Πώς το SSD M.2 θα κάνει τον υπολογιστή σας ακόμη πιο γρήγορο

Σε αυτό το άρθρο

Καθώς οι υπολογιστές γίνονται μικρότεροι, το ίδιο πρέπει και τα εξαρτήματα υλικού όπως οι μονάδες αποθήκευσης. Η εισαγωγή μονάδων στερεάς κατάστασης επέτρεπε λεπτότερα σχέδια όπως τα Ultrabooks, αλλά αυτό συγκρούστηκε με τη βιομηχανική τυποποιημένη διεπαφή SATA. Η διεπαφή mSATA σχεδιάστηκε για να δημιουργήσει μια λεπτή κάρτα προφίλ που θα μπορούσε να αλληλεπιδράσει με τη διασύνδεση SATA. Ένα νέο πρόβλημα προέκυψε όταν τα πρότυπα SATA 3.0 περιόρισαν την απόδοση των SSD. Πρέπει να αναπτυχθεί μια νέα μορφή διασύνδεσης μικρών καρτών για τη διόρθωση αυτών των προβλημάτων. Αρχικά ονομαζόταν NGFF (Next Generation Form Factor), η νέα διεπαφή έχει τυποποιηθεί στη διεπαφή δίσκου M.2 σύμφωνα με τις προδιαγραφές SATA έκδοσης 3.2.

Ταχύτερες ταχύτητες

Ενώ το μέγεθος είναι ένας παράγοντας για την ανάπτυξη μιας διεπαφής, η ταχύτητα της μονάδας είναι εξίσου κρίσιμη. Οι προδιαγραφές SATA 3.0 περιόρισαν το εύρος ζώνης πραγματικού κόσμου ενός SSD στη διεπαφή μονάδας δίσκου σε περίπου 600 MB / s, στα οποία έχουν φτάσει πολλές μονάδες δίσκου. Οι προδιαγραφές SATA 3.2 εισήγαγαν μια νέα μικτή προσέγγιση για τη διασύνδεση M.2, όπως έκανε με το SATA Express. Ουσιαστικά, μια νέα κάρτα M.2 μπορεί να χρησιμοποιεί τις υπάρχουσες προδιαγραφές SATA 3.0 και να περιορίζεται σε 600 MB / s. Ή, μπορεί να χρησιμοποιήσει το PCI-Express, το οποίο παρέχει εύρος ζώνης 1 GB / s σύμφωνα με τα τρέχοντα πρότυπα PCI-Express 3.0. Αυτή η ταχύτητα 1 GB / s προορίζεται για μία μόνο λωρίδα PCI-Express, αλλά είναι δυνατή η χρήση πολλών λωρίδων. Σύμφωνα με την προδιαγραφή M.2 SSD, μπορούν να χρησιμοποιηθούν έως και τέσσερις λωρίδες. Η χρήση δύο λωρίδων θα παρέχει θεωρητικά 2,0 GB / s, ενώ τέσσερις λωρίδες θα παρέχουν έως 4,0 GB / s. Με την τελική κυκλοφορία του PCI-Express 4.0, αυτές οι ταχύτητες θα διπλασιαστούν. Η κυκλοφορία του PCI-Express 5.0 το 2017 σημείωσε αύξηση του εύρους ζώνης στα 32 GT / s, με 63 GB / s σε διαμόρφωση 16 λωρίδων. Το PCI-Express 6.0 (2019) σημείωσε άλλο διπλασιασμό του εύρους ζώνης στα 64 GT / s, επιτρέποντας 126 GB / s σε κάθε κατεύθυνση.

Δεν επιτυγχάνουν όλες αυτές οι ταχύτητες όλα τα συστήματα. Η μονάδα δίσκου M.2 και η διεπαφή πρέπει να ρυθμιστούν στον ίδιο τρόπο. Η διεπαφή M.2 χρησιμοποιεί είτε την παλαιά λειτουργία SATA είτε τις νεότερες λειτουργίες PCI-Express. Η μονάδα δίσκου επιλέγει ποιο θα χρησιμοποιηθεί. Για παράδειγμα, μια μονάδα δίσκου M.2 που έχει σχεδιαστεί με τη λειτουργία παλαιού τύπου SATA περιορίζεται στα 600 MB / s. Ενώ η μονάδα δίσκου M.2 είναι συμβατή με PCI-Express έως και τέσσερις λωρίδες (x4), ο υπολογιστής χρησιμοποιεί μόνο δύο λωρίδες (x2). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μέγιστες ταχύτητες 2,0 GB / s. Για να έχετε τη μεγαλύτερη δυνατή ταχύτητα, ελέγξτε τι υποστηρίζει η μονάδα δίσκου και ο υπολογιστής ή η μητρική πλακέτα.

Μικρότερα και μεγαλύτερα μεγέθη

Ένας από τους στόχους του σχεδιασμού της μονάδας M.2 ήταν η μείωση του συνολικού μεγέθους της συσκευής αποθήκευσης. Αυτό επιτεύχθηκε με έναν από τους διάφορους τρόπους. Πρώτον, τα φύλλα έγιναν στενότερα από ό, τι στον προηγούμενο παράγοντα μορφής mSATA. Οι κάρτες M.2 έχουν πλάτος 22 mm, σε σύγκριση με τα mSATA των 30 mm. Οι κάρτες έχουν επίσης μικρότερο μήκος σε μήκος 30 mm, σε σύγκριση με τα 50 mm mSATA. Η διαφορά είναι ότι οι κάρτες M.2 υποστηρίζουν μεγαλύτερα μήκη έως 110 mm. Αυτό σημαίνει ότι αυτές οι μονάδες δίσκου μπορεί να είναι μεγαλύτερες, γεγονός που παρέχει περισσότερο χώρο για μάρκες και, συνεπώς, υψηλότερες χωρητικότητες.

Εκτός από το μήκος και το πλάτος των καρτών, υπάρχει η επιλογή είτε για πλακέτες M.2 μονής όψης είτε για διπλή όψη. Οι πλακέτες μονής όψης παρέχουν λεπτό προφίλ και είναι χρήσιμες για εξαιρετικά λεπτούς φορητούς υπολογιστές. Η πλακέτα διπλής όψης επιτρέπει την εγκατάσταση διπλάσιων μαρκών σε μια πλακέτα M.2, επιτρέποντας μεγαλύτερη χωρητικότητα αποθήκευσης. Αυτό είναι χρήσιμο για μικρές εφαρμογές επιφάνειας εργασίας όπου ο χώρος δεν είναι τόσο κρίσιμος. Το πρόβλημα είναι ότι πρέπει να γνωρίζετε τι είδους υποδοχή M.2 στον υπολογιστή, εκτός από το χώρο για το μήκος της κάρτας. Οι περισσότεροι φορητοί υπολογιστές χρησιμοποιούν μόνο μια υποδοχή μονής όψης, πράγμα που σημαίνει ότι οι φορητοί υπολογιστές δεν μπορούν να χρησιμοποιούν κάρτες M.2 διπλής όψης.

Λειτουργίες εντολών

Για περισσότερο από μια δεκαετία, η SATA έχει κάνει τη λειτουργία αποθήκευσης plug-and-play. Αυτό οφείλεται στην απλή διεπαφή και στη δομή εντολών AHCI (Advanced Host Controller Interface). Το AHCI είναι ο τρόπος με τον οποίο οι υπολογιστές επικοινωνούν οδηγίες με συσκευές αποθήκευσης. Είναι ενσωματωμένο σε όλα τα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα και δεν απαιτεί την εγκατάσταση πρόσθετων προγραμμάτων οδήγησης κατά την προσθήκη νέων δίσκων. Το AHCI αναπτύχθηκε σε μια εποχή όπου οι σκληροί δίσκοι είχαν περιορισμένη ικανότητα επεξεργασίας οδηγιών λόγω της φυσικής φύσης των κεφαλών και των πιατέλας. Μια ουρά μιας εντολής με 32 εντολές ήταν επαρκής. Το πρόβλημα είναι ότι οι σημερινές μονάδες στερεάς κατάστασης κάνουν πολύ περισσότερα, αλλά εξακολουθούν να περιορίζονται από τα προγράμματα οδήγησης AHCI.

Η δομή εντολών NVMe (Non-Volatile Memory Express) και τα προγράμματα οδήγησης αναπτύχθηκαν για την εξάλειψη αυτού του σημείου συμφόρησης και τη βελτίωση της απόδοσης. Αντί να χρησιμοποιεί μία ουρά εντολών, παρέχει έως και 65.536 ουρές εντολών, με έως και 65.536 εντολές ανά ουρά. Αυτό επιτρέπει πιο παράλληλη επεξεργασία των αιτημάτων ανάγνωσης και εγγραφής αποθήκευσης, η οποία ενισχύει την απόδοση σε σχέση με τη δομή εντολών AHCI. Αν και αυτό είναι υπέροχο, υπάρχει λίγο πρόβλημα. Το AHCI είναι ενσωματωμένο σε όλα τα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα, αλλά το NVMe δεν είναι. Τα προγράμματα οδήγησης πρέπει να εγκατασταθούν πάνω από τα υπάρχοντα λειτουργικά συστήματα για να αξιοποιήσετε στο έπακρο τις μονάδες δίσκου. Αυτό είναι ένα πρόβλημα για πολλά παλαιότερα λειτουργικά συστήματα. Η προδιαγραφή μονάδας M.2 επιτρέπει έναν από τους δύο τρόπους. Αυτό διευκολύνει την υιοθέτηση της νέας διεπαφής με υπάρχοντες υπολογιστές και τεχνολογίες. Καθώς η υποστήριξη για τη δομή εντολών NVMe βελτιώνεται, οι ίδιες μονάδες μπορούν να χρησιμοποιηθούν με αυτήν τη νέα λειτουργία εντολών. Ωστόσο, η εναλλαγή μεταξύ των δύο λειτουργιών απαιτεί τη διαμόρφωση των δίσκων.

Βελτιωμένη κατανάλωση ισχύος

Ένας φορητός υπολογιστής έχει περιορισμένο χρόνο λειτουργίας με βάση το μέγεθος των μπαταριών του και την ισχύ που αντλείται από τα εξαρτήματά του. Οι μονάδες στερεάς κατάστασης μειώνουν την κατανάλωση ενέργειας του στοιχείου αποθήκευσης, αλλά υπάρχει περιθώριο βελτίωσης. Δεδομένου ότι η διεπαφή M.2 SSD είναι μέρος της προδιαγραφής SATA 3.2, περιλαμβάνει και άλλες δυνατότητες πέρα ​​από τη διεπαφή. Αυτό περιλαμβάνει ένα νέο χαρακτηριστικό που ονομάζεται DevSleep. Καθώς περισσότερα συστήματα έχουν σχεδιαστεί για να μεταβαίνουν σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας όταν είναι κλειστά ή απενεργοποιημένα, αντί να απενεργοποιούνται εντελώς, υπάρχει μια συνεχής έλξη στην μπαταρία για να διατηρούνται ορισμένα δεδομένα ενεργά για γρήγορη ανάκτηση όταν η συσκευή ξυπνά. Το DevSleep μειώνει την ποσότητα ισχύος που χρησιμοποιούν οι συσκευές δημιουργώντας μια νέα κατάσταση χαμηλότερης ισχύος. Αυτό θα πρέπει να επεκτείνει τον χρόνο λειτουργίας για υπολογιστές που τίθενται σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας.

Προβλήματα εκκίνησης

Η διεπαφή M.2 είναι μια πρόοδος στην αποθήκευση και την απόδοση του υπολογιστή. Οι υπολογιστές πρέπει να χρησιμοποιούν το λεωφορείο PCI-Express για να έχουν την καλύτερη απόδοση. Διαφορετικά, τρέχει το ίδιο με οποιαδήποτε υπάρχουσα μονάδα δίσκου SATA 3.0. Αυτό δεν φαίνεται σαν μεγάλη υπόθεση, αλλά είναι πρόβλημα με πολλές από τις πρώτες μητρικές πλακέτες που χρησιμοποίησαν τη λειτουργία. Οι μονάδες SSD προσφέρουν την καλύτερη εμπειρία όταν χρησιμοποιούνται ως root ή boot drive. Το πρόβλημα είναι ότι το υπάρχον λογισμικό των Windows έχει πρόβλημα με την εκκίνηση πολλών δίσκων από το λεωφορείο PCI-Express και όχι από το SATA. Αυτό σημαίνει ότι η κατοχή μιας μονάδας δίσκου M.2 που χρησιμοποιεί το PCI-Express δεν θα είναι η κύρια μονάδα όπου είναι εγκατεστημένο το λειτουργικό σύστημα ή τα προγράμματα. Το αποτέλεσμα είναι μια γρήγορη μονάδα δίσκου δεδομένων, αλλά όχι η μονάδα εκκίνησης. Δεν έχουν όλοι οι υπολογιστές και τα λειτουργικά συστήματα αυτό το ζήτημα. Για παράδειγμα, η Apple έχει αναπτύξει macOS (ή OS X) για να χρησιμοποιήσει το δίαυλο PCI-Express για διαχωριστικά root. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η Apple άλλαξε τις μονάδες SSD σε PCI-Express στο MacBook Air 2013 – πριν οριστικοποιηθούν οι προδιαγραφές M.2. Η Microsoft έχει ενημερώσει τα Windows 10 για να υποστηρίζει τις νέες μονάδες PCI-Express και NVMe. Οι παλαιότερες εκδόσεις των Windows ενδέχεται επίσης να λειτουργούν εάν υποστηρίζεται το υλικό και έχουν εγκατασταθεί εξωτερικά προγράμματα οδήγησης.

Πώς η χρήση του M.2 μπορεί να καταργήσει άλλες λειτουργίες

Ένας άλλος τομέας ανησυχίας, ιδιαίτερα με τις μητρικές πλακέτες, σχετίζεται με τον τρόπο σύνδεσης της διεπαφής M.2 με το υπόλοιπο σύστημα του υπολογιστή. Υπάρχει περιορισμένος αριθμός λωρίδων PCI-Express μεταξύ του επεξεργαστή και του υπόλοιπου υπολογιστή. Για να χρησιμοποιήσετε μια υποδοχή κάρτας M.2 συμβατή με PCI-Express, ο κατασκευαστής της μητρικής πλακέτας πρέπει να απομακρύνει αυτές τις λωρίδες PCI-Express από άλλα εξαρτήματα του συστήματος. Ο τρόπος με τον οποίο χωρίζονται αυτές οι λωρίδες PCI-Express μεταξύ των συσκευών στις πλακέτες αποτελεί μείζονα ανησυχία. Για παράδειγμα, ορισμένοι κατασκευαστές μοιράζονται τις λωρίδες PCI-Express με θύρες SATA. Έτσι, η χρήση της υποδοχής κίνησης M.2 μπορεί να καταναλώσει πάνω από τέσσερις υποδοχές SATA. Σε άλλες περιπτώσεις, το M.2 μπορεί να μοιράζεται αυτές τις λωρίδες με άλλες υποδοχές επέκτασης PCI-Express. Ελέγξτε πώς έχει σχεδιαστεί η πλακέτα για να βεβαιωθείτε ότι το M.2 δεν θα επηρεάσει την πιθανή χρήση άλλων σκληρών δίσκων SATA, μονάδων DVD, μονάδων Blu-ray ή άλλων καρτών επέκτασης.