Компания Samsung Electronics объявила о запуске первого твердотельного накопителя Samsung серии 950 PRO форм-фактора М.2 с масштабируемым контроллером NVM Express (Non – Volatile Memory Express). Разберёмся, почему Samsung переходит к новому форм-фактору и контроллеру, а также чем это хорошо для пользователя.

На сегодняшний день именно слоты М.2 представляются наиболее перспективными для SSD: они способны обеспечить самую высокую пропускную способность среди всех существующих вариантов подключения твердотельных накопителей.

Что такое NVMe?

Самая серьёзная проблема для SSD сегодня – ограничение полосы пропускания старых шин Serial ATA и Serial Attached SCSI (SAS). Пропускная способность новейших SATA-III составляет 600 МБайт/с, скорость передачи данных Serial Attached SCSI (SAS 12G) составляет 1,2 ГБайт/с. Современные SSD способны на большее.

Протокол NVMe ускоряет операции I/O за счёт отказа от стека команд SAS (SCSI). NVMe SSD подключаются прямо в шину PCIe. Приложения получают резкий прирост производительности от смещения I/O-активности с SAS/SATA SSD и HDD на NVMe SSD. Запоминающие устройства нового типа хранения энергонезависимы (non-volatile) и задержка при доступе к ним существенно ниже – на уровне задержек оперативной (volatile) памяти.

Контроллер NVMe демонстрирует все преимущества SSD: очень низкие задержки доступа и огромная глубина очереди по операциям чтения и записи. Чрезвычайно низкая латентность устройств хранения существенно снижает вероятность блокировок таблиц данных при их обновлениях. Это критично для многопользовательских баз данных со сложными и взаимосвязанными таблицами.

Разъём М.2 на материнской плате.

Сегодня NVM Express (NVMe) поддерживают все материнские платы ASUS на наборах системной логики Intel Z97 Express и X99 Express – для этого нужно обновить UEFI BIOS и в виде опции использовать карту расширения ASUS Hyper Kit.

Карта расширения позволяет владельцам плат на чипсете X99 подключать накопители типоразмера 2,5" с интерфейсом NVMe – например Intel SSD 750 , используя разъём SFF-8639 (mini-SAS HD). На самом диске тоже будет разъём SFF-8639, он выглядит так:

Если на материнской плате нет разъёма М.2 или нет возможности его использовать, есть платы-переходники для PCIe:

Компания Supermicro представила решения, оптимизированные под NVMe:

По заявлению производителя, SuperServer с подготовкой под NVMe Virtual SAN демонстрирует лучшие в отрасли показатели производительности и плотности в решении 1U Ultra 10x NVMe (серия SYS-1028U-VSNF), легко масштабируемой под нужды корпоративной среды, центров обработки данных и облачных приложений.

2U Ultra 24x NVMe SuperServer (SYS-2028U-TN24RT+) повышает плотность NVMe с возможностью «горячей» замены и может поставляться в ещё более высокоплотных конфигурациях - до 24x2,5″ NVMe c горячей заменой на 1U.

Два новых решения 2U Virtual SAN Ready Node исключительно на созданных на базе SSD flash-накопителях, в архитектуре Ultra (серия SYS-2028U-VSNF) и TwinPro (SYS-2028TP-VSNF) поддерживают до 480 виртуальных машин в 4 узлах.

В целом у Супермикро есть целая линейка серверов для NVMe-носителей, они пока редки в продаже как и сами носители.

Впрочем, вернемся к Samsung 950 Pro.

Спецификация Samsung 950 Pro

Samsung 950 Pro
Производитель	Samsung
Серия	950 Pro
Модельный номер	MZVKV256	MZVKV512
Форм-фактор	M.2 2280
Интерфейс	PCI Express 3.0 x4 – NVMe
Ёмкость	256 Гбайт	512 Гбайт
Конфигурация
Микросхемы памяти: тип, интерфейс, техпроцесс, производитель	Samsung 128-Гбит 32-слойная MLC V-NAND
Микросхемы памяти: число / количество NAND-устройств в чипе	2/8	2/16
Контроллер	Samsung UBX
DRAM-буфер: тип, объем	LPDDR3-1600, 512 Мбайт
Производительность
Макс. устойчивая скорость последовательного чтения	2200 Мбайт/с	2500 Мбайт/с
Макс. устойчивая скорость последовательной записи	900 Мбайт/с	1500 Мбайт/с
Макс. скорость произвольного чтения (блоки по 4 Кбайт)	270000 IOPS	300000 IOPS
Макс. скорость произвольной записи (блоки по 4 Кбайт)	85000 IOPS	110000 IOPS
Физические характеристики
Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись	1,7/6,4 Вт	1,7/7,0 Вт
MTBF (среднее время наработки на отказ)	1,5 млн часов
Ресурс записи	200 Тбайт	400 Тбайт
Габаритные размеры: Д × В × Г	80,15 × 22,15 × 2,38 мм
Масса	10 г
Гарантийный срок	5 лет
Рекомендованная цена	$200	$350

В отличие от OEM-накопителя Samsung SM951-NVMe в основе 950 Pro лежит прогрессивная трёхмерная MLC V-NAND. В SM951 используется обычная планарная флеш-память, производимая по 16-нм техпроцессу.

Очень важно: в UEFI BIOS материнской платы должен содержаться NVMe-драйвер для загрузки ОС с 950 Pro.

950 Pro в отдельных случаях может достаточно сильно разогреваться – при максимальной нагрузке этот SSD способен выделять до 6-7 Вт. При этом, отмечает anandtech.com, это не является серьёзной проблемой. Официальная позиция производителя по этому поводу такова: «Температура 950 Pro возрастает до верхнего предела лишь в случае непрерывной, длительной и сложной нагрузки, которая для клиентских SSD не характерна. Снижение производительности при последовательной однократной записи на накопитель около 100 Гбайт данных вряд ли может как-то затронуть обычных пользователей. То есть, в случае использования накопителя в составе обычного ПК проблема перегрева маловероятна ».

В большинстве тестов anandtech.com 950 Pro показал очень хорошие результаты:

Разъем M.2 (ранее известный как Next Generation Form Factor и NGFF ) — это спецификация входящая в состав стандарта SATA 3.2 для компьютерных устройств и их разъемов, утвержденная международной организацией Serial ATA International Organization (SATA-IO) для планшетов и тонких компьютеров. Создана для замены уже устаревших форматов SATA, mSATA и Mini PCI-E. Ключевым новшеством M.2 (NGFF) стала поддержка передачи данных по линии PCI Express 3.0 с совокупной теоретической пропускной способностью до 32 Гбит/с. Что почти в 6 раз больше чем позволял стандарт SATA 3.0.

Карты расширения M.2 могут предоставлять различные функции, например: Wi-Fi, Bluetooth, спутниковая навигация, NFC-радиосвязь, цифровое радио, Wireless Gigabit Alliance (WiGig), Wireless WAN(WWAN) и другие. В виде модулей M.2 часто изготавливают быстрые и компактные твердотельные флеш-накопители (SSD).

Применение нового формата устройств позволил использовать режим минимального энергопотребления DevSleep, механизм управления питанием Transitional Energy Reporting, механизм Hybrid Information (повышающий эффективность кэширования данных в гибридных накопителях) и Rebuild Assist (функция, которая ускоряет процесс восстановления данных в массивах RAID).

Форм-фактор и ключи.

Если проще, M.2 представляет собой мобильную разновидность протокола SATA Express, описанного в спецификации SATA 3.2 для планшетов и тонких компьютеров. Этот интерфейс может быть совместим с устройствами, работающими по протоколам SATA, PCI Express, USB 3.0, I2C и другими. M.2 поддерживает до четырёх линий PCI Express 3.0, в то время как разъёмы SATA Express передают данные лишь по двум линиям PCI Express 2.0. Платы имеют 4 варианта ширины (12, 16, 22 и 30 миллиметров) и 8 вариантов длины (16, 26, 30, 38, 42, 60, 80 и 110 миллиметров).

Помимо длины и ширины устройств подключаемых к M.2, описаны стандарты толщины компонентов на плате. Также, одностороннее и двухстороннее исполнение монтажа (Single Sided и Double Sided), разделенное на еще 8 типов. Для более удобного понимания, ниже приведу таблицу:

Толщина компонентов на плате устройства подключаемого к M.2 (размеры указаны в миллиметрах).

Тип	Сверху	Снизу
S1	1.20	Не допускаются
S2	1.35	Не допускаются
S3	1.50	Не допускаются
D1	1.20	1.35
D2	1.35	1.35
D3	1.50	1.35
D4	1.50	0.70
D5	1.50	1.50

Для указания типа M.2 — устройства маркируются кодом по схеме WWLL-HH-K-K или WWLL-HH-K, где WW и LL - размеры модуля в ширину и длину в миллиметрах. В HH кодируется, является ли модуль односторонним или двухсторонним, а также максимальная допустимая высота (толщина) размещённых на нём компонентов, например «D2». Часть K-K обозначает ключевые разрезы если модуль использует лишь один ключ, используется одна буква K. Если используется K-K, то модуль имеет 2 ключа.

Диаграмма с подробной расшифровкой всех значений маркировки с указанием величин.

По состоянию на 2018 год, наиболее популярными размерами определены: ширина 22 мм, длина 80 или 60 мм (M.2-2280 и M.2-2260), реже 42 мм. Многие ранние M.2 накопители и материнские платы использовали интерфейс SATA, для них наиболее популярны ключи B (SATA и PCIe x2). Современные же материнские платы реализуют в разъеме M.2 PCI Express 3.0 x4 и соответствующий ключ M (SATA и PCIe x4). Устройства разработанные под использование в разъемах с ключом M, электрически не совместимы с разъемом B, и наоборот, без явного на то указания. Хотя не редко, как показывает практика физически совместимы (если перевернуть). Для подключения карт расширения, например WiFi, используются модули размера 1630 и 2230 и ключи A или E .

M.2 — плата должна не только подходить по размеру, но и иметь совместимое со слотом расположение ключей. Ключи ограничивают механическую совместимость между различными разъёмами и платами форм-фактора M.2 и препятствует неправильной установке накопителей в слоте.

Собственно перед покупкой платы расширения необходимо уточнить у производителя тип разъема и совместимые размеры (по длине, ширине, толщине, одностороннее и двухстороннее исполнение).

Что такое Socket 1, Socket 2, Socket 3 в применении к M.2 (NGFF) устройствам?

Действительно, встречается понятие сокет и для M.2 устройств. Думаю создание групп разъемов M.2 на Socket 1,2,3 для упрощенного разделения не совместимых между собой устройств. Формально разделяя все виды устройств на 3 простых для понимания типа.

Принцип деления наглядно показан в следующей таблице:

	Для установки в разъем M.2
	Ключ разъема	Размер модуля	Толщина модуля	Ключ коннектора на модуле
Socket 1 Обычно, модули связи (WIFi адаптеры, Bluetooth, NFC и прочее)
	A, E	1630	S1, D1, S3, D3, D4	A, E, A+E
	A, E	2230	S1, D1, S3, D3, D4	A, E, A+E
	A, E	3030	S1, D1, S3, D3, D4	A, E, A+E
Socket 2 Для компактных 3G/4G модемов M.2, но возможно появление другого оборудования	B	3042	S1, D1, S3, D3, D4	B
Socket 2 Для M.2 SSD и другого оборудования с универсальным ключом B+M	B	2230	S2, D2, S3, D3, D5	B+M
	B	2242	S2, D2, S3, D3, D5	B+M
	B	2260	S2, D2, S3, D3, D5	B+M
	B	2280	S2, D2, S3, D3, D5	B+M
	B	22110	S2, D2, S3, D3, D5	B+M
Socket 3 Для M.2 SSD и другого оборудования с ключом М и универсальным ключом B+M	M	2242	S2, D2, S3, D3, D5	M, B+M
	M	2260	S2, D2, S3, D3, D5	M, B+M
	M	2280	S2… D2, S3, D3, D5	M, B+M
	M	22110	S2… D2, S3, D3, D5	M, B+M

Разберем пример на основе реальных интернет-магазинов:

SSD диск SAMSUNG M.2 860 EVO 250 Гб M.2 2280 SATA III (MZ-N6E250BW)

Из описания видно — перед нами SSD Samsung с емкостью 250Gb, разработанный для использования в разъеме M.2. Далее идет маркировка «2280» указывающая физический размер — 22 мм в ширину, 80 мм в длину. Про толщину и одностороннее или двухстороннее исполнение — ни слова. В данном случае придется уточнять из других источников, либо производителя накопителя. После указания маркировки размера написано — SATA III. Что это означает? Это означает что накопитель использует логический интерфейс SATA III. То есть, перед нами все тот же классический накопитель SATA, но выполненный под размеры и разъем M.2. Скоростные преимущества PCI Express здесь не использованы.

Все, описание продавца на этом исчерпаны. Чего нам еще не хватает? Нам не хватает явного указания типа ключа разъема, это пускай останется на совести продавца. Но мы визуально видим 2 прорези, это означает возможность использования данного накопителя в составе материнских плат с разъемом типа B и типа M . Это визуальная оценка, опять повторюсь — необходимо уточнить у производителя.

Попробуем еще:

SSD диск Samsung 960 EVO M.2 250 Гб M.2 PCI-E TLC MZ-V6E250BW

Здесь мы видим SSD Samsung 960 EVO тоже на разъем M.2. Вообще без указания маркировки физических размеров и типа, предположительно тоже «2280» (всегда необходимо уточнять из других источников). Далее указаны PCI-E и TLC, что это означает? Это означает что устройство использует логический интерфейс PCI Express (какой 2.0 или 3.0 не ясно, и сколько линий 2x-4x — тоже не известно). TLC — тип устройства микросхем памяти. На этом интернет-магазин счел описание достаточным. Думаю гарантийка ему потом скажет об обратном…

Но визуально мы видим на этом изображении одну прорезь в разъеме M.2 (предположительно соответствующая ключу M ). И тут необходимо быть осторожным, устройство может подойти физически в разъем B . И вернее всего, сожжет плату и устройство. Поэтому необходимо точно знать какого типа установлен разъем на плате и какого приобретается.

Реализации логического интерфейса и набора команд.

Для плат расширения M.2 доступно три варианта реализации логического интерфейса и набора команд, по аналогии со стандартом SATA Express:

«Legacy SATA» Используется для SSD с SATA интерфейсом, драйвером AHCI и скоростями до 6.0 Гбит/с (SATA 3.0) «SATA Express» с использованием AHCI Используется для SSD с интерфейсом PCI Express и драйвером AHCI (для совместимости с большим количеством операционных систем). Из-за использования AHCI производительность может быть несколько ниже оптимальной (получаемой с NVMe), так как AHCI был разработан для взаимодействия с более медленными накопителями с медленным последовательным доступом (например, НЖМД), а не для SSD с быстрым случайным доступом. «SATA Express» с использованием NVMe Используется для SSD с интерфейсом PCI Express и высокопроизводительным драйвером NVMe, созданным для работы с быстрыми флеш-накопителями. NVMe был разработан с учётом низких задержек и параллелизма SSD с интерфейсом PCI Express. NVMe лучше использует параллелизм в управляющем компьютере и программном обеспечении, требует меньше стадий при передаче данных, предоставляет более глубокую очередь команд и более эффективную обработку прерываний.

Что такое NVMe?

NVM Express (NVMe , NVMHCI - от англ. Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification). Логический интерфейс NVM Express был разработан с нуля, основные цели — получение низких задержек и эффективное использование высокого параллелизма твердотельных накопителей за счёт применения нового набора команд и механизма обработки очередей, оптимизированного для работы с современными многоядерными процессорами.

Протокол NVMe ускоряет операции I/O за счёт отказа от стека команд SAS (SCSI). NVMe SSD подключаются прямо в шину PCIe. Приложения получают резкий прирост производительности от смещения I/O-активности с SAS/SATA SSD и HDD на NVMe SSD. Запоминающие устройства нового типа хранения энергонезависимы (non-volatile) и задержка при доступе к ним существенно ниже – на уровне задержек оперативной (volatile) памяти.

Контроллер NVMe демонстрирует все преимущества SSD: очень низкие задержки доступа и огромная глубина очереди по операциям чтения и записи. Чрезвычайно низкая латентность устройств хранения существенно снижает вероятность блокировок таблиц данных при их обновлениях. Это критично для многопользовательских баз данных со сложными и взаимосвязанными таблицами.

Очень важно: в UEFI BIOS материнской платы должен содержаться NVMe-драйвер для загрузки ОС с соответствующего накопителя.

Распиновка типовых разъемов M.2.

M.2 с ключем B (1x SATA, 2x PCIe)

Pin Number	Pin Name	Description
1	CONFIG_3	Defines module type
2	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
3	GND	Ground
4	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
5	N/C
6-8	N/A
9	N/C
10	DAS/DSS
11	N/C
12-19	removed	Mechanical notch B
20	N/A
21	CONFIG_0	Defines module type
22-26	N/A
27	GND	Ground
28	N/A
29	PERn1	PCIe Lane 1 Rx
30	N/A
31	PERp1	PCIe Lane 1 Rx
32	N/A
33	GND	Ground
34	N/A
35	PETn1	PCIe Lane 1 Tx
36	N/A
37	PETp1	PCIe Lane 1 Tx
38	DEVSLP
39	GND	Ground
40	N/A
41	SATA-B+/PERn0
42	N/A
43	SATA-B-/PERp0	Host receiver differential signal pair. If in PCIe mode PCIe Lane 0 Rx
44	N/A
45	GND	Ground
46	N/A
47	SATA-A-/PETn0
48	N/A
49	SATA-A+/PETp0	Host transmitter differential signal pair. If in PCIe mode PCIe Lane 0 Tx
50	PERST#	PCIe reset
51	GND	Ground
52	CLKREQ#
53	REFCLKN
54	PEWAKE#
55	REFCLKP	PCIe Reference Clock signals (100 MHz)
56	MFG1
57	GND	Ground
58	MFG2	Manufacturing pin. Use determined by vendor.
59-66	removed	Mechanical notch M
67	N/A
68	SUSCLK
69	CONFIG_1	Defines module type
70	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
71	GND	Ground
72	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
73	GND	Ground
74	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
75	CONFIG_2	Defines module type

M.2 с ключем M (1x SATA, 1x, 2x, or 4x PCIe)

Pin Number	Pin Name	Description
1	CONFIG_3	Defines module type
2	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
3	GND	Ground
4	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
5	PERn3	PCIe Lane 3 Rx
6	N/A
7	PERp3	PCIe Lane 3 Rx
8	N/A
9	GND	Ground
10	DAS/DSS	Device Activity Signal / Disable Staggered Spinup
11	PETn3	PCIe Lane 3 Tx
12	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
13	PETp3	PCIe Lane 3 Tx
14	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
15	GND	Ground
16	3.3V	Supply pin, 3.3 V
17	PERn2	PCIe Lane 2 Rx
18	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
19	PERp2	PCIe Lane 2 Rx
20	N/A
21	CONFIG_0	Defines module type
22	N/A
23	PETn2	PCIe Lane 2 Tx
24	N/A
25	PETp2	PCIe Lane 2 Tx
26	N/A
27	GND	Ground
28	N/A
29	PERn1	PCIe Lane 1 Rx
30	N/A
31	PERp1	PCIe Lane 1 Rx
32	N/A
33	GND	Ground
34	N/A
35	PETn1	PCIe Lane 1 Tx
36	N/A
37	PETp1	PCIe Lane 1 Tx
38	DEVSLP	Device Sleep, input. If driven high the host is informing the SSD to enter a low power state.
39	GND	Ground
40	N/A
41	SATA-B+/PERn0	Host receiver differential signal pair. If in PCIe mode PCIe Lane 0 Rx
42	N/A
43	SATA-B-/PERp0	Host receiver differential signal pair. If in PCIe mode PCIe Lane 0 Rx
44	N/A
45	GND	Ground
46	N/A
47	SATA-A-/PETn0	Host transmitter differential signal pair. If in PCIe mode PCIe Lane 0 Tx
48	N/A
49	SATA-A+/PETp0	Host transmitter differential signal pair. If in PCIe mode PCIe Lane 0 Tx
50	PERST#	PCIe reset
51	GND	Ground
52	CLKREQ#	Reference clock request signal
53	REFCLKN	PCIe Reference Clock signals (100 MHz)
54	PEWAKE#	PCIe WAKE# Open Drain with pull up on platform. Active Low.
55	REFCLKP	PCIe Reference Clock signals (100 MHz)
56	MFG1	Manufacturing pin. Use determined by vendor.
57	GND	Ground
58	MFG2	Manufacturing pin. Use determined by vendor.
59-66	removed	Mechanical notch M
67	N/A
68	SUSCLK	32.768 kHz clock supply input provided by the Platform chipset
69	CONFIG_1	Defines module type
70	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
71	GND	Ground
72	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
73	GND	Ground
74	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
75	CONFIG_2	Defines module type

M.2 с ключем A (PCIe ×2, USB 2.0, I2C and DP ×4) и E (PCIe ×2, USB 2.0, I2C, SDIO, UART and PCM).

Pin id.	Pin name	Description
		Ground
	3.3V	3.3 V power supply
	USB_D+	USB high-, full-, and low- speed data pair positive
	3.3V	3.3 V power supply
	USB_D-	USB high-, full-, and low- speed data pair negative
	LED1#
		Ground
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
	LED2#
		Do not connect
		Ground
		Do not connect
		Do not connect
		Do not connect
		Do not connect
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Do not connect
		Ground
		Do not connect
	PETp0	PCI Express lane 0 module transmitter pair positive
		Do not connect
	PETn0	PCI Express lane 0 module transmitter pair negative
	Vendor defined
		Ground
	Vendor defined
	PERp0	PCI Express lane 0 module receiver pair positive
	Vendor defined
	PERn0	PCI Express lane 0 module receiver pair negative
	COEX3	Antenna coexistence signal 3
		Ground
	COEX2	Antenna coexistence signal 2
	PEFCLKP0	PCI Express reference clock pair positive
	COEX1	Antenna coexistence signal 1
	PEFCLKN0	PCI Express reference clock pair negative
	SUSCLK	32.768 kHz clock module input
		Ground
	PERST0#	PCI Express reset
	CLKREQ0#	PCI Express clock request
	W_DISABLE2#	Wireless disable 2
	PEWake0#	PCI Express wake
	W_DISABLE1#	Wireless disable 1
		Ground
	SMB_DATA	SMBus data signal
	Reserved
	SMB_CLK	SMBus clock signal
	Reserved
	ALERT#	SMBus alert signal
		Ground
	Reserved
	Reserved
	UIM_SWP
	Reserved
	UIM_POWER_SNK
		Ground
	UIM_POWER_SRC
	Reserved
	3.3V	3.3 V power supply
	Reserved
	3.3V	3.3 V power supply
		Ground

Заключение.

В заключении становятся очевидными преимущества принятые стандартом SATA 3.2. Появление новых спецификаций и разъемов расширит выбор совместимых карт расширения, как для ноутбуков, так и для стационарных компьютеров. Также увеличит общую производительность вычислительных систем от ноутбука — до сервера.

Сам по себе интерфейс таит в себе большое количество ловушек как для простого пользователя, так и для профессионала. Возможно это связано с его новизной, а может и некоторой «сыростью».

В любом случае, я постарался собрать максимум важной информации. Возникшие вопросы можно задать в комментариях к статье. Если статья вам помогла, вы можете отблагодарить меня отправив пожертвования на Yandex кошелек, форма для отправки денег находится в самом низу сайта (подвале). Спасибо за уделенное моей статье внимание.

#M.2_key #M.2_socket_3 #M.2_type #M.2_разъем #M.2_wifi #2230 #2242 #2260 #2280 #22110

M.2 (NGFF) – общее название форм-фактора или физического интерфейса для SSD дисков, мобильных WiFi адаптеров, 3G/4G модемов и прочих компьютерных комплектующих для миниатюрных устройств вроде планшетов, ультрабуков или неттопов.

Мы уже рассказывали о новом форм-факторе на примере – с этим материалом можно ознакомиться по ссылке .

Однако M.2 был разработан не только для SSD, но также для WiFi, WiGig, Bluetooth адаптеров, GPS/ГЛОНАСС модулей (GNSS), NFC модулей, других устройств и датчиков.

Ранее в мобильных устройствах перечисленные модули и адаптеры подключались с помощью разъема mini PCI Express и имели популярный форм-фактор Mini Card полной или половинной длины. В свою очередь, компактные SSD диски имели тот же форм-фактор Mini Card, но для интерфейса mSATA.

M.2 или Next Generation Form Factor пришел на смену mSATA и mini PCIe, объединил и расширил возможности подключения, поскольку способен работать с большим количеством логических интерфейсов (Host Interface). К тому же, разъем M.2 занимает меньше места в мобильном устройстве, а вариантов исполнения стало в несколько раз больше, в сравнении с Mini Card за счет появления нескольких типоразмеров M.2 (NGFF), в зависимости от ширины и высоты.

Что нужно знать про M.2?

• Спецификация M.2 (NGFF) включает в себя устройства, припаиваемые к материнской плате, а также , к которому можно подключать различные устройства. Разъем M.2 занимает на 20% меньшую площадь, чем разъем для mini PCIe устройств. В разъеме M.2 суммарно 67 контактов, которые могут быть разделены перегородками – ключами. В зависимости от типа ключа, предполагается разделение подключаемых устройств по назначению.


• В качестве логических интерфейсов для разъёма M.2 могут выступать PCI Express, SATA, USB, Display Port, I2C, SDIO, UART и другие.


• Размеры устройств M.2 стандартизированы и объединены в типы. Ширина M.2 устройств может быть 12, 16, 22 или 30 миллиметров. Длина – 16, 26, 30, 38, 42, 60, 80 или 110 миллиметров. Например, M.2 SSD шириной 22 мм и длиной 80 мм обозначается «Type2280». (наглядно показано на схематичном изображении M.2 устройств по типоразмеру).


• Толщина устройств M.2, точнее выступающие компоненты сверху и снизу, также стандартизирована. Устройства могут быть, как односторонней, так и двусторонней компоновки – элементы могут располагаться на одной стороне печатной платы или на двух.

Номенклатурное обозначение M.2 (NGFF) устройств

Type XX XX-XX -X-X* Type XX XX-XX-X -X* Будущий интерфейс памяти (FMI)

Название ключа M.2 (Key ID)	Количество задействованных контактов разъема M.2, шт.	Варианты логического интерфейса разъема M.2
A	8-15	PCIe x2 / USB / I2C / DP x4
B	12-19	PCIe x2 / SATA / USB / PMC / IUM / SSIC / UART-I2C
C	16-23
D	20-27	Ключ зарезервирован для будущих применений
E	24-31	PCIe x2 / USB / I2C-ME / SDIO / UART / PCM
F	28-35
G	39-46	Не будет использоваться для стандартных M.2 устройств. Зарезервирован для сторонних устройств.
H	43-50	Ключ зарезервирован для будущих применений
J	47-54	Ключ зарезервирован для будущих применений
K	51-58	Ключ зарезервирован для будущих применений
L	55-62	Ключ зарезервирован для будущих применений
M	59-66	PCIe x4 / SATA

* - Если указана вторая буква ключа, значит модуль универсальный, совместим с двумя типами ключей в разъеме M.2.

Например, можно расшифровать так: ширина – 22 мм, длина 80 мм, двусторонняя компоновка, элементы выступают на 1.35 мм сверху и снизу, подходит для установки в разъем с ключами B или M.

Вообще, производители не часто указывают номенклатурное обозначение M.2 модулей. Но, по факту, обозначение можно составить самостоятельно по визуальным признакам, а также путём нехитрых измерений устройства.

Какие M.2 (NGFF) устройства используют разъем M.2 c ключами A, E, B, M?

Что такое Socket 1, Socket 2, Socket 3 в применении к M.2 (NGFF) устройствам?

Действительно встречается понятие сокет для M.2 устройств. Принцип деления наглядно показан в следующей таблице:

	Припаиваются к материнской плате			Для установки в разъем M.2
	Типоразмер модуля M.2	Высота	Контакты идентичны ключу	Ключ разъема M.2	Типоразмер модуля M.2	Высота модуля	Ключ коннектора M.2 на модуле
Socket 1 Обычно, модули связи (WIFi адаптеры, Bluetooth, NFC и прочее)	1216	S1	E
				A, E	1630	S1, D1, S3, D3, D4	A, E, A+E
	2226	S3	E	A, E	2230	S1, D1, S3, D3, D4	A, E, A+E
	3026	S3	A	A, E	3030	S1, D1, S3, D3, D4	A, E, A+E
Socket 2 Для компактных 3G/4G модемов M.2, но возможно появление другого оборудования				B	3042	S1, D1, S3, D3, D4	B
Socket 2 Для M.2 SSD и другого оборудования с универсальным ключом B+M				B	2230	S2, D2, S3, D3, D5	B+M
				B	2242	S2, D2, S3, D3, D5	B+M
				B	2260	S2, D2, S3, D3, D5	B+M
				B	2280	S2, D2, S3, D3, D5	B+M
				B	22110	S2, D2, S3, D3, D5	B+M
Socket 3 Только для SSD дисков с интерфейсом M.2 (по крайней мере, пока что)				M	2242	S2, D2, S3, D3, D5	M, B+M
				M	2260	S2, D2, S3, D3, D5	M, B+M
				M	2280	S2... D2, S3, D3, D5	M, B+M
				M	22110	S2... D2, S3, D3, D5	M, B+M

По данным в таблице видно, что любой SSD с универсальным ключом B+M можно установить в слот M.2 M Key . В свою очередь SSD с ключом M установить в слот B невозможно физически , даже если логический интерфейс устройств совпадает.

Именно по этой причине производители материнских плат для установки SSD делают разъем M.2 с ключом M и двумя логическими интерфейсами на выбор - PCIe или SATA. Но бывают исключения, когда разъем M.2 на плате подключен только к шине PCIe или только к SATA контроллеру - с этим нужно быть внимательнее при выборе подходящего .

Несмотря на то, что твердотельные диски, то есть SSD, появились достаточно давно, многие пользователи только начинают узнавать о них и использовать на своих компьютерах. Возможно, это связано с большой ценой и маленькой емкостью, хотя они имеют более высокое быстродействие по сравнению со стандартными накопителями и работают значительно быстрее.

Перед тем как углубиться в разновидности винчестеров, технологии их изготовления, типы памяти и контроллеры, необходимо сделать акцент на форм-факторе (размере). Каждое из устройств отличается по размерам, имеет свои разъемы подключения и используется совершенно по-разному. Если SSD в 2.5 дюйма не вызывает никаких вопросов, так как по размерам и расположению разъемов он схож с обычными жесткими дисками, то иные разновидности вызывают массу вопросов.

Сегодня мы поговорим о таких устройствах, как SSD M.2 накопители, что это такое, в чем их особенности и преимущества. Это относительно новый стандарт, который, по мнению многих специалистов, является революционным решением. Давайте более разберемся в этой теме и узнаем максимум информации.

Развитие SATA интерфейса

Интерфейс SATA стал хорошей заменой PATA, сменив широкий шлейф более компактным, тонким и удобным вариантом. Основной тенденцией его развития являлось стремление к компактности, и это вполне нормально. Даже для нового интерфейса потребовалась разновидность, позволяющая использовать его в мобильных устройствах и там, где предъявляются особенные требования к размерам комплектующих.

Таким образом, был создан mSATA – тот же интерфейс, только с более компактными размерами. Но он прожил недолго и ему на смену быстро пришел абсолютно новый — разъем M.2, который обладал еще большими возможностями. Не по ошибке в аббревиатуре нет слова SATA, так как новый вариант не относится к данному стандарту. Более подробно об этом мы поговорим дальше.

Единственное, что необходимо сказать — SSD диск M.2 подключается без кабелей питания и шлейфов, благодаря этому его использование становится максимально комфортным и позволяет быть компьютеру еще компактнее. Это является одним из его ключевых преимуществ.

Обзор интерфейса M.2

M.2 – это разъем на плате расширения, устанавливаемой в слот PCI-Express, или на самой материнской плате. Устанавливать в него можно не только SSD формата M.2, но прочие модули, в том числе Bluetooth и Wi-Fi. Сфера применения данного разъема достаточно широкая, что делает его невероятно удобным и полезным.

При апгрейде компьютера обязательно обратите на него внимание и установите системную плату с этим разъемом, даже если вы не планируете пока ставить твердотельный накопитель с таким интерфейсом.

Однако если у вас довольно старая системная плата, и вы не хотите ее менять, например «GA-P75-D3» с отсутствующим слотом M2, но при этом у нее имеется PCI-E 3.0, на который установлена видеокарта и разъем PCIe x4. В данном случае на PCIe x4 можно установить ССД через специальный переходник, но его скорость будет немного ниже.

Абсолютно все SSD накопители М.2 обладают утапливаемым креплением в разъемах М.2. Данный форм-фактор обеспечивает максимальную производительность при минимальном потреблении ресурсов и рассчитан на технологическое усовершенствование винчестеров в будущем.

Более того, как уже было сказано выше, для подключения не нужны кабели и шлейфы, которые обычно только занимают лишнее место. Для того чтобы начать работу с устройством, достаточно просто вставить его в разъем.

M-key и B-key

Существующие сегодня жесткие диски, в том числе твердотельные накопители, подключаются к шине SATA. Максимальная пропускная способность которой составляет 6 Гб/с, то есть примерно 550-600Мб/с. Для обычного накопителя такая скорость попросту недостижима, но SSD диски без каких-либо проблем могут развивать скорость гораздо большую. Только их установка абсолютно бессмысленна, если интерфейс не может «прокачать» данные с более высокой скоростью, чем та, на которую он сам рассчитан.

Ввиду этого появилась возможность использовать шину PCI-Express с большей пропускной способностью:

1. PCI-Express 2.0. Имеет две линии (PCI-E 2.0 x2), характеризуется пропускной способностью до 8Гб/с, или около 800Мб/с.
2. PCI-Express 3.0. Имеет четыре линии (PCI-E 3.0 x4), с пропускной способностью 32Гб/с, или примерно 3.2Гб/с.

Какой интерфейс применяется для подключения того или иного устройства определяет положение перемычки.

В настоящее время накопители ССД М.2 имеют такие варианты ключей:

1. B key «Socket2» (включает поддержку PCI-E ×2, SATA, Audio, USB и прочих модулей).
2. M key «Socket3» (включает поддержку PCI-E ×4 и SATA).

Например, берем материнскую плату с разъемом М.2 с М-ключом. То есть, применяется шина PCIe ×4. Можно ли установить в нее твердотельный накопитель с интерфейсом SATA? Это интересный вопрос, на который мы попытаемся найти ответ.

Необходимо открыть информацию о материнской плате и узнать, поддерживает она M.2 SATA или нет. Допустим, производитель говорит, что да. В этом случае покупается ССД диск, который изначально создан для PCIe ×4, и абсолютно никаких проблем при подключении возникнуть не должно.

Выбирая системную плату, в обязательном порядке обращайте свое внимание на то, поддерживается ли в М.2 шина SATA, чтобы можно было использовать любой винчестер.

Давайте резюмируем все выше сказанное и подведем итоги:

1. М.2 – это попросту другой форм-фактор (разъем и размер) твердотельных дисков. Все материнские платы, которые оснащены данным слотом, используют шину PCI-E x4.
2. Тип применяемой шины накопителем зависит от ключей. Обычно применяется шина PCI-Express (ключ M) или SATA (ключ M+B). Возможность подключения ССД с SATA интерфейсом должна быть обозначена в характеристиках материнской платы.

Спецификация размеров: 2260, 2280 и другие

Зачастую просматривая спецификацию материнской платы компьютера или ноутбука можно встретить такую строчку «1 x M.2 Socket 3, with M Key, type 2260/2280» — значит, что используется 1 слот M.2 c ключом типа M и размером 2260/2280. Первые две цифры «22» — означают ширину в «мм», вторые две цифры «60» — это длина. Поэтому если выбрать, скажем, Transcend TS128GMTS600, с длинной «60мм» и шириной «22мм», то с его установкой проблем не возникнет.

Но даже если взять Kingston SHPM2280P2/480G с типом «2280» и так как в характеристиках системной платы заявлена поддержка данного вида накопителей, то установить его не составит труда.

Материнская плата может поддерживать множество размеров устанавливаемых модулей и в таком случае на ней размещаются фиксирующие винты, которые рассчитаны под каждую длину планки.

Технология NVMe

Старое поколение обычных магнитных и SSD дисков используют протокол AHCI, который был создан сравнительно давно и до сих пор поддерживается многими операционными системами. Но с появлением более современных и быстрых ССД, он не справляется со своей задачей и не может использовать все их возможности на максимум.

В качестве решения этой проблемы был создан протокол NVMe. Он характеризуется наиболее высокой скоростью, меньшими задержками и задействует минимум ресурсов процессора при выполнении операций.

Чтобы носитель работал по данной технологии, он должен ее поддерживать, поэтому при выборе, обратите на это отдельно внимание, ровно также как и материнская плата (она должна быть с поддержкой стандарта UEFI).

Подведем итоги

После того как мы провели обзор SSD со стандартом M.2 можно сказать, что это самый компактный форм-фактор твердотельных устройств. И в случае его поддержки материнской платой, рекомендуется использовать именно его.

Давайте рассмотрим несколько , которые помогут вам сделать правильный выбор. Итак, в первую очередь при покупке следует обращать внимание на следующие моменты:

1. Имеет ли системная плата необходимый слот M.2, и какой размер модулей она позволяет использовать (2260, 2280 и т.д).
2. Тип ключа, который использует слот (M, B или B+M).
3. Поддерживает ли материнская плата интерфейс SATA или PCI-E, и какая версия используется (например, PCIe 3.0 4x).
4. Поддерживаются ли операционной системой, самим SSD диском и материнской платой протоколы AHCI или NVMe.

Ведь отвечая на вопрос, что лучше, SSD со стандартным разъемом или M.2, понятное дело, что следует выбрать второй вариант с поддержкой NVMe и установить его на PCIe 3.0×4.

Это позволит не только освободить больше места путем сокращения количества проводов, но и увеличит скорость передачи, быстродействие системы и ее производительность. Главное – он сделает работу за компьютером более комфортной, приятной и эффективной.

Всем привет!

M2, SATA, PCI Express – Что лучше?

Перед тем как отвечать на данный вопрос, стоит ознакомиться с терминологией.
Начнем с самого простого и привычного – Что такое SSD?

Solid-State Drive – Это способ хранения данных. То есть, если мы говорим про жесткий диск, то подразумеваем, что данные хранятся на круглых магнитных пластинах, а если говорим про SSD, то предполагается, что они содержатся на чипах памяти.

M2 или SSD что лучше?

Форм-фактор

По размеру они такие, как и 2.5 дюймовые жесткие диски, но так как это SSD, то внутри корпуса находятся чипы памяти, на которых хранятся данные.

Подключаются все это дело к материнской плате с помощью SATA-коннектора.
Также есть более экзотичные варианты, такие как M2 накопители.
Это тонкие, длинные и по сути голые платы на которых видны те самые чипы.

SSD от Samsung

Это такой же SSD накопитель, только использующий тип подключения/разъем, который называется M2. Также есть еще PCI Express накопители, правда зачастую, это те же M2 накопители, которые просто вставлены в переходник на PCI Express и все это продается одним комплектом.

Протокол и интерфейс

С размерами и типами подключения стало все понятно. Осталось изучить такую вещь как протокол. Простым языком это технология общения накопителя с остальными компонентами компьютера и в частности процессором.
Самые обычные 2.5 дюймовые SATA SSD используют протокол AHCI, который был разработан довольно давно для использования жестких дисков и как следствие имеет ограничения. Само SATA подключение также ограничено пропускной способностью 550-600 MB/s.

Как раз для того, чтобы обойти эти скоростные ограничения были придуманы PCI Express и M2, правда они все также используют, либо эмулируют AHSI, но из-за нового интерфейса имеют пропускную способность гораздо выше чем их предшественники.

Также относительно недавно был разработан протокол NVMe, который может передавать уже до 65 000 очередей, в то время как AHSI только 32 очереди.

Пора перейти от слов к делу и посмотреть на сравнение интерфейсов:

Интерфейс SSD	Максимальная теоретическая пропускная способность	Максимальная реальная пропускная способность
SATA III	750 MB/s	600 MB/s
PCIe 2.0 x2	1 Gb/s	800 MB/s
PCIe 2.0 x4	2 Gb/s	1,6 Gb/s
PCIe 3.0 x4	4 Gb/s	3,2 Gb/s

Преимущества и недостатки

Преимущества:

1. Малогабаритность. Даже довольное малые, по сравнению с HDD, SSD – требуют отдельного место в корпусе персонального компьютера, М2 же идет почти в плотную к материнской плате, за счёт чего подходит даже для ноутбуков, в которых нет пространства для стандартных SSD.
2. Универсальность. SSD с форм-фактором М2 могут подключаться как через SATA и PCI-E, так и в свой М2 разъем. С обычным жестким или твердотельным диском такого не сделаешь.
3. Высокая производительность и малое потребление ресурсов. Как показывают большинство тестов интерфейс М2 действительно превосходит привычный нам SATA, а также требует меньше энергии.
4. Отсутствие дополнительного питания. Для стандартных дисков нужен дополнительный кабель от блока питания формата 15Pin, для М2 – нет.

Недостатки:

1. Сложность совместимости с компьютерами.
   Перед покупкой SSD M.2 вы должны убедиться, что ваша материнская плата поддерживает данный разъем. Для этого надо знать присутствует ли сам разъем на плате, а затем и совместимость конкретного диска и платы. Также нужно знать длину SSD и проверить подходит ли она вам.
2. Перегрев.
   Длительная запись на диск нагревает чип до очень высокой температуры, из-за этого срабатывает контроллер, который сбавляет скорость записи, чтобы охладиться. Такая проблема возникает не так часто, но производители уже начали выпускать накопители с внешним охлаждением в виде радиаторов.
3. Цена
   Раньше ССД М.2 стоили на порядок выше, чем их аналоги на SATA интерфейсе, но на 2018 год ситуация довольно быстро выровнялись и в среднем ценовом сегменте (8-14 т.р) диски на М.2 стоят всего на 2000-3000 тысячи дороже, чем их предшественники.
4. Гарантия
   Если вы думаете выбирать дорогой диск с запасом на будущее, обязательно убедитесь, чтобы срок гарантии вашего устройства был долгим. В последнее время практически все именитые производители – например: Samsung, Intel, Plextor, Western Digital дают несколько лет гарантии

Заключение

Подводя итог, хочется сказать, что интерфейс M2, а в частности технология NVMe – это новый стандарт, на который будут переходить все производители.

Поэтому начать ознакомление с данными технологиями нужно начать как можно раньше или же в ближайшее время, так как цены уже снизились из-за конкуренции среди производителей.

Сервисы