El conector M.2 es una nueva interfaz que permite una mayor transferencia de datos en comparación a SATA

A medida que las computadoras personales, particularmente las computadoras portátiles, continúan haciéndose más pequeñas, los componentes como las unidades de almacenamiento también por obligación de la norma deberán ser más pequeñas.

Con la introducción de las unidades de estado sólido, se hizo un poco más sencillo incorporarlas en diseños cada vez más compactos como las Ultrabooks, aunque finalmente el problema era continuar utilizando la interfaz SATA estándar de la industria.

Finalmente, la interfaz mSATA se diseñó para crear una tarjeta de perfil delgada que aún podía interactuar con la interfaz SATA. El problema es que los estándares SATA 3.0 están limitando el rendimiento de los discos SSD.

Para corregir estos problemas, fue necesario desarrollar una nueva forma de interfaz de tarjeta compacta. Originalmente llamada NGFF (Factor de Forma de Próxima Generación), esta novedosa interfaz finalmente se ha estandarizado con el conector M.2 de unidades bajo las especificaciones de la versión 3.2 de SATA.

Conector M.2


Velocidades más rápidas con el conector M.2

Si bien el tamaño es por supuesto un factor en el desarrollo de una nueva interfaz, la velocidad de las unidades de almacenamiento es muy importante. Las especificaciones SATA 3.0 restringieron el ancho de banda en la interfaz de la unidad SSD a unos 600 MB/s, algo que muchas unidades ya han alcanzado.

Las especificaciones SATA 3.2 introdujeron un nuevo enfoque mixto para el conector 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 1 GB/s bajo la norma actual PCI-Express 3.0.

Ahora que la velocidad de 1 GB/s es para una sola pista PCI-Express. Es posible utilizar varias pistas bajo la especificación SSD M.2, ya que se pueden utilizar hasta cuatro pistas. El uso de dos pistas proporcionaría 2 GB/s mientras que cuatro pistas pueden proporcionar hasta 4 GB/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 interfaz M.2 en la unidad de la computadora deberán configurarse del mismo modo. El M.2 está diseñado para utilizar 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 SATA heredado se limitará a esa velocidad de 600 MB/s. Ahora, la unidad M.2 puede ser compatible con PCI-Express hasta 4 pistas (x4), pero la computadora solo utiliza 2 pistas (x2), por lo tanto, esto daría como resultado velocidades máximas de solo 2 GB/s.

De esta manera, para obtener la mayor velocidad posible, deberás verificar qué es lo que la unidad de almacenamiento, la computadora o la placa base admiten.

Tamaños más pequeños y más grandes del formato M.2

Uno de los objetivos del diseño de la unidad M.2 fue reducir el tamaño total del dispositivo de almacenamiento. Esto se logra de una de varias maneras distintas. Primero, hicieron que las tarjetas fueran más delgadas 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 ser más pequeñas 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 pueden ser más grandes, 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 placas M.2 de una cara o de doble cara. ¿Por qué los dos espesores son distintos? Bueno, las placas de un solo lado proporcionan un perfil muy delgado y son útiles para computadoras portátiles ultrafinas.

Por otro lado, una placa de doble cara, permite que se instalen el doble de chips en una placa M.2 con mayores capacidades de almacenamiento, lo que es útil para aplicaciones de escritorio compactas donde el espacio no es tan importante.

El problema es que se debe conocer qué tipo de conector M.2 hay en la computadora además del espacio para la longitud de la tarjeta. La mayoría de las computadoras portátiles solo utilizarán un conector de una cara, lo que significa que no pueden utilizar tarjetas M.2 de doble cara.

Modos de comando de la interfaz M.2

Durante más de una década, SATA ha logrado que el dispositivo de almacenamiento para computadoras se conecte y funcione. Esto se debe a una interfaz muy simple de usar, pero también a la estructura de comandos AHCI (Interfaz 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 se agregan nuevas unidades.

Ha funcionado muy bien, pero se desarrolló en la era de los discos duros tradicionales 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 (Memoria Express No Volátil) 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 comandos por cola. Esto permite un procesamiento más paralelo de las solicitudes de lectura y escritura de la unidad de almacenamiento, lo que ayudará a mejorar el rendimiento a través de 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 con sistemas operativos más antiguos.

Afortunadamente, la especificación del controlador 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 se debe tener en cuenta que cambiar entre los dos modos requerirá que las unidades sean re-formateadas.

Consumo de energía mejorado

Las computadoras portátiles 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, aunque hay espacio para mejoras.

Dado que la interfaz SSD M.2 es parte de las especificaciones de 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 inactivos o apagados temporalmente en lugar de apagarse completamente, 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 a las unidades de almacenamiento para computadoras personales y a la capacidad de mejorar el rendimiento. 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 utilizar el bus PCI-Express, de lo contrario, se ejecuta igual que cualquier otra unidad SATA 3.0 existente.

Esto no parece ser un gran problema, pero en realidad es un inconveniente con muchas de las primeras placas base que utilizan esta función. Las unidades SSD ofrecen la mejor experiencia cuando se utilizan como 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 hacerlo desde SATA.

Esto significa que tener una unidad M.2 utilizando PCI-Express mientras sea rápida, no será la unidad principal donde se instalen el sistema operativo o los programas. El resultado es una unidad de datos rápida pero no como 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 unidades PCI-Express y NVMe si el hardware en el que se está ejecutando también puede hacerlo. Las versiones anteriores de Windows pueden hacerlo si el hardware es compatible y los controladores externos están instalados.

Cómo utilizar la interfaz M.2 para eliminar otras características

Otra área que preocupa en particular con las placas base para PC de escritorio, se refiere a cómo la interfaz M.2 está conectada al resto del sistema. Verás que hay un número limitado de pistas PCI-Express entre el microprocesador y el resto de la computadora.

Para utilizar una ranura para la tarjeta M.2 compatible con PCI-Express, el fabricante de la placa base deberá quitar esas pistas PCI-Express de otros componentes del sistema.

La forma en que se dividen esas pistas PCI-Express entre los dispositivos en las placas es una preocupación importante. Por ejemplo, algunos fabricantes comparten las pistas 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 esas pistas con otras ranuras de expansión PCI-Express. Asegúrate de verificar cómo está diseñada la placa para asegurarte de que el uso del conector M.2 no interfiera con el uso potencial de otros discos duros SATA, unidades de DVD o Blu-ray u otras tarjetas de expansión.

Cómo instalar una unidad SSD M.2

Las unidades SSD M.2 suelen ser más rápidas que sus equivalentes SATA, pero lo más importante es que tienen un factor de forma distinto. Requieren una ranura dedicada en la placa base, así que asegúrate de tener una antes de comprar una de estas unidades y confirma que sea PCI-Express o SATA, ya que también tienen diferentes zócalos. De cualquier manera, la instalación es simple.

01. Sigue las instrucciones al comienzo de la guía que viene adjunta con la unidad SSD SATA para proteger el sistema de la electricidad estática.

02. Localiza la ranura M.2 dedicada en la placa base.

03. Retira el tornillo de montaje.

04. Conecta con delicadeza el dispositivo SSD M.2 en la ranura correspondiente como muestra la imagen debajo. Se mantendrá en ángulo hasta que esté asegurado.

05. Presiona delicadamente la unidad hacia abajo y fíjala con el tornillo de montaje.

Ubicación del zócalo M.2 en la placa base

DEFINICIÓN DE LAS UNIDADES DE ALMACENAMIENTO PARA PC

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