Kadiri kompyuta zinavyopungua, ni lazima vijenzi vya maunzi kama vile hifadhi za hifadhi. Utangulizi wa viendeshi vya hali shwari viliruhusiwa kwa miundo nyembamba kama vile Ultrabooks, lakini hii iligongana na kiolesura cha SATA cha kiwango cha sekta.
Kiolesura cha mSATA kiliundwa ili kuunda kadi nyembamba ya wasifu ambayo inaweza kuingiliana na kiolesura cha SATA. Tatizo jipya liliibuka wakati viwango vya SATA 3.0 vilipunguza utendaji wa SSD. Ilibidi itengenezwe aina mpya ya kiolesura cha kadi fupi ili kurekebisha masuala haya.
Hapo awali iliitwa NGFF (Next Generation Form Factor), kiolesura kipya kimesawazishwa kuwa kiolesura cha kiendeshi cha M.2 chini ya vipimo vya SATA toleo la 3.2.
Kasi za Kasi
Ingawa ukubwa ni kipengele cha kuunda kiolesura, kasi ya hifadhi ni muhimu vile vile. Vipimo vya SATA 3.0 vilizuia kipimo data cha ulimwengu halisi cha SSD kwenye kiolesura cha kiendeshi hadi karibu 600 MB/s, ambayo anatoa nyingi zimefikia. Viainisho vya SATA 3.2 vilileta mbinu mpya mchanganyiko ya kiolesura cha M.2, kama ilivyokuwa kwa SATA Express.
Kwa kweli, kadi mpya ya M.2 inaweza kutumia vipimo vilivyopo vya SATA 3.0 na kuwekewa vikwazo vya MB 600/s. Au, inaweza kutumia PCI-Express, ambayo hutoa kipimo data cha 1 GB/s chini ya viwango vya sasa vya PCI-Express 3.0. Kasi hiyo ya GB 1/s ni ya njia moja ya PCI-Express, lakini inawezekana kutumia njia nyingi. Chini ya vipimo vya M.2 SSD, hadi njia nne zinaweza kutumika. Kutumia njia mbili kunaweza kutoa GB 2.0 kwa kinadharia, huku njia nne zikitoa hadi GB 4.0/s.
Pindi PCI-Express 4.0 itatolewa, kasi hizi zitaongezeka maradufu. Kutolewa kwa PCI-Express 5.0 mnamo 2017 iliona ongezeko la kipimo data hadi 32 GT/s, na 63 GB/s katika usanidi wa njia 16. PCI-Express 6.0 (2019) iliona ongezeko lingine la kipimo data hadi 64 GT/s, ikiruhusu GB 126 kwa kila upande.
Si mifumo yote inayofikia kasi hizi. Hifadhi ya M.2 na kiolesura lazima kiwekwe katika hali sawa. Kiolesura cha M.2 kinatumia hali ya urithi wa SATA au modi mpya zaidi za PCI-Express. Hifadhi huchagua ipi ya kutumia.
Kwa mfano, kiendeshi cha M.2 kilichoundwa kwa hali ya urithi wa SATA kinaweza kuwa 600 MB/s. Wakati kiendeshi cha M.2 kinaoana na PCI-Express hadi njia nne (x4), kompyuta hutumia njia mbili pekee (x2). Hii inasababisha kasi ya juu ya 2.0 GB/s. Ili kupata kasi zaidi iwezekanavyo, angalia ni kiendeshi kipi na matumizi ya kompyuta au ubao mama.
Size Ndogo na Kubwa
Mojawapo ya malengo ya muundo wa hifadhi ya M.2 ilikuwa kupunguza ukubwa wa jumla wa kifaa cha kuhifadhi. Hili lilipatikana kwa njia mojawapo. Kwanza, kadi zilifanywa kuwa nyembamba kuliko katika kipengele cha awali cha fomu ya mSATA. Kadi za M.2 zina upana wa mm 22, ikilinganishwa na mm 30 za mSATA. Kadi hizo pia ni fupi kwa urefu na urefu wa 30 mm, ikilinganishwa na 50 mm ya mSATA. Tofauti ni kwamba kadi za M.2 zinaunga mkono urefu mrefu wa hadi 110 mm. Hiyo ina maana kwamba hifadhi hizi zinaweza kuwa kubwa zaidi, ambayo hutoa nafasi zaidi kwa chips na, hivyo, uwezo wa juu zaidi.
Mbali na urefu na upana wa kadi, kuna chaguo kwa mbao za M.2 za upande mmoja au mbili. Bodi za upande mmoja hutoa wasifu mwembamba na ni muhimu kwa laptops nyembamba zaidi. Ubao wa pande mbili huruhusu chipsi nyingi kusakinishwa kwenye ubao wa M.2, hivyo kuruhusu uwezo mkubwa wa kuhifadhi. Hii ni muhimu kwa programu fupi za eneo-kazi ambapo nafasi si muhimu sana.
Tatizo ni kwamba unahitaji kufahamu ni aina gani ya kiunganishi cha M.2 kilicho kwenye kompyuta, pamoja na nafasi ya urefu wa kadi. Kompyuta za mkononi nyingi hutumia kiunganishi cha upande mmoja pekee, ambayo ina maana kwamba kompyuta za mkononi haziwezi kutumia kadi za M.2 za pande mbili.
Njia za Amri
Kwa zaidi ya muongo mmoja, SATA imefanya hifadhi kuwa operesheni ya kuziba na kucheza. Hii ni kutokana na kiolesura rahisi na muundo wa amri wa AHCI (Advanced Host Controller Interface).
AHCI ni jinsi kompyuta zinavyowasilisha maagizo na vifaa vya kuhifadhi. Imeundwa katika mifumo yote ya uendeshaji ya kisasa na haihitaji viendeshaji vya ziada kusakinishwa wakati wa kuongeza hifadhi mpya.
AHCI iliundwa katika enzi ambapo diski kuu zilikuwa na uwezo mdogo wa kuchakata maagizo kwa sababu ya hali halisi ya vichwa na sahani. Foleni ya amri moja yenye amri 32 ilitosha. Tatizo ni kwamba viendeshi vya kisasa vya hali dhabiti vinafanya mengi zaidi, lakini bado vimezuiwa na viendeshi vya AHCI.
Muundo wa amri na viendesha vya NVMe (Non-Volatile Memory Express) viliundwa ili kuondoa tatizo hili na kuboresha utendakazi. Badala ya kutumia foleni ya amri moja, hutoa hadi foleni 65, 536 za amri, na hadi amri 65, 536 kwa kila foleni. Hii inaruhusu uchakataji zaidi sambamba wa maombi ya hifadhi ya kusoma na kuandika, ambayo huongeza utendaji zaidi ya muundo wa amri wa AHCI.
Ingawa hii ni nzuri, kuna tatizo kidogo. AHCI imejengwa katika mifumo yote ya uendeshaji ya kisasa, lakini NVMe sivyo. Madereva lazima yawekwe juu ya mifumo ya uendeshaji iliyopo ili kupata manufaa zaidi kutoka kwa viendeshi. Hilo ni tatizo kwa mifumo mingi ya zamani ya uendeshaji.
Vigezo vya kiendeshi vya M.2 huruhusu mojawapo ya modi hizi mbili. Hii hurahisisha upitishaji wa kiolesura kipya kwa kutumia kompyuta na teknolojia zilizopo. Usaidizi wa muundo wa amri ya NVMe unavyoboresha, viendeshi sawa vinaweza kutumika na hali hii mpya ya amri. Hata hivyo, kubadilisha kati ya modi hizo mbili kunahitaji kwamba hifadhi zibadilishwe.
Utumiaji Ulioboreshwa wa Nishati
Kompyuta ya mkononi ina muda mchache wa kufanya kazi kulingana na ukubwa wa betri zake na nishati inayochotwa na vijenzi vyake. Hifadhi za hali thabiti hupunguza matumizi ya nishati ya kijenzi cha hifadhi, lakini kuna nafasi ya kuboresha.
Kwa kuwa kiolesura cha M.2 SSD ni sehemu ya vipimo vya SATA 3.2, inajumuisha vipengele vingine zaidi ya kiolesura. Hii inajumuisha kipengele kipya kiitwacho DevSleep. Mifumo mingi inapoundwa ili kwenda katika hali ya kulala inapofungwa au kuzimwa, badala ya kuzima kabisa, kuna mchoro wa mara kwa mara kwenye betri ili kuweka baadhi ya data amilifu kwa ajili ya kurejesha upesi kifaa kinapowashwa. DevSleep hupunguza kiwango cha nishati inayotumiwa na vifaa kwa kuunda hali mpya ya nishati ya chini. Hii inapaswa kuongeza muda wa uendeshaji kwa kompyuta ambazo zimewekwa katika hali ya usingizi.
Matatizo Kuwasha
Kiolesura cha M.2 ni maendeleo katika uhifadhi na utendakazi wa kompyuta. Kompyuta lazima zitumie basi ya PCI-Express ili kupata utendakazi bora. Vinginevyo, inaendesha sawa na kiendeshi chochote cha SATA 3.0 kilichopo. Hili halionekani kuwa jambo kubwa, lakini ni tatizo kwa ubao mama nyingi za kwanza kutumia kipengele hiki.
Hifadhi za SSD hutoa utumiaji bora zaidi zinapotumika kama kiendeshi cha mizizi au kuwasha. Shida ni kwamba programu iliyopo ya Windows ina shida na anatoa nyingi zinazopanuka kutoka kwa basi ya PCI-Express badala ya kutoka kwa SATA. Hii ina maana kwamba kuwa na gari la M.2 kwa kutumia PCI-Express haitakuwa kiendeshi cha msingi ambapo mfumo wa uendeshaji au programu zimewekwa. Matokeo yake ni hifadhi ya data ya haraka lakini si kiendeshi kuwasha.
Sio kompyuta na mifumo yote ya uendeshaji iliyo na tatizo hili. Kwa mfano, Apple imeunda macOS (au OS X) kutumia basi ya PCI-Express kwa sehemu za mizizi. Hii ni kwa sababu Apple ilibadilisha viendeshi vyao vya SSD hadi PCI-Express katika MacBook Air ya 2013-kabla ya vipimo vya M.2 kukamilishwa. Microsoft imesasisha Windows 10 ili kusaidia viendeshi vipya vya PCI-Express na NVMe. Matoleo ya zamani ya Windows yanaweza pia kufanya kazi ikiwa maunzi yanaauniwa na viendeshi vya nje vimewekwa.
Jinsi Kutumia M.2 Kunavyoweza Kuondoa Vipengele Vingine
Eneo lingine la wasiwasi, hasa kwa ubao-mama wa eneo-kazi, linahusu jinsi kiolesura cha M.2 kinavyounganishwa kwenye mfumo mzima wa kompyuta. Kuna idadi ndogo ya njia za PCI-Express kati ya kichakataji na kompyuta nyingine. Ili kutumia nafasi ya kadi ya M.2 inayolingana na PCI-Express, mtengenezaji wa ubao-mama lazima aondoe njia hizo za PCI-Express kutoka kwa vipengele vingine kwenye mfumo.
Jinsi njia hizo za PCI-Express zinavyogawanywa kati ya vifaa vilivyo kwenye ubao ni jambo linalosumbua sana. Kwa mfano, watengenezaji wengine hushiriki njia za PCI-Express na bandari za SATA. Kwa hivyo, kutumia slot ya kiendeshi cha M.2 kunaweza kutumia zaidi ya nafasi nne za SATA. Katika hali nyingine, M.2 inaweza kushiriki njia hizo na maeneo mengine ya upanuzi ya PCI-Express.
Angalia jinsi ubao umeundwa ili kuhakikisha kuwa M.2 haitaingiliana na matumizi yanayoweza kutokea ya diski kuu za SATA, diski za DVD, anatoa za Blu-ray, au kadi nyingine za upanuzi.
