Twardziel w każdym pececie

Jeszcze kilka lat temu w każdym pececie znajdował się dysk HDD, a taśmy, kable zasilające i zworki był tematem znanym każdemu, kto samodzielnie składał, modyfikował lub naprawiał komputery. Nośniki wykorzystywały wtedy złącze i interfejs ATA, który oferował przepustowość na poziomie 133 MB/s. Kilka lat później zadebiutował interfejs SATA, który na dobre zadomowił się w świecie nośników pamięci. Doczekał się aż trzech generacji, z których ostatnia wykorzystywana jest do dziś. Pierwsza, czyli SATA 1 zapewnia przepustowość na poziomie 150 MB/s, SATA 2 pozwalała osiągnąć 300 MB /s, natomiast SATA 3 - 600 MB/s.

Nowe rozwiązania

Początek XXI wieku to czasy największej dostępności dysków HDD – ich ceny były niskie, więc każdy mógł pozwolić sobie na kilkadziesiąt gigabajtów pamięci, a kilka lat później – kilka terabajtów. W tym samym czasie na większą skalę zaczęto produkować nośniki wykorzystujące pamięć półprzewodnikową (pamięć flash), które wykorzystywano w urządzeniach mobilnych, kartach pamięci, przenośnych pamięciach USB, a także w komputerach, jako dyski SSD (solid-state drive), które można było wykorzystywać zamiast nośników HDD. Ich zaleta to nieporównywalnie większa prędkość zapisu i odczytu danych, a także brak mechanicznych elementów, co przekłada się na większą wytrzymałość na wstrząsy i upadki. Dyski SSD mogły posiadać też mniejsze rozmiary, ale ze względu na spopularyzowany interfejs SATA zaczęto produkować je w takim samym jak dyski HDD, 2,5-calowym formacie. Dzięki temu, dysk SSD można zainstalować nawet w kilkuletnim komputerze.

Wsteczna kompatybilność ma swoje wady

Interfejs SATA powstał o wiele wcześniej niż dyski SSD, dlatego nawet najnowsza wersja nie jest w stanie obsłużyć ich pełnych możliwości. Ograniczenie to 600 MB/s, czyli maksymalna przepustowość interfejsu SATA 3. To spory problem, bo osiągi dysków SSD mogą być o wiele większe.

Problem dużego rozmiaru nośników próbowano rozwiązać wprowadzając standard mSATA, który jest złączem krawędziowym instalowanym bezpośrednio na płycie głównej komputera. Rozwiązanie pozwoliło na instalację dysków SSD w netbookach i ultrabookach oszczędzając miejsce i zmniejszając ich wagę. Niestety, standard mSATA cały czas korzystał z interfejsu SATA 3, a więc i jego ograniczenia – przepustowość wynosząca 600 MB/s.

Złącze M.2 – przyszłość nośników SSD

Standard M.2 zadebiutował jako NGFF (Next Generation Form Factor), czyli jako „złącze kolejnej generacji”. W 2013 roku oficjalnie zmieniono nazwę na M.2. Rozwój zawdzięcza przede wszystkim firmie Intel, która po raz pierwszy wykorzystała je w płytach głównych z chipsetami H97 i Z97 dla ostatniej generacji procesorów Core (Haswell Refresh).

M.2. to złącze kart rozszerzeń instalowane bezpośrednio na płycie głównej. Zostało zaprojektowane z myślą o dyskach SSD, kartach Wi-Fi, Bluetooth, NFC i GPS. W zależności od funkcji, na rynku dostępnych jest kilka wariantów kart M.2: 2230, 2242, 2260, 2280 i 22110. Pierwsze dwie cyfry to szerokość (w każdym wariancie jest to 22 mm), a pozostałe to długość (30 mm, 42 mm, 80 mm lub 110 mm). W przypadku współczesnych dysków SSD najczęściej stosuje się wariant 2280.

Standard M.2. do komunikacji z płytą główną wykorzystuje interfejs PCIe (aktualnie rozwijana wersja to PCIe 3.0), który pozwala ominąć ograniczenia standardu SATA 3. W zależności od liczby obsługiwanych linii PCIe, przepustowość dysków M.2 PCIe 3.0 może wynosić 1 GB/s (PCIe 3.0 x1) do 15 GB/s (PCIe 3.0 x16).

Złącze M.2 może obsługiwać protokół PCIe, PCIe i SATA lub tylko SATA. Jeżeli dysk M.2 PCIe zostanie podłączony do płyty głównej, która wspiera tylko standard SATA, to nie będzie on widoczny w systemie i nie będzie możliwości z niego korzystania. Taka sama sytuacja będzie mieć miejsce, gdy dysk M.2. SATA podłączymy do komputera wspierającego tylko interfejs PCIe. Złącze krawędziowe w kartach M.2 może posiadać różny układ. Na rynku dostępne są karty z kluczem B, M i B+M. Kupując nośnik SSD należy wcześniej upewnić się, jaki rodzaj złącza wspiera płyta główna w komputerze. Dysk z kluczem B nie będzie pasował do gniazda z kluczem M i odwrotnie. Rozwiązaniem tego problemu jest klucz B + M. Płyta główna z takim gniazdem zapewnia kompatybilność z dyskami typu M i B. Należy jednak pamiętać, że nie jest to jedyny czynnik świadczący o zgodności.

Technologia NVMe

Starsze dyski HDD i SSD do komunikacji kontrolera z systemem operacyjnym wykorzystują protokół AHCI. Podobnie jak interfejs SATA, powstał on jeszcze w czasach dysków HDD i nie jest w stanie wykorzystać maksymalnych możliwości nowoczesnych dyskach SSD. Właśnie dlatego stworzono protokół NVMe. Jest to technologia zaprojektowana od zera, z myślą o szybkich nośnikach półprzewodnikowych przyszłości. Charakteryzuje się małymi opóźnieniami i pozwala na wykonywanie większej liczby operacji na sekundę przy mniejszym użyciu procesora. Aby móc skorzystać z nośnika wspierającego NVMe, konieczne jest posiadanie płyty głównej, która wspiera standard UEFI.

Co wybrać?

Przez zakupem dysku M.2. należy zwrócić uwagę na:

• Rozmiar złącza M.2, który posiada płyta główna (2230, 2242, 2260, 2280 i 22110)
• Typ klucza, który posiada złącze M.2 na płycie głównej (M, B lub B+M)
• Wspierany interfejs (PCIe lub SATA)
• Generację i liczbę linii PCIe (np. PCIe 3.0x4)
• Wspierany protokół (AHCI lub NVMe)

Obecnie najlepszym wyborem jest dysk SSD M.2 korzystający z interfejsu PCIe 3.0x4 i technologii NVMe. Takie rozwiązanie pozwoli na komfortową pracę z gier i programów wymagających bardzo szybkiego odczytu/zapisu i zaawansowanego przetwarzania grafiki. Niektóre nośniki dodatkowo zostają wyposażone w radiator, który obniża temperaturę wpływając tym samym na większą wydajność pracy.

Autor: Dawid Łabno, WĘC PR