随着计算机（尤其是笔记本电脑）不断变小，存储驱动器等组件也需要相应减小。随着固态硬盘的推出，将它们放在像超极本这样的更薄的设计中变得容易一些，但问题在于继续使用行业标准的SATA接口。最终，mSATA接口旨在创建一个仍然可以与SATA接口交互的瘦型卡。现在的问题是SATA 3.0标准限制了SSD的性能。为了纠正这些问题，需要开发一种新形式的紧凑卡接口。最初被称为NGFF（下一代外形）的新接口最终被标准化为SATA版本3.2规范下的新M.2驱动器接口。
速度更快
虽然尺寸当然是开发新界面的一个因素，但驱动器的速度同样重要。 SATA 3.0规范将驱动器接口上SSD的实际带宽限制在600MB / s左右，这是许多驱动器现在已经达到的目标。 SATA 3.2规范为M.2接口引入了一种新的混合方法，就像使用SATA Express一样。从本质上讲，新的M.2卡可以使用现有的SATA 3.0规格，限制在600MB / s，也可以选择使用PCI-Express，在目前的PCI-Express 3.0下提供1GB / s的带宽标准。现在1GB / s的速度适用于单个PCI-Express通道。可以使用多个通道，在M.2 SSD规格下，最多可以使用四个通道。使用两个通道将提供2.0GB / s，而四个通道可提供高达4.0GB / s。随着PCI-Express 4.0的最终发布，这些速度将翻倍。
现在并非所有系统都能达到这些速度。必须以相同的模式设置计算机上的M.2驱动器和接口。 M.2接口设计为使用传统SATA模式或较新的PCI-Express模式，但驱动器将选择使用哪种模式。例如，采用SATA传统模式设计的M.2驱动器将被限制为600MB / s的速度。现在，M.2驱动器可与PCI-Express兼容，最多4个通道（x4），但计算机仅使用两个通道（x2）。这将导致最高速度仅为2.0GB / s。因此，为了获得最快的速度，您需要检查驱动器和计算机或主板支持的内容。
更小，更大的尺寸
M.2驱动器设计的目标之一是减小存储设备的整体尺寸。这是通过几种不同方式之一实现的。首先，他们确实使卡片比之前的mSATA外形更窄。与30毫米的mSATA相比，M.2卡的宽度仅为22毫米。与50mm的mSATA相比，这些卡也可以短30mm长。不同之处在于M.2卡还支持长达110mm的长度，这意味着它实际上可以更大，从而为芯片提供更多空间，从而提高容量。
除卡的长度和宽度外，还可选择单面或双面M.2板。为什么两种不同的厚度？好吧，单面板提供了非常薄的外形，适用于超薄笔记本电脑。另一方面，双面板允许在M.2板上安装两倍的芯片以获得更大的存储容量，这对于空间不那么关键的紧凑型桌面应用非常有用。问题是除了卡的长度空间之外，您还需要知道计算机上有哪种M.2连接器。大多数笔记本电脑只使用单面连接器，这意味着它们不能使用双面M.2卡。
命令模式
十多年来，SATA已经为计算机即插即用存储。这要归功于非常简单易用的界面，也因为AHCI（高级主机控制器接口）命令结构。这是计算机可以与存储设备通信指令的方式。它内置于所有现代操作系统中，因此在添加新驱动器时不需要在操作系统中安装任何其他驱动程序。它工作得很好但是它是在硬盘驱动器时代开发的，由于驱动器磁头和盘片的物理特性，它们处理指令的能力有限。具有32个命令的单个命令队列就足够了。问题是固态硬盘可以做得更多，但受到AHCI驱动程序的限制。
为了帮助消除这一瓶颈并提高性能，开发了NVMe（非易失性存储器快速）命令结构和驱动程序，以消除固态驱动器的这一问题。它不是使用单个命令队列，而是提供多达65,536个命令队列，每个队列最多65,536个命令。这允许更多并行处理存储读取和写入请求，这将有助于提高AHCI命令结构的性能。
虽然这很好，但有一点问题。 AHCI内置于所有现代操作系统中，但NVMe则不是。为了最大限度地利用驱动器，必须在现有操作系统之上安装驱动程序才能使用此新命令模式。对于较旧的操作系统上的许多人来说，这是一个问题。值得庆幸的是，M.2驱动器规范允许使用两种模式中的任何一种。这使得通过使用AHCI命令结构，使用现有计算机和技术更容易采用新接口。然后，随着NVMe命令结构的支持被改进到软件中，相同的驱动器可以用于这种新的命令模式。请注意，在两种模式之间切换将需要重新格式化驱动器。
提高功耗
移动计算机的运行时间有限，具体取决于电池的大小和各种组件的功率。固态驱动器显着降低了存储组件的能耗，使得它们具有改善的电池寿命，但仍有改进的余地。由于M.2 SSD接口是SATA 3.2规范的一部分，因此它还包括除界面之外的一些其他功能。这包括一个名为DevSleep的新功能。随着越来越多的系统被设计为在关闭或关闭时进入睡眠模式而不是完全关闭电源，电池会持续消耗，以便在设备被唤醒时保持一些数据活动以便快速恢复。 DevSleep通过创建新的低功耗状态来减少M.2 SSD等设备的功耗。这应该有助于延长那些进入睡眠状态的系统的运行时间，而不是在两次使用之间断电。
引导问题
M.2接口是计算机存储的一个很好的补充，并且能够提高计算机的性能。尽管如此，早期实施还是存在一些问题。要从新界面获得最佳性能，计算机必须使用PCI-Express总线，否则，它的运行方式与任何现有的SATA 3.0驱动器相同。这看起来并不是什么大不了的事，但它实际上是许多使用该功能的前几个主板的问题。 SSD驱动器在用作根驱动器或启动驱动器时提供最佳体验。问题是现有的Windows软件存在许多驱动器从PCI-Express总线而不是从SATA启动的问题。这意味着快速使用PCI-Express的M.2驱动器不会是安装操作系统或程序的主要驱动器。结果是快速数据驱动器，但不是引导驱动器。
并非所有计算机和操作系统都存在此问题。例如，Apple开发了OS X，以便将PCI-Express总线用于根分区。这是因为在M.2规范最终确定之前，Apple将其SSD驱动器在2013 MacBook Air中更换为PCI-Express。 Microsoft已更新Windows 10以完全支持新的PCI-Express和NVMe驱动器，如果它运行的硬件也可以。如果支持硬件并安装了外部驱动程序，则可以使用较旧版本的Windows。
如何使用M.2可以删除其他功能
特别是桌面主板的另一个关注领域是M.2接口如何连接到系统的其余部分。您会看到处理器与计算机其余部分之间的PCI-Express通道数量有限。为了使用PCI-Express兼容的M.2卡插槽，主板制造商必须将这些PCI-Express通道远离系统上的其他组件。这些PCI-Express通道如何在板上的器件之间进行划分是一个主要问题。例如，一些制造商与SATA端口共享PCI-Express通道。因此，使用M.2驱动器插槽可能会占用超过四个SATA插槽。在其他情况下。 M.2可以与其他PCI-Express扩展槽共享这些通道。请务必检查电路板的设计，确保使用M.2不会干扰其他SATA硬盘驱动器，DVD或蓝光驱动器或其他扩展卡的使用。
