Seiring dengan ukuran komputer yang semakin kecil, demikian pula komponen perangkat keras seperti drive penyimpanan. Pengenalan solid-state drive memungkinkan desain yang lebih tipis seperti Ultrabook, tetapi ini bertentangan dengan antarmuka SATA standar industri.
Antarmuka mSATA dirancang untuk membuat kartu profil tipis yang dapat berinteraksi dengan antarmuka SATA. Masalah baru muncul ketika standar SATA 3.0 membatasi kinerja SSD. Bentuk baru dari antarmuka kartu kompak harus dikembangkan untuk memperbaiki masalah ini.
Awalnya disebut NGFF (Next Generation Form Factor), antarmuka baru telah distandarisasi ke antarmuka drive M.2 di bawah spesifikasi SATA versi 3.2.
Kecepatan Lebih Cepat
Meskipun ukuran merupakan faktor dalam mengembangkan antarmuka, kecepatan drive sama pentingnya. Spesifikasi SATA 3.0 membatasi bandwidth dunia nyata dari SSD pada antarmuka drive hingga sekitar 600 MB/s, yang telah dicapai oleh banyak drive. Spesifikasi SATA 3.2 memperkenalkan pendekatan campuran baru untuk antarmuka M.2, seperti halnya dengan SATA Express.
Intinya, kartu M.2 baru dapat menggunakan spesifikasi SATA 3.0 yang ada dan dibatasi hingga 600 MB/dtk. Atau, dapat menggunakan PCI-Express, yang menyediakan bandwidth 1 GB/s di bawah standar PCI-Express 3.0 saat ini. Kecepatan 1 GB/s itu untuk satu jalur PCI-Express, tetapi dimungkinkan untuk menggunakan beberapa jalur. Di bawah spesifikasi SSD M.2, hingga empat jalur dapat digunakan. Menggunakan dua jalur secara teoritis akan menyediakan 2,0 GB/dtk, sedangkan empat lajur akan menyediakan hingga 4,0 GB/dtk.
Dengan rilis akhirnya PCI-Express 4.0, kecepatan ini akan berlipat ganda secara efektif. Rilis PCI-Express 5.0 pada tahun 2017 mengalami peningkatan bandwidth menjadi 32 GT/dtk, dengan 63 GB/dtk dalam konfigurasi 16 lajur. PCI-Express 6.0 (2019) melihat dua kali lipat bandwidth menjadi 64 GT/s, memungkinkan 126 GB/s di setiap arah.
Tidak semua sistem mencapai kecepatan ini. Drive dan antarmuka M.2 harus diatur dalam mode yang sama. Antarmuka M.2 menggunakan mode SATA lama atau mode PCI-Express yang lebih baru. Drive memilih mana yang akan digunakan.
Misalnya, drive M.2 yang dirancang dengan mode warisan SATA dibatasi hingga 600 MB/dtk. Sementara drive M.2 kompatibel dengan PCI-Express hingga empat jalur (x4), komputer hanya menggunakan dua jalur (x2). Ini menghasilkan kecepatan maksimum 2,0 GB/s. Untuk mendapatkan kecepatan setinggi mungkin, periksa drive dan komputer atau motherboard yang didukung.
Ukuran Lebih Kecil dan Lebih Besar
Salah satu tujuan dari desain drive M.2 adalah untuk mengurangi ukuran keseluruhan perangkat penyimpanan. Ini dicapai dengan salah satu dari beberapa cara. Pertama, kartu dibuat lebih sempit daripada faktor bentuk mSATA sebelumnya. Kartu M.2 memiliki lebar 22 mm, dibandingkan dengan mSATA 30 mm. Kartu juga lebih pendek dengan panjang 30 mm, dibandingkan dengan mSATA 50 mm. Perbedaannya adalah bahwa kartu M.2 mendukung panjang yang lebih panjang hingga 110 mm. Itu berarti drive ini bisa lebih besar, yang menyediakan lebih banyak ruang untuk chip dan, dengan demikian, kapasitas lebih tinggi.
Selain panjang dan lebar kartu, ada pilihan untuk papan M.2 satu sisi atau dua sisi. Papan satu sisi memberikan profil tipis dan berguna untuk laptop ultra-tipis. Papan dua sisi memungkinkan chip dua kali lebih banyak untuk dipasang pada papan M.2, memungkinkan kapasitas penyimpanan yang lebih besar. Ini berguna untuk aplikasi desktop ringkas di mana ruang tidak begitu penting.
Masalahnya adalah Anda perlu mengetahui jenis konektor M.2 yang ada di komputer, selain ruang untuk panjang kartu. Kebanyakan laptop hanya menggunakan konektor satu sisi, yang berarti laptop tidak dapat menggunakan kartu M.2 dua sisi.
Mode Perintah
Selama lebih dari satu dekade, SATA telah menjadikan penyimpanan sebagai operasi plug-and-play. Ini karena antarmuka yang sederhana dan struktur perintah AHCI (Advanced Host Controller Interface).
AHCI adalah cara komputer mengomunikasikan instruksi dengan perangkat penyimpanan. Itu dibangun ke dalam semua sistem operasi modern dan tidak memerlukan driver tambahan untuk diinstal saat menambahkan drive baru.
AHCI dikembangkan di era ketika hard drive memiliki kemampuan terbatas untuk memproses instruksi karena sifat fisik dari drive head dan platter. Antrian perintah tunggal dengan 32 perintah sudah cukup. Masalahnya adalah solid-state drive saat ini melakukan lebih banyak hal, tetapi masih dibatasi oleh driver AHCI.
Struktur perintah dan driver NVMe (Non-Volatile Memory Express) dikembangkan untuk menghilangkan hambatan ini dan meningkatkan kinerja. Daripada menggunakan antrian perintah tunggal, ini menyediakan hingga 65.536 antrian perintah, dengan hingga 65.536 perintah per antrian. Hal ini memungkinkan pemrosesan yang lebih paralel dari permintaan baca dan tulis penyimpanan, yang meningkatkan kinerja di atas struktur perintah AHCI.
Meskipun ini bagus, ada sedikit masalah. AHCI dibangun ke dalam semua sistem operasi modern, tetapi NVMe tidak. Driver harus diinstal di atas sistem operasi yang ada untuk mendapatkan hasil maksimal dari drive. Itu adalah masalah bagi banyak sistem operasi lama.
Spesifikasi drive M.2 memungkinkan salah satu dari dua mode tersebut. Ini membuat adopsi antarmuka baru lebih mudah dengan komputer dan teknologi yang ada. Seiring dengan peningkatan dukungan untuk struktur perintah NVMe, drive yang sama dapat digunakan dengan mode perintah baru ini. Namun, beralih di antara dua mode mengharuskan drive diformat ulang.
Konsumsi Daya yang Lebih Baik
Komputer seluler memiliki waktu pengoperasian yang terbatas berdasarkan ukuran baterainya dan daya yang diambil oleh komponennya. Solid-state drive mengurangi konsumsi energi komponen penyimpanan, tetapi masih ada ruang untuk perbaikan.
Karena antarmuka SSD M.2 adalah bagian dari spesifikasi SATA 3.2, antarmuka ini menyertakan fitur lain di luar antarmuka. Ini termasuk fitur baru yang disebut DevSleep. Karena lebih banyak sistem dirancang untuk masuk ke mode tidur saat ditutup atau dimatikan, daripada dimatikan sepenuhnya, ada penarikan konstan pada baterai untuk menjaga beberapa data tetap aktif untuk pemulihan cepat saat perangkat dibangunkan. DevSleep mengurangi jumlah daya yang digunakan oleh perangkat dengan membuat status daya baru yang lebih rendah. Ini akan memperpanjang waktu berjalan untuk komputer yang dimasukkan ke mode tidur.
Masalah Booting
Antarmuka M.2 merupakan kemajuan dalam penyimpanan dan kinerja komputer. Komputer harus menggunakan bus PCI-Express untuk mendapatkan performa terbaik. Jika tidak, ini berjalan sama seperti drive SATA 3.0 yang ada. Ini sepertinya bukan masalah besar, tapi ini masalah dengan banyak motherboard pertama yang menggunakan fitur ini.
Drive SSD menawarkan pengalaman terbaik saat digunakan sebagai drive root atau boot. Masalahnya adalah bahwa perangkat lunak Windows yang ada memiliki masalah dengan banyak drive yang melakukan booting dari bus PCI-Express daripada dari SATA. Ini berarti bahwa memiliki drive M.2 yang menggunakan PCI-Express tidak akan menjadi drive utama tempat sistem operasi atau program diinstal. Hasilnya adalah drive data yang cepat tetapi bukan drive boot.
Tidak semua komputer dan sistem operasi mengalami masalah ini. Misalnya, Apple telah mengembangkan macOS (atau OS X) untuk menggunakan bus PCI-Express untuk partisi root. Ini karena Apple mengalihkan drive SSD mereka ke PCI-Express di MacBook Air 2013 sebelum spesifikasi M.2 diselesaikan. Microsoft telah memperbarui Windows 10 untuk mendukung drive PCI-Express dan NVMe yang baru. Versi Windows yang lebih lama juga dapat berfungsi jika perangkat keras didukung dan driver eksternal diinstal.
Bagaimana Menggunakan M.2 Dapat Menghapus Fitur Lainnya
Area perhatian lain, terutama dengan motherboard desktop, berkaitan dengan bagaimana antarmuka M.2 terhubung ke sistem komputer lainnya. Ada sejumlah jalur PCI-Express yang terbatas antara prosesor dan bagian komputer lainnya. Untuk menggunakan slot kartu M.2 yang kompatibel dengan PCI-Express, pabrikan motherboard harus menjauhkan jalur PCI-Express tersebut dari komponen lain pada sistem.
Bagaimana jalur PCI-Express itu dibagi di antara perangkat di papan adalah perhatian utama. Misalnya, beberapa produsen berbagi jalur PCI-Express dengan port SATA. Jadi, menggunakan slot drive M.2 dapat menghabiskan lebih dari empat slot SATA. Dalam kasus lain, M.2 dapat berbagi jalur tersebut dengan slot ekspansi PCI-Express lainnya.
Periksa bagaimana papan dirancang untuk memastikan M.2 tidak akan mengganggu potensi penggunaan hard drive SATA lainnya, drive DVD, drive Blu-ray, atau kartu ekspansi lainnya.
