जैसे-जैसे कंप्यूटर छोटे होते जाते हैं, वैसे-वैसे स्टोरेज ड्राइव जैसे हार्डवेयर घटक भी छोटे होने चाहिए। सॉलिड-स्टेट ड्राइव की शुरूआत ने अल्ट्राबुक जैसे पतले डिजाइनों की अनुमति दी, लेकिन यह उद्योग-मानक SATA इंटरफेस के साथ टकराव हुआ।
mSATA इंटरफेस को एक पतली प्रोफाइल कार्ड बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया था जो SATA इंटरफेस के साथ इंटरैक्ट कर सके। एक नई समस्या तब उभरी जब SATA 3.0 मानकों ने SSDs के प्रदर्शन को सीमित कर दिया। इन मुद्दों को ठीक करने के लिए एक नए कॉम्पैक्ट कार्ड इंटरफेस को विकसित करना पड़ा।
मूल रूप से NGFF (नेक्स्ट जनरेशन फॉर्म फैक्टर) कहा जाने वाला, नया इंटरफेस SATA संस्करण 3.2 विशिष्टताओं के तहत M.2 ड्राइव इंटरफेस में मानकीकृत हो गया है।
तेज़ गति
आकार एक इंटरफेस विकसित करने में एक कारक है, ड्राइव की गति भी उतनी ही महत्वपूर्ण है। SATA 3.0 विशिष्टताओं ने ड्राइव इंटरफेस पर SSD के वास्तविक-विश्व बैंडविड्थ को लगभग 600 MB/s तक सीमित कर दिया, जिसे कई ड्राइव्स ने हासिल कर लिया है। SATA 3.2 विशिष्टताओं ने M.2 इंटरफेस के लिए एक नया मिश्रित दृष्टिकोण पेश किया, जैसा कि इसने SATA एक्सप्रेस के साथ किया था।
संक्षेप में, एक नया M.2 कार्ड मौजूदा SATA 3.0 विशिष्टताओं का उपयोग कर सकता है और 600 MB/s तक सीमित रह सकता है। या, यह PCI-Express का उपयोग कर सकता है, जो वर्तमान PCI-Express 3.0 मानकों के तहत 1 GB/s का बैंडविड्थ प्रदान करता है। वह 1 GB/s गति एकल PCI-Express लेन के लिए है, लेकिन कई लेन का उपयोग करना संभव है। M.2 SSD विशिष्टता के तहत, चार लेन तक उपयोग किए जा सकते हैं। दो लेन का उपयोग करने से सैद्धांतिक रूप से 2.0 GB/s मिलेगा, जबकि चार लेन 4.0 GB/s तक प्रदान करेंगे।
PCI-Express 4.0 की अंतिम रिलीज के साथ, ये गति प्रभावी रूप से दोगुनी हो जाएगी। 2017 में PCI-Express 5.0 की रिलीज ने बैंडविड्थ को 32 GT/s तक बढ़ा दिया, जिसमें 16-लेन कॉन्फ़िगरेशन में 63 GB/s था। PCI-Express 6.0 (2019) ने बैंडविड्थ को फिर से दोगुना कर 64 GT/s कर दिया, जिससे प्रत्येक दिशा में 126 GB/s की अनुमति मिली।
सभी सिस्टम इन गति को प्राप्त नहीं करते। M.2 ड्राइव और इंटरफेस को उसी मोड में सेट अप करना होगा। M.2 इंटरफेस या तो लीगेसी SATA मोड या नए PCI-Express मोड का उपयोग करता है। ड्राइव चुनता है कि किसका उपयोग करना है।
उदाहरण के लिए, SATA लीगेसी मोड के साथ डिज़ाइन किया गया एक M.2 ड्राइव 600 MB/s तक सीमित है। जबकि M.2 ड्राइव PCI-Express के साथ चार लेन (x4) तक संगत है, कंप्यूटर केवल दो लेन (x2) का उपयोग करता है। इसके परिणामस्वरूप अधिकतम 2.0 GB/s की गति होती है। सबसे अधिक गति प्राप्त करने के लिए, जांचें कि ड्राइव और कंप्यूटर या मदरबोर्ड क्या सपोर्ट करते हैं।
छोटे और बड़े आकार
M.2 ड्राइव डिजाइन के लक्ष्यों में से एक स्टोरेज डिवाइस के समग्र आकार को कम करना था। यह कई तरीकों में से एक में हासिल किया गया था। पहले, कार्ड्स को पिछले mSATA फॉर्म फैक्टर की तुलना में संकरा बनाया गया था। M.2 कार्ड 22 mm चौड़े हैं, जबकि mSATA के 30 mm की तुलना में। कार्ड लंबाई में भी छोटे हैं 30 mm लंबे, mSATA के 50 mm की तुलना में। अंतर यह है कि M.2 कार्ड 110 mm तक लंबी लंबाई का समर्थन करते हैं। इसका मतलब है कि ये ड्राइव बड़े हो सकते हैं, जो चिप्स के लिए अधिक जगह प्रदान करता है, और इस प्रकार, उच्च क्षमता।
कार्ड की लंबाई और चौड़ाई के अलावा, सिंगल-साइडेड या डबल-साइडेड M.2 बोर्ड का विकल्प भी है। सिंगल-साइडेड बोर्ड एक पतली प्रोफाइल प्रदान करते हैं और अल्ट्रा-थिन लैपटॉप के लिए उपयोगी हैं। एक डबल-साइडेड बोर्ड M.2 बोर्ड पर दोगुने चिप्स इंस्टॉल करने की अनुमति देता है, जिससे अधिक स्टोरेज क्षमता की अनुमति मिलती है। यह कॉम्पैक्ट डेस्कटॉप अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी है जहां स्थान उतना महत्वपूर्ण नहीं है।
समस्या यह है कि आपको पता होना चाहिए कि कंप्यूटर पर किस तरह का M.2 कनेक्टर है, कार्ड की लंबाई के लिए जगह के अलावा। अधिकांश लैपटॉप केवल सिंगल-साइडेड कनेक्टर का उपयोग करते हैं, जिसका अर्थ है कि लैपटॉप डबल-साइडेड M.2 कार्ड का उपयोग नहीं कर सकते।
कमांड मोड्स
एक दशक से अधिक समय से, SATA ने स्टोरेज को प्लग-एंड-प्ले ऑपरेशन बना दिया है। यह सरल इंटरफेस और AHCI (एडवांस्ड होस्ट कंट्रोलर इंटरफेस) कमांड संरचना के कारण है।
AHCI वह है जिससे कंप्यूटर स्टोरेज डिवाइस के साथ निर्देशों का संचार करते हैं। यह सभी आधुनिक ऑपरेटिंग सिस्टम में बिल्ट-इन है और नए ड्राइव जोड़ते समय अतिरिक्त ड्राइवर इंस्टॉल करने की आवश्यकता नहीं होती।
AHCI को एक ऐसे युग में विकसित किया गया था जब हार्ड ड्राइव की ड्राइव हेड्स और प्लैटर्स की भौतिक प्रकृति के कारण निर्देशों को प्रोसेस करने की सीमित क्षमता थी। 32 कमांड के साथ एक सिंगल कमांड क्यू पर्याप्त था। समस्या यह है कि आज के सॉलिड-स्टेट ड्राइव बहुत अधिक करते हैं, लेकिन अभी भी AHCI ड्राइवर्स द्वारा प्रतिबंधित हैं।
NVMe (नॉन-वोलेटाइल मेमोरी एक्सप्रेस) कमांड संरचना और ड्राइवर्स को इस बॉटलनेक को खत्म करने और प्रदर्शन में सुधार करने के लिए विकसित किया गया था। सिंगल कमांड क्यू का उपयोग करने के बजाय, यह 65,536 कमांड क्यू तक प्रदान करता है, प्रति क्यू 65,536 कमांड तक। यह स्टोरेज रीड और राइट अनुरोधों के अधिक समानांतर प्रसंस्करण की अनुमति देता है, जो AHCI कमांड संरचना पर प्रदर्शन को बढ़ाता है।
यह बहुत अच्छा है, लेकिन थोड़ी समस्या है। AHCI सभी आधुनिक ऑपरेटिंग सिस्टम में बिल्ट-इन है, लेकिन NVMe नहीं है। मौजूदा ऑपरेटिंग सिस्टम के ऊपर ड्राइवर्स इंस्टॉल किए जाने चाहिए ताकि ड्राइव्स का अधिकतम लाभ उठाया जा सके। यह कई पुराने ऑपरेटिंग सिस्टम के लिए एक समस्या है।
M.2 ड्राइव विशिष्टता दोनों मोड्स में से किसी की अनुमति देती है। यह मौजूदा कंप्यूटर और प्रौद्योगिकियों के साथ नए इंटरफेस को अपनाना आसान बनाता है। जैसे-जैसे NVMe कमांड संरचना के लिए सपोर्ट में सुधार होता है, उन्हीं ड्राइव्स का उपयोग इस नए कमांड मोड के साथ किया जा सकता है। हालांकि, दोनों मोड्स के बीच स्विच करने के लिए ड्राइव्स को रिफॉर्मेट करने की आवश्यकता होती है।
बेहतर बिजली खपत
एक मोबाइल कंप्यूटर का सीमित रनिंग टाइम उसके बैटरी के आकार और उसके घटकों द्वारा खींची गई बिजली पर आधारित होता है। सॉलिड-स्टेट ड्राइव स्टोरेज घटक की ऊर्जा खपत को कम करते हैं, लेकिन सुधार की गुंजाइश है।
चूंकि M.2 SSD इंटरफेस SATA 3.2 विशिष्टता का हिस्सा है, इसमें इंटरफेस से परे अन्य विशेषताएं शामिल हैं। इसमें DevSleep नामक एक नई सुविधा शामिल है। जैसे-जैसे अधिक सिस्टम बंद होने या ढक्कन बंद करने पर पूरी तरह से पावर डाउन करने के बजाय स्लीप मोड में जाने के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं, डिवाइस को जगाए जाने पर त्वरित रिकवरी के लिए कुछ डेटा को सक्रिय रखने के लिए बैटरी पर लगातार ड्रॉ होता है। DevSleep एक नई लोअर पावर स्टेट बनाकर डिवाइस द्वारा उपयोग की जाने वाली बिजली की मात्रा को कम करता है। यह स्लीप मोड में रखे गए कंप्यूटर्स के लिए रनिंग टाइम बढ़ाना चाहिए।
बूटिंग में समस्याएं
M.2 इंटरफेस कंप्यूटर स्टोरेज और प्रदर्शन में एक प्रगति है। कंप्यूटर्स को सर्वोत्तम प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए PCI-Express बस का उपयोग करना चाहिए। अन्यथा, यह किसी भी मौजूदा SATA 3.0 ड्राइव की तरह ही चलता है। यह बड़ी बात नहीं लगती, लेकिन यह उन पहले मदरबोर्ड्स के साथ एक समस्या है जो इस सुविधा का उपयोग करते हैं।
SSD ड्राइव रूट या बूट ड्राइव के रूप में उपयोग किए जाने पर सर्वोत्तम अनुभव प्रदान करते हैं। समस्या यह है कि मौजूदा विंडोज सॉफ्टवेयर को कई ड्राइव्स के साथ PCI-Express बस से बूट करने के बजाय SATA से बूट करने में समस्या होती है। इसका मतलब है कि PCI-Express का उपयोग करने वाला M.2 ड्राइव प्राथमिक ड्राइव नहीं होगा जहां ऑपरेटिंग सिस्टम या प्रोग्राम इंस्टॉल हैं। परिणाम एक तेज़ डेटा ड्राइव है लेकिन बूट ड्राइव नहीं।
सभी कंप्यूटर्स और ऑपरेटिंग सिस्टम में यह समस्या नहीं है। उदाहरण के लिए, Apple ने macOS (या OS X) को रूट पार्टीशन के लिए PCI-Express बस का उपयोग करने के लिए विकसित किया है। ऐसा इसलिए है क्योंकि Apple ने M.2 विशिष्टताओं के अंतिम रूप देने से पहले 2013 मैकबुक एयर में अपने SSD ड्राइव्स को PCI-Express पर स्विच कर दिया था। माइक्रोसॉफ्ट ने विंडोज 10 को नए PCI-Express और NVMe ड्राइव्स का समर्थन करने के लिए अपडेट किया है। हार्डवेयर समर्थित होने और बाहरी ड्राइवर इंस्टॉल होने पर विंडोज के पुराने संस्करण भी काम कर सकते हैं।
M.2 का उपयोग अन्य सुविधाओं को कैसे हटा सकता है
चिंता का एक अन्य क्षेत्र, विशेष रूप से डेस्कटॉप मदरबोर्ड के साथ, इस बात से संबंधित है कि M.2 इंटरफेस कंप्यूटर सिस्टम के बाकी हिस्सों से कैसे जुड़ा है। प्रोसेसर और कंप्यूटर के बाकी हिस्सों के बीच PCI-Express लेन की एक सीमित संख्या होती है। PCI-Express-संगत M.2 कार्ड स्लॉट का उपयोग करने के लिए, मदरबोर्ड निर्माता को सिस्टम पर अन्य घटकों से उन PCI-Express लेन को लेना होगा।
बोर्ड पर उपकरणों के बीच उन PCI-Express लेन को कैसे विभाजित किया जाता है, यह एक बड़ी चिंता है। उदाहरण के लिए, कुछ निर्माता PCI-Express लेन को SATA पोर्ट्स के साथ साझा करते हैं। इस प्रकार, M.2 ड्राइव स्लॉट का उपयोग चार SATA स्लॉट तक का उपभोग कर सकता है। अन्य मामलों में, M.2 उन लेन को अन्य PCI-Express एक्सपेंशन स्लॉट्स के साथ साझा कर सकता है।
जांचें कि बोर्ड कैसे डिज़ाइन किया गया है यह सुनिश्चित करने के लिए कि M.2 अन्य SATA हार्ड ड्राइव, DVD ड्राइव, ब्लू-रे ड्राइव, या अन्य एक्सपेंशन कार्ड के संभावित उपयोग में हस्तक्षेप नहीं करेगा।
