel o d'arrencada. El problema és que el programari de Windows existent té un problema amb moltes unitats que arrenquen des del bus PCI-Express en lloc de des de SATA. Això vol dir que tenir una unitat M.2 amb PCI-Express no serà la unitat principal on s'instal·lin el sistema operatiu o els programes. El resultat és una unitat de dades ràpida, però no la unitat d'arrencada.
No tots els ordinadors i sistemes operatius tenen aquest problema. Per exemple, Apple ha desenvolupat macOS (o OS X) per utilitzar el bus PCI-Express per a particions arrel. Això es deu al fet que Apple va canviar les seves unitats SSD a PCI-Express al MacBook Air de 2013, abans que es finalitzessin les especificacions M.2. Microsoft ha actualitzat Windows 10 per admetre les noves unitats PCI-Express i NVMe. Les versions anteriors de Windows també poden funcionar si el maquinari és compatible i hi ha controladors externs instal·lats.
Com utilitzar M.2 pot eliminar altres funcions
Una altra àrea de preocupació, especialment amb les plaques base d'escriptori, fa referència a com es connecta la interfície M.2 a la resta del sistema informàtic. Hi ha un nombre limitat de carrils PCI-Express entre el processador i la resta de l'ordinador. Per utilitzar una ranura per a targetes M.2 compatible amb PCI-Express, el fabricant de la placa base ha d'allunyar aquests carrils PCI-Express dels altres components del sistema.
Com es divideixen aquests carrils PCI-Express entre els dispositius dels taulers és una preocupació important. Per exemple, alguns fabricants comparteixen els carrils PCI-Express amb ports SATA. Per tant, l'ús de la ranura de la unitat M.2 pot consumir més de quatre ranures SATA. En altres casos, l'M.2 pot compartir aquests carrils amb altres ranures d'expansió PCI-Express.
Comproveu com està dissenyada la placa per assegurar-vos que l'M.2 no interfereixi amb l'ús potencial d' altres discs durs SATA, unitats de DVD, unitats Blu-ray o altres targetes d'expansió.
