Como os computadores, particularmente os laptops, continuam a ficar menores, os componentes, como unidades de armazenamento, também precisam ser correspondentemente menores. Com a introdução dos drives de estado sólido, ficou um pouco mais fácil colocá-los em designs cada vez mais finos como os Ultrabooks, mas o problema continuava a usar a interface SATA padrão do setor. Eventualmente, a interface mSATA foi projetada para criar uma placa de perfil fina que ainda poderia interagir com a interface SATA. O problema agora é que os padrões SATA 3.0 estão limitando o desempenho dos SSDs. Para corrigir esses problemas, uma nova forma de interface de cartão compacto precisava ser desenvolvida. Originalmente chamado de NGFF (Next Generation Form Factor), a nova interface foi finalmente padronizada na nova interface da unidade M.2, de acordo com as especificações da versão 3.2 da SATA.
Velocidades Mais Rápidas
Embora o tamanho seja, naturalmente, um fator no desenvolvimento da nova interface, a velocidade das unidades é tão crítica quanto. As especificações SATA 3.0 restringiram a largura de banda do mundo real de um SSD na interface da unidade para cerca de 600MB / s, algo que muitas unidades já atingiram. As especificações do SATA 3.2 introduziram uma nova abordagem mista para a interface M.2, assim como aconteceu com o SATA Express. Em essência, uma nova placa M.2 pode usar as especificações SATA 3.0 existentes e ser restrita a 600MB / s ou pode optar por usar PCI-Express que forneça uma largura de banda de 1GB / s no atual PCI-Express 3.0 padrões. Agora que a velocidade de 1 GB / s é para uma única pista PCI-Express. É possível usar várias faixas e, de acordo com a especificação M.2 SSD, até quatro faixas podem ser usadas. O uso de duas faixas forneceria 2,0 GB / s, enquanto quatro faixas poderiam fornecer até 4,0 GB / s. Com o eventual lançamento do PCI-Express 4.0, essas velocidades dobrariam.
Agora, nem todos os sistemas atingirão essas velocidades. A unidade M.2 e a interface no computador precisam ser configuradas no mesmo modo. A interface M.2 foi projetada para usar o modo SATA herdado ou os modos PCI-Express mais novos, mas a unidade escolherá qual deles usar. Por exemplo, uma unidade M.2 projetada com o modo SATA legado será restrita a essa velocidade de 600MB / s. Agora, a unidade M.2 pode ser compatível com PCI-Express até 4 faixas (x4), mas o computador usa apenas duas faixas (x2). Isso resultaria em velocidades máximas de apenas 2,0 GB / s. Portanto, para obter a maior velocidade possível, você precisará verificar o que a unidade e o computador ou a placa-mãe suportam.
Tamanhos menores e maiores
Um dos objetivos do projeto da unidade M.2 era reduzir o tamanho total do dispositivo de armazenamento. Isto é conseguido de várias maneiras diferentes. Primeiro, eles tornaram os cartões mais estreitos do que o fator de forma mSATA anterior. M.2 cartões são apenas 22 mm de largura em comparação com os 30 mm de mSATA. Os cartões também podem ser curtos com apenas 30 mm de comprimento em comparação com os 50 mm do mSATA. A diferença é que as cartas M.2 também suportam comprimentos maiores que 110mm, o que significa que pode ser maior, o que proporciona mais espaço para as fichas e, portanto, maiores capacidades.
Além do comprimento e largura dos cartões, há também a opção para placas M.2 de face única ou dupla face. Por que as duas espessuras diferentes? Bem, placas de face única fornecem um perfil muito fino e são úteis para laptops ultrafinos. Por outro lado, uma placa frente e verso permite que o dobro de chips seja instalado em uma placa M.2 para maior capacidade de armazenamento, o que é útil para aplicativos de desktop compactos onde o espaço não é tão crítico. O problema é que você precisa estar ciente de que tipo de conector M.2 está no computador, além de espaço para o comprimento do cartão. A maioria dos laptops usará apenas um conector de um lado, o que significa que eles não podem usar cartões M.2 de dupla face.
Modos de Comando
Por mais de uma década, a SATA fez armazenamento para computadores plug and play. Isso é graças à interface muito simples de usar, mas também devido à estrutura de comando AHCI (Advanced Host Controller Interface). Essa é uma maneira que o computador pode comunicar instruções com os dispositivos de armazenamento. Ele é incorporado em todos os sistemas operacionais modernos e, portanto, não requer que nenhum driver adicional seja instalado no sistema operacional quando adicionamos novos drives. Ele funcionou muito bem, mas foi desenvolvido na era de discos rígidos que têm uma capacidade limitada de processar instruções devido à natureza física das cabeças e dos discos da unidade. Uma única fila de comandos com 32 comandos foi suficiente. O problema é que as unidades de estado sólido podem fazer muito mais, mas são restritas pelos drivers AHCI.
Para ajudar a eliminar esse gargalo e melhorar o desempenho, a estrutura de comando e os drivers do NVMe (Non-Volatile Memory Express) foram desenvolvidos como um meio de eliminar esse problema em unidades de estado sólido. Em vez de usar uma única fila de comandos, ela fornece até 65.536 filas de comandos com até 65.536 comandos por fila. Isso permite mais processamento paralelo das solicitações de leitura e gravação de armazenamento, o que ajudará a aumentar o desempenho em relação à estrutura de comando AHCI.
Embora isso seja ótimo, há um pequeno problema. O AHCI é incorporado em todos os sistemas operacionais modernos, mas o NVMe não é. Para obter o máximo de potencial das unidades, os drivers devem ser instalados no topo dos sistemas operacionais existentes para usar esse novo modo de comando. Isso é um problema para muitas pessoas em sistemas operacionais mais antigos. Felizmente, a especificação da unidade M.2 permite que qualquer um dos dois modos seja usado. Isso facilita a adoção da nova interface com computadores e tecnologias existentes usando a estrutura de comando AHCI.Em seguida, à medida que o suporte para a estrutura de comando do NVMe for aprimorado no software, as mesmas unidades poderão ser usadas com esse novo modo de comando. Apenas esteja avisado que a alternância entre os dois modos exigirá que as unidades sejam reformatadas.
Consumo de energia aprimorado
Os computadores móveis têm tempos de operação limitados, com base no tamanho de suas baterias e na energia consumida pelos diversos componentes. Unidades de estado sólido forneceram algumas reduções significativas no consumo de energia do componente de armazenamento, de modo que melhoraram a duração da bateria, mas ainda há espaço para melhorias. Como a interface SSD M.2 faz parte das especificações do SATA 3.2, ela também inclui alguns outros recursos além da interface. Isso inclui um novo recurso chamado DevSleep. À medida que mais e mais sistemas são projetados para entrar em modo de espera quando fechados ou desligados em vez de desligados completamente, há um consumo constante na bateria para manter alguns dados ativos para recuperação rápida quando os dispositivos são ativados. O DevSleep reduz a quantidade de energia usada por dispositivos como M.2 SSDs, criando um novo estado de energia mais baixo. Isso deve ajudar a prolongar o tempo de execução desses sistemas, em vez de desligá-los entre os usos.
Problemas de inicialização
A interface M.2 é um ótimo complemento para o armazenamento do computador e a capacidade de melhorar o desempenho de nossos computadores. Há um pequeno problema com a implementação inicial do mesmo. Para obter o melhor desempenho da nova interface, o computador deve usar o barramento PCI-Express, caso contrário, ele será executado da mesma forma que qualquer unidade SATA 3.0 existente. Isso não parece grande coisa, mas na verdade é um problema com muitas das primeiras placas-mãe que usam o recurso. As unidades SSD oferecem a melhor experiência quando são usadas como a unidade raiz ou de inicialização. O problema é que o software existente do Windows tem um problema com muitas unidades que iniciam a partir do barramento PCI-Express e não do SATA. Isso significa que ter uma unidade M.2 usando PCI-Express enquanto rápida não será a unidade principal em que o sistema operacional ou os programas estão instalados. O resultado é uma unidade de dados rápida, mas não a unidade de inicialização.
Nem todos os computadores e sistemas operacionais têm esse problema. Por exemplo, a Apple desenvolveu o OS X para usar o barramento PCI-Express para partições de raiz. Isso ocorre porque a Apple trocou suas unidades SSD para PCI-Express no MacBook Air 2013 antes que as especificações M.2 fossem finalizadas. A Microsoft atualizou o Windows 10 para oferecer suporte total às novas unidades PCI-Express e NVMe, se o hardware em que está sendo executado também puder. Versões mais antigas do Windows podem ser feitas se o hardware for suportado e se houver drivers externos instalados.
Como usar o M.2 pode remover outros recursos
Outra área de preocupação, particularmente com as motherboards de desktop, diz respeito ao modo como a interface M.2 está conectada ao resto do sistema. Você vê que há um número limitado de pistas PCI-Express entre o processador e o resto do computador. Para usar um slot para cartão M.2 compatível com PCI-Express, o fabricante da placa-mãe deve retirar essas pistas PCI-Express de outros componentes do sistema. Como essas pistas PCI-Express são divididas entre os dispositivos nas placas é uma grande preocupação. Por exemplo, alguns fabricantes compartilham as pistas PCI-Express com portas SATA. Assim, o uso do slot da unidade M.2 pode levar mais de quatro slots SATA. Em outros casos. o M.2 pode compartilhar essas faixas com outros slots de expansão PCI-Express. Certifique-se de verificar como a placa foi projetada para garantir que o uso do M.2 não interfira no uso potencial de outros discos rígidos SATA, unidades de DVD ou Blu-ray ou outras placas de expansão.
