با کوچکتر شدن انواع کامپیوتر و به خصوص لپ‌ تاپ، نیاز به کم حجم شدن درایوهای ذخیره نیز بیشتر شده است. با اینکه پس از معرفی حافظه حالت جامد به بازار، قرار دادن درایوها در طراحی‌های باریک‌تر کامپیوترهایی نظیر اولترابوک‌ها، ساده‌تر شد اما استفاده صحیح از اینترفیس استاندارد SATA مشکل دیگری در این بین بود که باید توسط سازندگان مورد توجه قرار می‌گرفت. بدین منظور اینترفیس mSATA با هدف ایجاد یک کارت پروفایل نازک، طراحی شد که قابلیت برقراری ارتباط با اینترفیس SATA را نیز داشت. در این حالت مشکل این بود که استاندارد SATA 3.0 عملکرد SSD‌ را محدود می‌ساخت. به همین دلیل، شکل جدیدی از کارت اینترفیس فشرده عرضه شد. این قطعه در ابتدا NGFF (فرم فاکتور نسل جدید) نام گرفت؛ اینترفیسی که برای درایو SSD M2 تحت مشخصات فنی نسخه 3.2 SATA استانداردسازی شده است.

سرعت‌های سریع‌تر

در توسعه یک اینترفیس جدید، سرعت درایو نیز یک عامل تعیین‌کننده است. مشخصات SATA 3.0 به شکلی است که پهنای باند واقعی یک SSD واقع بر درایو اینترفیس را به حدود 600MB/s محدود کرده است؛ مقداری که در حال حاضر بسیاری از درایوها به آن دست یافته‌اند.

رویکرد فعلی در SATA 3.0 ارایه یک ویژگی تلفیقی جدید برای اینترفیس M.2 درست همانند SATA Express است. در واقع یک کارت جدید M.2 می‌تواند مشخصاتی مانند SATA 3.0 اما محدود به سرعت 600 MB/s و یا مشخصاتی نظیر PCI –Express با سرعت 1GB/s و مطابق استانداردهای آن را داشته باشد. (در این بخش لازم است توضیحی در خصوص PCI Express ارایه شود. این اصطلاح مخفف عبارت Peripheral Component Interconnect Express به مفهوم اتصال سریع تجهیزات جانبی کامپیوتر است)

بیشتر بخوانید : PCIe چیست ؟

در حال حاضر سرعت 1GB/s برای یک خط ارتباطی PCI-Express است. این امکان وجود دارد که با استفاده از دو خط ارتباطی، سرعت 2GB/s و با به کارگیری چهار خط ارتباطی، سرعتی معادل4GB/s را داشت. با عرضه نهایی PCI-Express 4.0 این سرعت‌ها تا دو برابر نیز افزایش خواهند داشت.

البته کلیه سیستم‌ها نمی‌توانند به چنین سرعت‌هایی دسترسی داشته باشند. برای این منظور درایو اس اس دی M.2 و اینترفیس موجود بر کامپیوتر باید در یک حالت یکسان تنظیم شوند. اینترفیس M.2 به گونه‌ای طراحی شده است که از حالت SATA و همچنین از حالت‌های جدیدتر PCI-Express استفاده می‌کند؛ با این حال درایو مجبور به انتخاب یکی از آن‌هاست. به همین ترتیب، یک درایو M.2 قابلیت سازگاری با PCI-Express تا حداکثر چهار خط ارتباطی (x4) را دارد، در حالی‌که در کامپیوتر این قابلیت حداکثر 2 خط ارتباطی (x2) است. این امر موجب دسترسی به سرعت‌هایی تا حداکثر 2GB/s می‌شود. بنابراین به منظور دسترسی به سریع‌ترین سرعت ممکن، شما باید درایو و همچنین سطح پشتیبانی مادربورد و کامپیوتر را بررسی کنید.

کاهش ابعاد SSD M2

یکی از اهداف طراحی درایو اس اس دی M.2 کاهش ابعاد کلی قطعه ذخیره‌‌ساز است. دستیابی به این حالت از روش‌های مختلفی امکان‌پذیر شده است. در ابتدا سازندگان این موضوع را با باریک‌تر کردن کارت‌ها به نسبت فرم فاکتور پیشین mSATA انجام دادند. کارت‌های M.2 ضخامتی معادل 22mm در مقابل 30mm کارت mSATA دارند. همچنین آنها دارای طولی معادل 30mm هستند که در مقایسه با 50mm برای کارت‌های mSATA  بسیار کوتاه‌تر است. تفاوت در این است که کارت‌های M.2 قابلیت افزایش طول تا 110mm را نیز دارند، این بدان معناست که چنین قابلیتی فضای بیشتری برای چیپ‌ست‌ها و در نتیجه امکان توسعه ظرفیت‌های بالاتری را فراهم می‌آورد.

علاوه بر مشخصه طول و ضخامت این کارت‌ها، امکان طراحی بوردهای یک طرفه یا دو طرفه کارت‌های SSD M2 نیز وجود دارد. اما این حالت چه مزیتی را فراهم می‌آورد؟ بوردهای یک طرفه امکان ایجاد یک پروفایل بسیار نازک را فراهم می‌کنند که بخصوص در لپ‌تاپ‌های مافوق نازک کاربردی است. از سوی دیگر یک بورد دو طرفه امکان نصب دو برابری چیپ‌ست‌های بیشتر بر M.2 با هدف ایجاد فضای ذخیره‌سازی بیشتر را فراهم می‌سازد. این حالت در کامپیوترهای دسکتاپ که فضا در آن‌ها یک عامل تعیین کننده نیست، کاربردی است. مشکل در اینجاست که شما باید نوع کانکتور M.2 کامپیوتر و فضای مورد نیاز بر حسب طول کارت را مورد توجه قرار دهید.

اکثر لپ‌تاپ‌ها، تنها از یک کانکتور یک طرفه استفاده می‌کنند و این بدان معناست که امکان بکارگیری کارت‌های دو طرفه M.2 در آنها وجود ندارد.

بیشتر بخوانید : آشنایی با انواع اس اس دی (SSD Form Factor)

حالت فرمان 

بیش از یک دهه است که SATA کارت‌های ذخیره پلاگ اند پلی را برای کامپیوترها می‌سازد. این موضوع به لطف کاربری بسیار آسان اینترفیس و همچنین ساختار فرمان AHCI (اینترفیس کنترلر پیشرفته میزبان) فراهم شده است که موجب ارتباط سریع دستورالعمل‌های کامپیوتر و تجهیزات ذخیره‌ساز می‌شود.

البته این حالت برای کلیه سیستم‌های عملکردی مدرن طراحی شده است و هنگام افزودن درایو جدید نیاز به هیچ درایو ذخیره اضافی جهت نصب ندارد. هر چند عملکرد سیستم در این حالت بسیار مطلوب است، اما این وضعیت صرفا برای هارد درایوها که بدلیل شکل فیزیکی سر و پلاتر درایو قابلیت محدودی در پردازش دستورالعمل ها دارند، طراحی شده است. برای این منظور یک ردیف صف فرمان شامل 32 فرمان، کافی است، اما مشکل اینجاست که  قابلیت‌های درایوهای حالت جامد توسط درایورهای AHCI محدود می‌شود.

به منظور رفع مشکل در درایوهای حالت جامد و بهبود عملکرد آنها، ساختار فرمان NVMe (حافظه غیرفرار) توسعه داده شد. به جای استفاده از یک صف فرمان ، این ساختار امکان بکارگیری تا 65536 فرمان در هر صف را فراهم می‌سازد. بدین ترتیب پردازش‌های موازی رایت و خواندن بیشتری قابلیت اجرا خواهد داشت که به افزایش عملکرد ساختار فرمان AHCI کمک می‌کند.

این موضوع بسیار ارزشمند ودر عین حال نیز مشکل زاست. AHCI بر خلاف NVMe ‌بر مبنای تطابق با کلیه سیستم‌های عامل پیشرفته طراحی شده است. به منظور استفاده بهینه از پتانسیل درایوها و امکان دریافت حالت فرمان، آنها باید بر بالای سیستم عامل موجود نصب شوند.

این موضوع برای کاربرانی که از سیستم‌های عامل قدیمی استفاده می‌کنند، مشکل است. با این حال درایو M.2 به نحوی طراحی شده است که در هر دو حالت قابل استفاده است. بکارگیری ساختار فرمان AHCI تطابق اینترفیس جدید را با کامپیوترها و تکنولوژی‌های موجود آسان‌تر می‌سازد. بنابراین با بهبود ساختار فرمان NVMe مطابق با نرم‌افزارهای موجود، همان درایو قابلیت استفاده با حالت فرمان جدید را نیز دارد. تنها لازم است توجه کنید که سوییچ کردن بین دو حالت نیازمند فرمت مجدد درایوهاست.

بهبود مصرف انرژی SSD M2

کامپیوترهای قابل حمل، بر حسب اندازه باتری و مصرف برق قطعات مختلف دستگاه، زمان‌های کارکرد متفاوتی دارند. درایوهای حالت جامد کاهش قابل ملاحظه‌ای در مصرف انرژی قطعات ذخیره‌ساز ایجاد می‌کنند، به نحوی که موجب بهبود طول عمر باتری می‌شوند. این حالت شامل ویژگی‌هایی نظیر DevSleep است. بیشتر سیستم‌ها به نحوی طراحی می‌شوند که به هنگام بسته شدن و یا خاموش شدن به جای خاموش شدن کامل، در حالت خواب قرار گیرند. این حالت بدلیل نیاز سیستم به فعال نگاه داشتن برخی داده‌های مورد استفاده و بازیابی سریع آن‌ها پس از روشن شدن، موجب تخلیه باتری می‌شود. حالت DevSleep میزان انرژی مصرفی توسط اجزایی نظیر اس اس دی M.2 را از طریق ایجاد یک حالت مصرف انرژی در سطح پایین‌تر، کاهش می‌دهد. این موضوع به افزایش زمان کارکرد به نسبت سایر سیستم‌ها کمک می‌کند.

نکته آخر 

یکی دیگر از موارد قابل توجه بخصوص در مادربورد کامپیوترهای دسکتاپ، نحوه اتصال اینترفیس M.2 به سایر بخش‌های سیستم است. همانطور که اشاره شد، محدودیت‌هایی در تعداد خطوط ارتباطی PCI-Express بین پردازشگر و سایر بخش‌ها وجود دارد. به منظور استفاده از یک اسلات کارت M.2 سازگار با PCI-Express، سازنده مادربرد باید خطوط ارتباطی PCI-Express را از سایر اجزای سیستم دور نگاه دارد. البته نحوه تقسیم خطوط ارتباطی PCI-Express بین تجهیزات مادربورد حائز اهمیت است. برای این منظور برخی سازندگان خطوط ارتباطی PCI-Express را بین پورت‌های SATA به اشتراک می‌گذارند. بنابراین با استفاده از اسلات درایو M.2 می‌توانید تا چهار اسلات SATA را استفاده کنید. در حالت دیگر ممکن است M.2 آن خطوط ارتباطی را با سایر اسلات‌های PCI-Express به اشتراک گذارد. بنابراین چگونگی طراحی بورد را بررسی کنید تا از این موضوع اطمینان حاصل نمایید که M.2 با سایر داریوهای SATA، DVD، درایوهای Blue-rayیا دیگر کارت‌های توسعه تداخل پیدا نمی‌کند.