I connettori NVMe, SATA, PCIe e M.2 stanno vincendo la battaglia della connettività nell'archiviazione dati per favorire progetti più piccoli e veloci. Analizziamo la principale tecnologia della connettività dell'archiviazione dati odierna e vi diciamo che aspetto avrà il futuro dell'archiviazione dati flash.
I microdrive IBM e Hitachi sono stati lanciati rispettivamente nel 1999 e nel 2005.
La disponibilità dell'archiviazione dati è stata per decenni una delle principali preoccupazioni tecnologiche. Nel 1999 IBM ha introdotto il microdrive, che ai tempi era il driver hard disk più piccolo con il maggior spazio di archiviazione sul mercato: ben 340 MB. A seguito della rapida crescita della tecnologia in relazione all'archiviazione dati, è stato necessario innovare anche i connettori con tecnologia standard, in modo da renderli più piccoli e più veloci. Entro il 2003 i dispositivi di archiviazione su driver hard disk (HDD) utilizzavano i connettori di interfaccia SATA per il grado di diffusione nel settore e le elevate velocità di trasferimento dati. I connettori SATA, quando sono stati introdotti per la prima volta, presentavano velocità di circa 150 MB/s, che erano ottime per quei tempi.
Cos’è SATA?
Con l'aumento delle dimensioni di archiviazione, la riduzione dei fattori di forma e il sempre maggiore volume di dati creato e gestito costantemente dagli utenti, i connettori e le interfacce SATA in computer portatili e desktop dovevano soddisfare le nuove esigenze in fatto di velocità. La prima versione aggiornata di SATA nel 2004 ha raddoppiato efficacemente la velocità con un tasso di trasferimento nativo di 300 MB/s. Le velocità dei drive SATA sono raddoppiate ulteriormente nel 2008, anno in cui è stato introdotto il primo driver hard disk da 1 TB 3,5", mostrando al mondo informatico che l'archiviazione dati e la velocità stavano raggiungendo livelli sempre più elevati. Inutile dire che SATA è diventato l'interfaccia bus standard per computer consumer per il collegamento di drive HDD e successivamente di drive allo stato solido.
Connettore SATA per drive HDD da 3,5". Notare le diverse lunghezze dei pin che assicurano ordini di accoppiamento specifici per massa e alimentazione.
Che cosa è il PCIe?
Nel 2009 la Serial ATA International Organization ha annunciato un nuovo standard di connessione, il Mini-SATA, comunemente abbreviato in mSATA. Si trattava di una leggera variante rispetto al connettore di espansione Peripheral Component Interconnect Express, o PCIe. Il connettore PCIe e le mini card sono stati introdotti nel 2005 e venivano comunemente utilizzati per schede grafiche, schede di rete e schede audio, in genere sulle schede madri dei computer, ma il loro impiego si limitava qui. Il connettore mSATA è stato utilizzato nel primo Apple MacBook Air come connettore SSD, ma non a lungo. Dopo alcune innovazioni di minima entità e una revisione del design del piccolo drive SSD mini PCIe, l'mSATA è stato rapidamente sostituito dallo standard Mini PCIe v2, o come viene chiamato oggi, M.2.
Confronto del drive SATA da 2,5" (di seguito) e di un drive SSD mSATA
Che cos'è l'M.2?
Lo standard M.2, che ha sostituito improvvisamente l'mSATA, supporta moduli per computer di diverse larghezze e lunghezze e dispone di funzioni di interfacciamento più avanzate. I connettori M.2 sono così versatili che possono integrare più funzioni, quali Wi-Fi, Bluetooth, navigazione satellitare, Near Field Communication, Hybrid Digital Radio, Wireless Gigabit Alliance, Wireless Wide Area Network e, naturalmente, l'archiviazione dati a stato solido.
Confronto affiancato di SSD mSATA (a sinistra) e SSD M.2 2242
Qual è la differenza tra NVMe e SATA?
I connettori M.2 rientrano in due contenitori distinti, in termini di protocolli bus, per le unità di archiviazione. Vi sono i protocolli SATA M.2, che comunicano allo stesso modo dei drive SATA precedenti, ma con ingombro diverso e velocità di inserimento in coda più elevate. Poi ci sono connettori PCIe M.2, che utilizzano il protocollo di interfaccia NVMe estremamente più veloce dell'interfaccia SATA precedente. Proprio come SATA ha sempre utilizzato IDE, AHCI e RAID, il PCIe utilizza NVMe per interfacciarsi con il processore. NVMe è in grado di sfruttare la latenza più bassa delle CPU moderne e, in pratica, ha reso obsoleti SATA e AHCI.
Qual è il futuro di M.2?
Appena due anni fa, i connettori M.2 erano comunemente disponibili, ma le implementazioni erano poche perché erano ancora ampiamente utilizzati i componenti precedenti, come mSATA o addirittura SATA. Inoltre, i drive allo stato solido (SSD) M.2 rappresentavano ancora una novità e generalmente non potevano competere con i drive SSD SATA in relazione a velocità e prezzo. Tuttavia, lo standard M.2 sta diventando sempre più comune per i prodotti consumer, come schede madri, tablet e tutti i dispositivi di piccole dimensioni che richiedono grande spazio di archiviazione, semplicemente perché i drive SSD PCIe M.2 stanno diventando notevolmente più economici e molto più veloci dei drive SSD SATA precedenti che ancora comunque abbondano negli spazi vendita dei prodotti consumer. Per quanto riguarda la velocità, questo drive allo stato solido PCIe M.2 di Kingston è in grado di eseguire lettura e scrittura a velocità rispettivamente di 1400 MB/s e 1000 MB/s, ovvero oltre 20 volte più velocemente rispetto ai driver hard disk che dominavano il settore dell'archiviazione appena cinque anni fa.
I connettori "B&M Key" sono comunemente utilizzati per SATA M.2
Poiché M.2 è estremamente versatile, si è adattato a diversi standard di dimensioni, o a quello che viene chiamato "key". Esistono quattro tipi di key principali per gli slot M.2 attualmente ampiamente in uso: A, B, E ed M. Tuttavia, in realtà esistono 12 ID key diversi, la maggior parte dei quali è riservata all'uso futuro. Gli ID key indicano solo la posizione in cui si trova un blocco fisico sul connettore. Questo blocco viene semplicemente utilizzato per distinguere le allocazioni di informazioni all'interno dei vari dispositivi. Ecco un pratico grafico di riferimento dei key M.2.
Un altro aspetto importante di M.2 è la flessibilità del modulo in fatto di lunghezza e larghezza. Questo è spesso indicato nella nomenclatura dei numeri parte del modulo. Date un'occhiata a questa utilissima guida su come TE Connectivity denomina i propri numeri parte per i connettori M.2.
La diversità di lunghezza e larghezza di M.2 è molto utile, semplicemente perché è possibile utilizzare la stessa famiglia di connettori in tutte le tecnologie specifiche per le applicazioni. Ad esempio, in teoria potrebbe essere possibile utilizzare un connettore M.2 "B Key" in più applicazioni di connessione nel tuo progetto poiché questa key supporta ampiamente le diverse interfacce, anche se i moduli stessi possono essere di lunghezze diverse.
Indipendentemente dalle applicazioni in uso, i connettori PCIe M.2 sono estremamente versatili e verranno sempre più spesso utilizzati nelle applicazioni tecnologiche. Vengono generalmente integrati nelle diverse tecnologie e rappresentano il futuro della connettività per l'archiviazione dati flash per i prodotti consumer.