Comment le SSD M.2 rendra votre PC encore plus rapide

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Au fur et à mesure que les ordinateurs deviennent plus petits, les composants matériels comme les disques de stockage doivent l’être également. L’introduction de disques SSD a permis des conceptions plus minces comme les Ultrabooks, mais cela s’est heurté à l’interface SATA standard de l’industrie.

Finalement, l’interface mSATA a été conçue pour créer une carte à profil mince qui pourrait encore interagir avec l’interface SATA. Un nouveau problème est apparu lorsque les normes SATA 3.0 ont commencé à limiter les performances des SSD. Afin de corriger ces problèmes, une nouvelle forme d’interface de carte compacte a dû être développée.

Initialement appelée NGFF (Next Generation Form Factor), la nouvelle interface a été normalisée dans l’interface du lecteur M.2 selon les spécifications SATA version 3.2.

Vitesses plus rapides

Bien que la taille soit, bien sûr, un facteur dans le développement d’une interface, la vitesse du lecteur est tout aussi critique. Les spécifications SATA 3.0 limitaient la bande passante réelle d’un SSD sur l’interface du lecteur à environ 600 Mo / s, ce que de nombreux lecteurs ont désormais atteint. Les spécifications SATA 3.2 ont introduit une nouvelle approche mixte pour l’interface M.2, tout comme pour SATA Express.

En substance, une nouvelle carte M.2 peut utiliser les spécifications SATA 3.0 existantes et être limitée à 600 Mo / s, ou elle peut choisir d’utiliser PCI-Express, qui fournit une bande passante de 1 Go / s selon les normes PCI-Express 3.0 actuelles. . Cette vitesse de 1 Go / s est pour une seule voie PCI-Express, mais il est possible d’utiliser plusieurs voies. Selon la spécification M.2 SSD, jusqu’à quatre voies peuvent être utilisées. L’utilisation de deux voies fournirait théoriquement 2,0 Go / s, tandis que quatre voies fourniraient jusqu’à 4,0 Go / s. Avec la sortie éventuelle de PCI-Express 4.0, ces vitesses doubleraient effectivement.


Intel SSD 600p.
© Intel

Bien sûr, tous les systèmes n’atteindront pas ces vitesses. Le lecteur M.2 et l’interface doivent être configurés dans le même mode. L’interface M.2 est conçue pour utiliser le mode SATA hérité ou les nouveaux modes PCI-Express, mais le lecteur lui-même sélectionnera celui à utiliser.

Par exemple, un lecteur M.2 conçu avec le mode hérité SATA sera limité à 600 Mo / s. Alors que le lecteur M.2 est compatible avec PCI-Express jusqu’à quatre voies (x4), l’ordinateur n’utilise que deux voies (x2). Il en résulte des vitesses maximales de seulement 2,0 Go / s. Pour obtenir le plus de vitesse possible, vous devez vérifier à la fois le lecteur et la prise en charge de l’ordinateur ou de la carte mère.

Tailles plus petites et plus grandes

L’un des objectifs de la conception du lecteur M.2 était de réduire la taille globale du périphérique de stockage. Cela a été réalisé de plusieurs manières. Tout d’abord, les cartes ont été plus étroites que dans le facteur de forme mSATA précédent. Les cartes M.2 ne font que 22 mm de large, contre 30 mm pour mSATA. Les cartes sont également plus courtes avec seulement 30 mm de long, par rapport aux 50 mm de mSATA. La différence est que les cartes M.2 prennent en charge des longueurs plus longues pouvant atteindre 110 mm. Cela signifie qu’ils peuvent en fait être plus gros, ce qui offre plus d’espace pour les puces et donc des capacités plus élevées.

MSi

En plus de la longueur et de la largeur des cartes, il existe une option pour les cartes M.2 simple face ou double face. Pourquoi deux épaisseurs différentes? Les cartes unilatérales offrent un profil mince et sont utiles pour les ordinateurs portables ultra-minces. Une carte double face, d’autre part, permet d’installer deux fois plus de puces sur une carte M.2, ce qui permet de plus grandes capacités de stockage. Ceci est utile pour les applications de bureau compactes où l’espace n’est pas aussi critique.

Le problème est que vous devez savoir quel type de connecteur M.2 se trouve sur l’ordinateur, en plus de l’espace pour la longueur de la carte. La plupart des ordinateurs portables n’utilisent qu’un connecteur simple face, ce qui signifie qu’ils ne peuvent pas utiliser de cartes M.2 double face.

Modes de commande

Depuis plus d’une décennie, SATA a fait du stockage une opération plug-and-play. C’est grâce à l’interface simple mais aussi à la structure de commande AHCI (Advanced Host Controller Interface).

L’AHCI fait référence à une manière dont les ordinateurs communiquent des instructions aux périphériques de stockage. Il est intégré à tous les systèmes d’exploitation modernes et ne nécessite donc pas l’installation de pilotes supplémentaires lors de l’ajout de nouveaux lecteurs. L’AHCI a été développé à une époque où les disques durs avaient une capacité limitée à traiter les instructions, grâce à la nature physique des têtes de disques et des plateaux. Une seule file d’attente de commandes avec 32 commandes était suffisante. Le problème est que les disques SSD d’aujourd’hui peuvent faire beaucoup plus, mais ils sont toujours limités par les pilotes AHCI.

Samsung

Pour aider à éliminer ce goulot d’étranglement et à améliorer les performances, la structure de commande et les pilotes NVMe (Non-Volatile Memory Express) ont été développés. Plutôt que d’utiliser une seule file d’attente de commandes, il fournit jusqu’à 65 536 files d’attente de commandes, avec jusqu’à 65 536 commandes par file d’attente. Cela permet un traitement plus parallèle des demandes de lecture et d’écriture de stockage, ce qui permet d’améliorer les performances par rapport à la structure de commande AHCI.

Bien que ce soit formidable, il y a un petit problème. AHCI est intégré à tous les systèmes d’exploitation modernes, contrairement à NVMe. Afin de tirer le meilleur parti des disques, les pilotes doivent être installés sur les systèmes d’exploitation existants. C’est un problème pour de nombreux systèmes d’exploitation plus anciens.

Heureusement, la spécification du lecteur M.2 autorise l’un des deux modes. Cela facilite l’adoption de la nouvelle interface avec les ordinateurs et technologies existants. À mesure que la prise en charge de la structure de commande NVMe s’améliore, les mêmes disques peuvent être utilisés avec ce nouveau mode de commande. Cependant, pour basculer entre les deux modes, il faudra reformater les disques.

Amélioration de la consommation d’énergie

Les ordinateurs portables ont des durées de fonctionnement limitées en fonction de la taille de leurs batteries et de l’énergie consommée par leurs composants. Les disques SSD permettent de réduire considérablement la consommation d’énergie du composant de stockage, mais des améliorations sont possibles.

Étant donné que l’interface SSD M.2 fait partie de la spécification SATA 3.2, elle comprend d’autres fonctionnalités au-delà de l’interface. Cela inclut une nouvelle fonctionnalité appelée DevSleep. Comme de plus en plus de systèmes sont conçus pour passer en mode veille lorsqu’ils sont fermés ou éteints, plutôt que de s’éteindre complètement, il y a un tirage constant sur la batterie pour garder certaines données actives pour une récupération rapide lorsque l’appareil est réveillé. DevSleep réduit la quantité d’énergie utilisée par les appareils en créant un nouvel état d’alimentation plus faible. Cela devrait aider à prolonger la durée de fonctionnement des systèmes mis en mode veille.

Problèmes de démarrage

L’interface M.2 est une grande avancée en termes de stockage et de performances informatiques. Pour obtenir les meilleures performances, les ordinateurs doivent utiliser le bus PCI-Express, sinon il fonctionne de la même manière que n’importe quel lecteur SATA 3.0 existant. Cela ne semble pas être un gros problème, mais c’est un problème avec la plupart des premières cartes mères à utiliser la fonctionnalité. Les disques SSD offrent la meilleure expérience lorsqu’ils sont utilisés comme disque racine ou de démarrage. Le problème est que les logiciels Windows existants ont un problème avec le démarrage de nombreux disques à partir du bus PCI-Express plutôt qu’à partir de SATA. Cela signifie que le fait d’avoir un lecteur M.2 utilisant PCI-Express ne sera pas le lecteur principal sur lequel le système d’exploitation ou les programmes sont installés. Le résultat est un lecteur de données rapide mais pas le lecteur de démarrage.

Tous les ordinateurs et systèmes d’exploitation n’ont pas ce problème. Par exemple, Apple a développé macOS (ou OS X) pour utiliser le bus PCI-Express pour les partitions racine. En effet, Apple a changé ses disques SSD en PCI-Express dans le MacBook Air 2013, avant la finalisation des spécifications M.2. Microsoft a mis à jour Windows 10 pour prendre pleinement en charge les nouveaux lecteurs PCI-Express et NVMe. Les versions plus anciennes de Windows peuvent également fonctionner si le matériel est pris en charge et si des pilotes externes sont installés.

Comment l’utilisation de M.2 peut supprimer d’autres fonctionnalités

Un autre sujet de préoccupation, en particulier avec les cartes mères de bureau, concerne la façon dont l’interface M.2 est connectée au reste du système. Il existe un nombre limité de voies PCI-Express entre le processeur et le reste de l’ordinateur. Pour utiliser un emplacement pour carte M.2 compatible PCI-Express, le fabricant de la carte mère doit éloigner ces voies PCI-Express des autres composants du système. La façon dont ces voies PCI-Express sont réparties entre les périphériques sur les cartes est une préoccupation majeure. Par exemple, certains fabricants partagent les voies PCI-Express avec des ports SATA. Ainsi, l’utilisation de l’emplacement de lecteur M.2 peut consommer plus de quatre emplacements SATA. Dans d’autres cas, le M.2 peut partager ces voies avec d’autres emplacements d’extension PCI-Express. Assurez-vous de vérifier la conception de la carte pour vous assurer que l’utilisation du M.2 n’interfère pas avec l’utilisation potentielle d’autres disques durs SATA, lecteurs DVD ou Blu-ray ou autres cartes d’extension.