A medida que las computadoras, particularmente las computadoras portátiles, continúan haciéndose más pequeñas, los componentes como las unidades de almacenamiento también deben ser más pequeños. Con la introducción de unidades de estado sólido, se hizo un poco más fácil ubicarlos en diseños cada vez más finos como los Ultrabooks, pero el problema era seguir utilizando la interfaz SATA estándar de la industria. Finalmente, la interfaz mSATA se diseñó para crear una tarjeta de perfil delgado que aún podría interactuar con la interfaz SATA. El problema ahora es que los estándares SATA 3.0 están limitando el rendimiento de los SSD. Para corregir estos problemas, era necesario desarrollar una nueva forma de interfaz de tarjeta compacta. Originalmente llamada NGFF (Next Generation Form Factor), la nueva interfaz finalmente se ha estandarizado en la nueva interfaz de unidad M.2 bajo las especificaciones de la versión 3.2 de SATA.
Velocidades más rápidas
Si bien el tamaño es, por supuesto, un factor en el desarrollo de la nueva interfaz, la velocidad de las unidades es tan importante. Las especificaciones de SATA 3.0 restringieron el ancho de banda en el mundo real de un SSD en la interfaz de la unidad a unos 600 MB / s, algo que muchas unidades ya han alcanzado. Las especificaciones SATA 3.2 introdujeron un nuevo enfoque mixto para la interfaz M.2 tal como lo hizo con SATA Express. En esencia, una nueva tarjeta M.2 puede usar las especificaciones existentes de SATA 3.0 y limitarse a los 600 MB / s o podría optar por usar PCI-Express que proporciona un ancho de banda de 1GB / s bajo la actual PCI-Express 3.0 normas Ahora que la velocidad de 1GB / s es para un solo carril PCI-Express. Es posible utilizar varios carriles y bajo la especificación M.2 SSD, se pueden usar hasta cuatro carriles. El uso de dos carriles proporcionaría 2.0GB / s mientras que cuatro carriles pueden proporcionar hasta 4.0GB / s. Con el lanzamiento eventual de PCI-Express 4.0, estas velocidades se duplicarían.
Ahora no todos los sistemas van a alcanzar estas velocidades. La unidad M.2 y la interfaz en la computadora deben configurarse en el mismo modo. La interfaz M.2 está diseñada para usar el modo SATA heredado o los modos PCI-Express más nuevos, pero la unidad elegirá cuál usar. Por ejemplo, una unidad M.2 diseñada con el modo heredado SATA se limitará a esa velocidad de 600 MB / s. Ahora, la unidad M.2 puede ser compatible con PCI-Express hasta 4 carriles (x4), pero la computadora solo usa dos carriles (x2). Esto daría como resultado velocidades máximas de solo 2.0GB / s. Por lo tanto, para obtener la mayor velocidad posible, deberá verificar qué es lo que la unidad y la computadora o la placa base admiten.
Tamaños más pequeños y más grandes
Uno de los objetivos del diseño de la unidad M.2 era reducir el tamaño total del dispositivo de almacenamiento. Esto se logra de una de varias maneras diferentes. Primero, hicieron que las tarjetas fueran más estrechas que el factor de forma mSATA anterior. Las tarjetas M.2 tienen solo 22 mm de ancho en comparación con los 30 mm de mSATA. Las tarjetas también pueden tener un cortocircuito de solo 30 mm en comparación con los 50 mm de mSATA. La diferencia es que las tarjetas M.2 también admiten longitudes más largas de hasta 110 mm, lo que significa que en realidad puede ser más grande, lo que proporciona más espacio para chips y, por lo tanto, capacidades más altas.
Además de la longitud y el ancho de las tarjetas, también existe la opción de tableros M.2 de una cara o de doble cara. ¿Por qué los dos espesores diferentes? Bueno, las placas de un solo lado proporcionan un perfil muy delgado y son útiles para computadoras portátiles ultrafinas. Una placa de doble cara, por otro lado, permite que se instalen el doble de chips en una placa M.2 para mayores capacidades de almacenamiento, lo que es útil para aplicaciones de escritorio compactas donde el espacio no es tan importante. El problema es que debe conocer qué tipo de conector M.2 está en la computadora además del espacio para la longitud de la tarjeta. La mayoría de las computadoras portátiles solo usarán un conector de una cara, lo que significa que no pueden usar tarjetas M.2 de doble cara.
Modos de comando
Durante más de una década, SATA ha hecho que el almacenamiento para computadoras se conecte y funcione. Esto se debe a la interfaz muy simple de usar, pero también a la estructura de comandos AHCI (Interfaz de controlador de host avanzado). Esta es una forma en que la computadora puede comunicar instrucciones con los dispositivos de almacenamiento. Está integrado en todos los sistemas operativos modernos y, por lo tanto, no requiere la instalación de controladores adicionales en el sistema operativo cuando agregamos nuevas unidades. Ha funcionado muy bien, pero se desarrolló en la era de los discos duros que tienen una capacidad limitada para procesar instrucciones debido a la naturaleza física de los cabezales y los discos. Una sola cola de comandos con 32 comandos era suficiente. El problema es que las unidades de estado sólido pueden hacer mucho más, pero están restringidas por los controladores AHCI.
Para ayudar a eliminar este cuello de botella y mejorar el rendimiento, la estructura de comandos y los controladores NVMe (Non-Volatile Memory Express) se desarrollaron como un medio para eliminar este problema en las unidades de estado sólido. En lugar de usar una sola cola de comandos, proporciona hasta 65,536 colas de comandos con hasta 65,536 comandos por cola. Esto permite un procesamiento más paralelo de las solicitudes de lectura y escritura del almacenamiento, lo que ayudará a mejorar el rendimiento en la estructura de comandos AHCI.
Si bien esto es genial, hay un pequeño problema. AHCI está integrado en todos los sistemas operativos modernos, pero NVMe no lo está. Para aprovechar al máximo el potencial de las unidades, los controladores deben instalarse encima de los sistemas operativos existentes para utilizar este nuevo modo de comando. Ese es un problema para muchas personas en sistemas operativos más antiguos. Afortunadamente, la especificación del variador M.2 permite utilizar cualquiera de los dos modos. Esto facilita la adopción de la nueva interfaz con las computadoras y tecnologías existentes mediante el uso de la estructura de comandos AHCI.Luego, a medida que el soporte para la estructura de comandos NVMe se mejora en el software, se pueden usar las mismas unidades con este nuevo modo de comando. Solo tenga en cuenta que cambiar entre los dos modos requerirá que las unidades sean reformateadas.
Consumo de energía mejorado
Las computadoras móviles tienen tiempos de funcionamiento limitados según el tamaño de sus baterías y la potencia consumida por los distintos componentes. Las unidades de estado sólido proporcionaron algunas reducciones significativas en el consumo de energía del componente de almacenamiento, de manera que han mejorado la vida útil de la batería pero hay espacio para mejoras. Dado que la interfaz M.2 SSD es parte de las especificaciones SATA 3.2, también incluye algunas otras características más allá de la interfaz. Esto incluye una nueva característica llamada DevSleep. A medida que más y más sistemas están diseñados para entrar en modo de suspensión cuando están cerrados o apagados en lugar de apagarse por completo, hay un consumo constante en la batería para mantener algunos datos activos para una rápida recuperación cuando los dispositivos se reactivan. DevSleep reduce la cantidad de energía utilizada por dispositivos como los SSD M.2 al crear un nuevo estado de energía inferior. Esto debería ayudar a extender el tiempo de ejecución para aquellos sistemas que se ponen en suspensión en lugar de apagarse entre usos.
Problemas de arranque
La interfaz M.2 es una gran adición al almacenamiento de computadoras y la capacidad de mejorar el rendimiento de nuestras computadoras. Sin embargo, hay un pequeño problema con la implementación temprana de la misma. Para obtener el mejor rendimiento de la nueva interfaz, la computadora debe usar el bus PCI-Express, de lo contrario, se ejecuta igual que cualquier unidad SATA 3.0 existente. Esto no parece ser un gran problema, pero en realidad es un problema con muchas de las primeras placas base que usan esta función. Las unidades SSD ofrecen la mejor experiencia cuando se usan como la unidad raíz o de inicio. El problema es que el software de Windows existente tiene un problema con muchas unidades que se inician desde el bus PCI-Express en lugar de desde SATA. Esto significa que tener una unidad M.2 usando PCI-Express mientras es rápido no será la unidad principal donde se instalan el sistema operativo o los programas. El resultado es una unidad de datos rápida pero no la unidad de arranque.
No todas las computadoras y sistemas operativos tienen este problema. Por ejemplo, Apple ha desarrollado OS X para usar el bus PCI-Express para particiones raíz. Esto se debe a que Apple cambió sus unidades SSD a PCI-Express en el MacBook Air 2013 antes de que se finalizaran las especificaciones M.2. Microsoft ha actualizado Windows 10 para que sea totalmente compatible con las nuevas unidades PCI-Express y NVMe si el hardware en el que se está ejecutando también puede. Las versiones anteriores de Windows pueden ser capaces si el hardware es compatible y los controladores externos están instalados.
Cómo usar M.2 puede eliminar otras características
Otra área de preocupación, en particular con las placas madre de escritorio, se refiere a cómo la interfaz M.2 está conectada al resto del sistema. Verá que hay un número limitado de carriles PCI-Express entre el procesador y el resto de la computadora. Para utilizar una ranura para tarjeta M.2 compatible con PCI-Express, el fabricante de la placa base debe quitar esos carriles PCI-Express de otros componentes del sistema. La forma en que se dividen esos carriles PCI-Express entre los dispositivos en las tarjetas es una preocupación importante. Por ejemplo, algunos fabricantes comparten los carriles PCI-Express con puertos SATA. Por lo tanto, el uso de la ranura de la unidad M.2 puede quitar más de cuatro ranuras SATA. En otros casos. M.2 puede compartir esos carriles con otras ranuras de expansión PCI-Express. Asegúrese de verificar cómo está diseñada la placa para asegurarse de que el uso de la M.2 no interfiera con el uso potencial de otros discos duros SATA, unidades de DVD o Blu-ray u otras tarjetas de expansión.
