Apabila komputer menjadi lebih kecil, komponen perkakasan seperti pemacu storan mesti begitu juga. Pengenalan pemacu keadaan pepejal dibenarkan untuk reka bentuk yang lebih nipis seperti Ultrabook, tetapi ini bercanggah dengan antara muka SATA standard industri.
Antara muka mSATA direka bentuk untuk mencipta kad profil nipis yang boleh berinteraksi dengan antara muka SATA. Masalah baharu timbul apabila piawaian SATA 3.0 mengehadkan prestasi SSD. Bentuk baharu antara muka kad padat perlu dibangunkan untuk membetulkan isu ini.
Pada asalnya dipanggil NGFF (Next Generation Form Factor), antara muka baharu telah diseragamkan ke antara muka pemacu M.2 di bawah spesifikasi versi SATA 3.2.
Kelajuan Lebih Cepat
Walaupun saiz merupakan faktor dalam membangunkan antara muka, kelajuan pemacu adalah sama kritikal. Spesifikasi SATA 3.0 mengehadkan lebar jalur dunia sebenar SSD pada antara muka pemacu kepada sekitar 600 MB/s, yang telah dicapai oleh banyak pemacu. Spesifikasi SATA 3.2 memperkenalkan pendekatan campuran baharu untuk antara muka M.2, seperti yang dilakukan dengan SATA Express.
Pada dasarnya, kad M.2 baharu boleh menggunakan spesifikasi SATA 3.0 sedia ada dan dihadkan kepada 600 MB/s. Atau, ia boleh menggunakan PCI-Express, yang menyediakan lebar jalur 1 GB/s di bawah piawaian PCI-Express 3.0 semasa. Kelajuan 1 GB/s itu adalah untuk satu lorong PCI-Express, tetapi mungkin untuk menggunakan berbilang lorong. Di bawah spesifikasi SSD M.2, sehingga empat lorong boleh digunakan. Menggunakan dua lorong secara teorinya akan memberikan 2.0 GB/s, manakala empat lorong akan menyediakan sehingga 4.0 GB/s.
Dengan keluaran akhirnya PCI-Express 4.0, kelajuan ini akan berganda dengan berkesan. Keluaran PCI-Express 5.0 pada tahun 2017 menyaksikan peningkatan lebar jalur kepada 32 GT/s, dengan 63 GB/s dalam konfigurasi 16 lorong. PCI-Express 6.0 (2019) menyaksikan penggandaan lebar jalur kepada 64 GT/s, membenarkan 126 GB/s dalam setiap arah.
Tidak semua sistem mencapai kelajuan ini. Pemacu dan antara muka M.2 perlu disediakan dalam mod yang sama. Antara muka M.2 menggunakan sama ada mod SATA lama atau mod PCI-Express yang lebih baharu. Pemacu memilih yang mana satu untuk digunakan.
Sebagai contoh, pemacu M.2 yang direka bentuk dengan mod warisan SATA dihadkan kepada 600 MB/s. Walaupun pemacu M.2 serasi dengan PCI-Express sehingga empat lorong (x4), komputer hanya menggunakan dua lorong (x2). Ini menghasilkan kelajuan maksimum 2.0 GB/s. Untuk mendapatkan kelajuan yang paling mungkin, semak pemacu dan komputer atau papan induk yang menyokong.
Saiz Lebih Kecil dan Lebih Besar
Salah satu matlamat reka bentuk pemacu M.2 adalah untuk mengurangkan saiz keseluruhan peranti storan. Ini dicapai dalam salah satu daripada beberapa cara. Pertama, kad dibuat lebih sempit daripada faktor bentuk mSATA sebelumnya. Kad M.2 adalah 22 mm lebar, berbanding dengan 30 mm mSATA. Panjang kad juga lebih pendek pada 30 mm, berbanding dengan 50 mm mSATA. Perbezaannya ialah kad M.2 menyokong panjang yang lebih panjang sehingga 110 mm. Ini bermakna pemacu ini boleh menjadi lebih besar, yang menyediakan lebih banyak ruang untuk cip dan, dengan itu, kapasiti yang lebih tinggi.
Selain daripada panjang dan lebar kad, terdapat pilihan sama ada untuk papan M.2 satu sisi atau dua sisi. Papan satu sisi memberikan profil nipis dan berguna untuk komputer riba ultra nipis. Papan bermuka dua membolehkan cip dua kali lebih banyak dipasang pada papan M.2, membolehkan kapasiti penyimpanan yang lebih besar. Ini berguna untuk aplikasi desktop padat di mana ruang tidak begitu kritikal.
Masalahnya ialah anda perlu mengetahui jenis penyambung M.2 pada komputer, selain ruang untuk panjang kad. Kebanyakan komputer riba hanya menggunakan penyambung satu sisi, yang bermaksud komputer riba tidak boleh menggunakan kad M.2 dua belah.
Mod Perintah
Selama lebih sedekad, SATA telah menjadikan storan sebagai operasi pasang dan main. Ini disebabkan oleh antara muka yang ringkas dan struktur arahan AHCI (Antara Muka Pengawal Hos Lanjutan).
AHCI ialah cara komputer menyampaikan arahan dengan peranti storan. Ia terbina dalam semua sistem pengendalian moden dan tidak memerlukan pemacu tambahan untuk dipasang apabila menambah pemacu baharu.
AHCI telah dibangunkan dalam era apabila cakera keras mempunyai keupayaan terhad untuk memproses arahan kerana sifat fizikal kepala pemacu dan pinggan. Satu baris gilir perintah dengan 32 arahan sudah memadai. Masalahnya ialah pemacu keadaan pepejal hari ini melakukan lebih banyak lagi, tetapi masih dihadkan oleh pemacu AHCI.
Struktur perintah dan pemacu NVMe (Non-Volatile Memory Express) telah dibangunkan untuk menghapuskan kesesakan ini dan meningkatkan prestasi. Daripada menggunakan satu baris gilir perintah, ia menyediakan sehingga 65, 536 baris gilir perintah, dengan sehingga 65, 536 perintah setiap baris gilir. Ini membolehkan pemprosesan lebih selari permintaan baca dan tulis storan, yang meningkatkan prestasi ke atas struktur arahan AHCI.
Walaupun ini hebat, terdapat sedikit masalah. AHCI terbina dalam semua sistem pengendalian moden, tetapi NVMe tidak. Pemacu mesti dipasang di atas sistem pengendalian sedia ada untuk memanfaatkan sepenuhnya pemacu. Itu adalah masalah untuk kebanyakan sistem pengendalian lama.
Spesifikasi pemacu M.2 membenarkan salah satu daripada dua mod. Ini menjadikan penggunaan antara muka baharu lebih mudah dengan komputer dan teknologi sedia ada. Apabila sokongan untuk struktur arahan NVMe bertambah baik, pemacu yang sama boleh digunakan dengan mod arahan baharu ini. Walau bagaimanapun, menukar antara dua mod memerlukan pemacu diformat semula.
Penggunaan Kuasa yang Diperbaiki
Komputer mudah alih mempunyai masa berjalan yang terhad berdasarkan saiz baterinya dan kuasa yang dikeluarkan oleh komponennya. Pemacu keadaan pepejal mengurangkan penggunaan tenaga komponen storan, tetapi terdapat ruang untuk penambahbaikan.
Memandangkan antara muka SSD M.2 adalah sebahagian daripada spesifikasi SATA 3.2, ia termasuk ciri lain di luar antara muka. Ini termasuk ciri baharu yang dipanggil DevSleep. Memandangkan lebih banyak sistem direka bentuk untuk masuk ke mod tidur apabila ditutup atau dimatikan, dan bukannya dimatikan sepenuhnya, terdapat cabutan berterusan pada bateri untuk memastikan beberapa data aktif untuk pemulihan pantas apabila peranti dibangunkan. DevSleep mengurangkan jumlah kuasa yang digunakan oleh peranti dengan mencipta keadaan kuasa rendah baharu. Ini sepatutnya memanjangkan masa berjalan untuk komputer yang dimasukkan ke dalam mod tidur.
Masalah Booting
Antara muka M.2 ialah kemajuan dalam storan dan prestasi komputer. Komputer mesti menggunakan bas PCI-Express untuk mendapatkan prestasi terbaik. Jika tidak, ia berjalan sama seperti mana-mana pemacu SATA 3.0 sedia ada. Ini nampaknya bukan masalah besar, tetapi ini adalah masalah dengan kebanyakan papan induk pertama yang menggunakan ciri ini.
Pemacu SSD menawarkan pengalaman terbaik apabila digunakan sebagai pemacu akar atau but. Masalahnya ialah perisian Windows sedia ada mempunyai masalah dengan banyak pemacu yang dibut dari bas PCI-Express dan bukannya dari SATA. Ini bermakna bahawa mempunyai pemacu M.2 menggunakan PCI-Express tidak akan menjadi pemacu utama di mana sistem pengendalian atau program dipasang. Hasilnya ialah pemacu data yang pantas tetapi bukan pemacu but.
Tidak semua komputer dan sistem pengendalian mempunyai masalah ini. Sebagai contoh, Apple telah membangunkan macOS (atau OS X) untuk menggunakan bas PCI-Express untuk partition root. Ini kerana Apple menukar pemacu SSD mereka kepada PCI-Express pada MacBook Air 2013-sebelum spesifikasi M.2 dimuktamadkan. Microsoft telah mengemas kini Windows 10 untuk menyokong pemacu PCI-Express dan NVMe baharu. Versi Windows yang lebih lama juga boleh berfungsi jika perkakasan disokong dan pemacu luaran dipasang.
Bagaimana Menggunakan M.2 Boleh Mengalih Keluar Ciri Lain
Satu lagi bidang yang membimbangkan, terutamanya dengan papan induk desktop, berkaitan dengan cara antara muka M.2 disambungkan ke seluruh sistem komputer. Terdapat bilangan lorong PCI-Express yang terhad antara pemproses dan seluruh komputer. Untuk menggunakan slot kad M.2 yang serasi dengan PCI-Express, pengeluar papan induk mesti menjauhkan lorong PCI-Express tersebut daripada komponen lain pada sistem.
Cara lorong PCI-Express dibahagikan antara peranti pada papan adalah kebimbangan utama. Sebagai contoh, sesetengah pengeluar berkongsi lorong PCI-Express dengan port SATA. Oleh itu, menggunakan slot pemacu M.2 boleh menggunakan lebih daripada empat slot SATA. Dalam kes lain, M.2 mungkin berkongsi lorong tersebut dengan slot pengembangan PCI-Express yang lain.
Semak cara papan direka bentuk untuk memastikan M.2 tidak akan mengganggu potensi penggunaan pemacu keras SATA lain, pemacu DVD, pemacu Blu-ray atau kad pengembangan lain.
