O que é M.2 e para que ele serve

Em 2009 foi anunciada a conexão Mini-SATA, que abreviada virou mSATA. Essa conexão foi criada com o propósito de possibilitar o desenvolvimento, em especial de drives de SSD com tamanhos reduzidos voltados a dispositivos compactos como notebooks. A conexão é bastante semelhante ao PCI Express Mini CARD, também conhecida por vários outros nomes como Mini PCIe e mPCIe.

Mesmo sendo um formato destinado a notebooks, algumas empresas lançaram placas-mãe desktop com suporte a esse formato, tentando adicionar um diferencial em alguns produtos nesse mercado que é bastante concorrido. Com o avanço da indústria e, naturalmente, a necessidade de se criar algo novo, chega ao mercado a conexão M.2. Seu papel foi o de substituir a mSATA, prometendo melhorias especialmente para drives de SSD.

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Características do M.2

O padrão M.2 foi desenvolvido pelos institutos PCI-SIG e SATA-IO com o nome original de Next Generation Form Factor (NGFF). Ele chegou em 2013 e é um formato de placa de expansão compacta, que pode ser usado para todo tipo de aplicação, incluindo: Wi-Fi, Bluetooth, GPS, NFC, rádio digital, WiGig e WWAN. Seu uso mais comum, porém, é para unidades de armazenamento de estado sólido, os SSDs.

SSDs no formato M.2 suportam utilizar tanto a interface SATA quanto a PCI-Express para transferir arquivos, trazendo maior suporte e flexibilidade para a tecnologia. Outra vantagem do padrão é suportar maiores capacidades de armazenamento. Hoje, temos SSDs M.2 de 2 TB, algo que era impossível com o mSATA. Com isso, modelos com a tecnologia trazem uma combinação única de grandes capacidades, altas velocidades e pequeno espaço ocupado. Isso sem a necessidade de qualquer cabo auxiliar de dados ou de energia.

Uma tecnologia de alta velocidade

A conexão M.2 tem a mesma velocidade que a conexão SATA Express, 10Gb/s. Com o lançamento do PCI-Express 4.0, a expectativa é de que as velocidades de produtos M.2 cheguem a dobrar. Como as tecnologias agora são suportadas de forma nativa, a leitura ocorre sem necessidade de um controlador específico para esses padrões, que geraria maior custo e dificuldade de implementação.

É importante que se diga quem desde o lançamento, a conexão M.2 já estava disponível em alguns produtos que procuravam se diferenciar. Com o passar do tempo, a tecnologia foi se barateando e mais e mais empresas adotaram o M.2 em suas placas-mãe high-end e até nas intermediárias.

Diferente do mSATA, que era uma conexão bem mais comum em notebooks do que em placas-mãe para desktop, o M.2 virou praticamente padrão em toda placa-mãe desde o chipset Serie 9 (H97 e Z97). Ao menos em teoria, seu ganho de desempenho sobre SATA 3 já justificava sua implementação.

Na imagem abaixo vemos a conexão M.2 em uma placa-mãe desktop, sempre lembrando que temos 4 tamanhos diferentes para drives M.2: 42mm, 60mm, 80mm e 110mm. Porém, nada impede que uma marca lance um modelo com espaço maior, visando oferecer a possibilidade de drives mais compridos. Por lógica, possibilitariam mais memórias NAND e, consequentemente, maior capacidade.

Um detalhe curioso é que, nesse primeiro momento, aparentemente temos mais placas-mãe com suporte ao conector M.2 do que SATA Express. Um exemplo está sobre as placas-mãe da linha RoG da Asus, onde nenhuma vem com suporte a SATA Express, somente M.2.

Suporte a NVMe

A tecnologia M.2 possui suporte a duas interfaces lógicas: Advanced Host Controller Interface (AHCI) e NVM-Express (NVMe). O suporte para AHCI garante que as unidades de armazenamento M.2 serão com compatíveis com softwares anteriores, com sistemas operacionais mais antigos e com hardware de gerações passadas, incluindo placas-mãe outros drives SATA. Já o suporte a NVMe proporciona melhor uso das altas velocidades do conector PCIe, especialmente no que diz respeito a executar várias tarefas em paralelo.

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A principal e mais clara vantagem do NVMe é oferecer latências consideravelmente mais baixas do que a AHCI. Em média, são 2.8 µs (microsegundos), contra 6.0 µs da AHCI, de acordo com o site Anand Tech. O NVMe também permite melhor aproveitamento de todos os núcleos da CPU, utilizando melhor o potencial do processador. Antes, a taxa Input/Output Operations Per Second (IOPS) dos drives sofria com o gargalo de um único núcleo da CPU. O benefício mais óbvio de tudo isso é para clientes corporativos, que possuem cargas de trabalho muito mais pesadas, que estavam sendo limitadas pelos padrões SATA e AHCI.

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Vale à pena o upgrade?

Quando a tecnologia chegou ao mercado através das placas-mãe Intel com chipset série 9, as primeiras conexões alcançavam 10Gb/s (baseadas em PCIe Gen 2 x2), logo na sequência mesmo através de alguns modelos de placas com chipset serie 9 como a ASRock Z97 Extreme6, já trouxeram uma conexão de 32Gb/s (baseadas em PCIe Gen 3 xx), que veio a se tornar o padrão de mercado atualmente.

Naturalmente hoje é mais atrativo ter um SSD nesse formado do que quando lançado, já que a tecnologia evoluiu de uma forma a estar estável e com produtos que entregam velocidades no limite do que a tecnologia oferece.

Na prática, um SSD padrão Sata3 já vai proporcionar o ganho que esse tipo de solução oferece frente aos HDs, sendo assim muitos usuários sequer notarão diferença prática. Faz diferença quando toda as pontas estão usando o mesmo padrão de velocidade, como acontece com vários outros produtos, conexão de rede por exemplo. Para ficar mais claro, ex.: Se você for copiar algo de um SSD M.2 NVMe de 32Gb/s para um HD ou mesmo SSD Sata3 de 600MB/s, esse último vai ser o limitador da velocidade de cópia, não tem saída. Você realmente verá ganho na cópia de arquivos quando for copiar de um SSD M.2 NVMe para outro SSD de mesma velocidade, sempre considerando a lógica de que o drive mais lente é que vai limitar a velocidade final.

Por isso o ganho vai depender do uso e do sistema. Aplicações como edições de vídeos podem tirar proveito porque aceleram o processo de salvar arquivos grandes, melhorando o tempo necessário para a renderização final, um exemplo de cenário que existe ganho.

Sempre é bom deixar claro também que esse tipo de solução ganhou força em servidores que precisam de alta taxa de transferência de dados, consequentemente o mercado adota até para movimentar e fazer você usuário se interessar pelos upgrades.

É importante que se diga que as empresas sempre anunciam a velocidade máxima da conexão, em muitos casos nunca atingida, como é o caso do SATA3 e seus 600Mb/s. Um SSD topo de linha chega aos 550Mb/s, que representa quase 10% a menos.