Що таке М.2? Детальний опис стандарту

SSD-накопичувачі стандарту М.2 – Компактні, але дуже продуктивні

Твердотільні накопичувачі (SSD), випущені в останні роки, стали швидшими і здатнішими обробляти більшу кількість даних. Їх повні можливості обмежуються лише інтерфейсами, до яких вони підключені. Інтерфейси 3-го покоління ATA, розроблені для значно повільніших механічних накопичувачів жорсткого диска, працюють з максимальною швидкістю передачі даних 6 Гбіт/с. Інтерфейс Mini-SATA (mSATA), хоч і розроблений спеціально для забезпечення найменшого форм-фактора для SSD, обмежений максимальним для SATA 6 Гбіт/с.

Стандарт M.2, призначений переважно для вбудовуємих комп'ютерів, був створений для вирішення обмежень mSATA та надання додаткових варіантів для малих форм-факторів, включаючи SSD різних розмірів та з різною ємністю. Спочатку він був названий форм-фактором наступного покоління (NGFF), а потім офіційно перейменований на M.2 в 2013 році. M.2 досконаліший за mSATA, який використовує розкладку та роз'єми фізичної картки PCI Express® Mini Card. Як "наступник mSATA", M.2 забезпечує більш високу продуктивність та потужність, мінімізуючи при цьому габарити модуля.

Модуль SSD M.2 підключений до хостового пристрою за допомогою інтерфейсу SATA або PCI Express (PCIe). Оскільки M.2 підтримує і SATA, і PCIe, а модуль M.2 може бути вставлений лише в одному з двох інтерфейсів, перевірте документацію материнської плати, щоб переконатися, що Ваш модуль сумісний з відповідним сокетом на материнській платі.

Відмінності між М.2 та mSATA SSD-накопичувачами

Обидва – високоефективні SSD, призначені для невеликих пристроїв, таких як ноутбуки та планшети. Інтерфейс mSATA використовувався для забезпечення найменшого форм-фактору SSD. Однак він обмежений швидкістю зв'язку 6 Гбіт/с і максимальною вмістовністю до 1 ТБ. Форм-фактор M.2 був створений як вирішення потреби у декількох варіантах карт малого форм-фактора, включаючи SSD різних розмірів і з різною ємністю, а також можливості для подальшого розширення потужностей; M.2 забезпечує вищу продуктивність при мінімізації розміру модуля. SSD-диски M.2 постачаються також у довгих модулях і з двостороннім розміщенням компонентів, що забезпечує більший об'єм зберігання при невеликих габаритах. Він не потребує окремих кабелів живлення або передачі даних, що робить його просте встановлення достатнім без необхідності керування кабелем.

Формат M.2 підтримує обидва інтерфейси: SATA та PCIe. Вимоги до апаратного розташування компонентів, яким мають відповідати пристрої M.2 з інтерфейсом SATA, перелічені у специфікації SATA версії 3.2; пристрої M.2 з інтерфейсом PCI Express – у специфікації PCI-SIG M.2 версії 1.1. Роз'єми фізично виглядають різними і не можуть бути підключені невірно.

SATA або NVMe?

SATA залишається одним з найпоширеніших інтерфейсів у промислових та корпоративних додатках, тому модулі M.2 SATA є оптимальним вибором для тих, хто бажає сумісності з існуючими системами, а також зручності гарячої заміни та гарячого підключення. Максимальна швидкість обміну даними для таких накопичувачів обмежена можливостями самого інтерфейсу і не може перевищувати 6 Гбіт/с.

Корпорації та клієнтські системи з більшою потребою у швидкості можуть скористатися перевагами енергонезалежного інтерфейсу Memory Express або NVM Express® (NVMe™), створені спеціально для флеш-пам’яті NAND та SSD нового покоління. NVMe використовує існуючу технологію PCIe, щоб ефективно підтримувати зростаючі потреби в пропускній здатності корпоративних та клієнтських систем. Максимальна можлива швидкість для пристроїв, встановлених на шині PCIe x2, становить 15,75 Гбіт/с, тоді як модуль, встановлений на шині PCIe x4, зможе працювати навіть при 31,5 Гбіт/с – значний приріст швидкості та продуктивності.

Кожний модуль при виготовленні оснащується інтерфейсом одного з двох типів: SATA або PCIe (але не двома), деякі материнські плати можуть підтримувати накопичувачі обох типів, інші – лише одного з них.

Розмір важливий

M.2 модулі бувають різних розмірів, порт може використовуватись для підключення не лише накопичувачів, але й таких пристроїв як Wi-Fi, WWAN, Bluetooth, GPS та NFC. Існує три типових розміри, які можна вивести з назви пристрою – 2242, 2260 та 2280 - "22" позначає ширину, а наступні дві цифри представляють довжину в міліметрах. Чим довший модуль, тим більше місця для монтажу флеш-пам'яті NAND; отже, більша вмістовність.

Вибираючи потрібний розмір, слід враховувати, скільки SSD-дисків може бути упаковано в шасі, а також проблеми теплового управління, які можуть бути важливим фактором для стабільної роботи. Якщо площа для розсіювання тепла недостатня, це може призвести до низької продуктивності та нестабільності в довгостроковій перспективі.

Ключі та роз'єми

Щоб запобігти підключенню M.2 SSD до невірного інтерфейсу на хостовому пристрої, як роз'єми так і самі модулі мають спеціальні "ключі", що виглядають як виріз у матеріалі плати на місці зєднання. Усього специфікація M.2 дозволяє 12 ключових ідентифікаторів, але зазвачай використовуються лише три з них: B, M та B+M. Перед придбанням M.2 SSD дізнайтесь, якого саме типу інтерфейси підтримуються материнською платою.

Роз'єми M.2 на хості називаються "сокетами" (sockets). Кожний сокет має унікальний механічний ключ, і модулі не є взаємозамінними між сокетами. Відповідно до специфікацій PCI Express M.2, Rev. 1.1, сокети розрізняють наступним чином:

Висновок:

Оскільки SSD-накопичувачі продовжують революційно змінювати обробку даних, вибір носіїв інформації у правильному форм-факторі та з правильним інтерфейсом буде критичним. SSD-накопичувачі M.2, що пропонують менші, швидші та ефективніші сховища, розширюють діапазон варіантів та рішень, що відповідають навантаженням за ціною та продуктивністю.