Ngff что это: Разъем M.2 (NGFF) — что это? Разбираемся, что к чему!

Разъем M.2 (NGFF) — что это? Разбираемся, что к чему!

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).

Содержание статьи

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).

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).

В крайнем случае посчитать контакты разъема и сравнить с рисунком ниже.  

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:

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)

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

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).

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.

Новые интерфейсы для ноутбуков и ПК! M.2 (NGFF) — что это?

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).

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).

В крайнем случае посчитать контакты разъема и сравнить с рисунком ниже.

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:

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.

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.

Что нужно знать о форм-факторе M.2 у SSD-накопителей | SSD-накопители | Блог

Что нужно знать о форм-факторе M.2 у SSD-накопителей

Память SSD M.2, заменившая устаревшую mSATA, впервые была использована в мобильных платформах — лэптопах и нетбуках. Позже накопители стали устанавливать в настольные ноутбуки, ПК. Появилось 5 форм-факторов: 2230; 2242; 2260; 2280; 22110. Первые две цифры обозначают ширину, оставшиеся — длину в миллиметрах. 

Самая мелкая карта SSD M.2 получила один чип памяти и размеры 22 миллиметра в ширину и 30 миллиметров в длину.

Связка ключей

Чтобы попасть в гнездо на материнской плате, планка M.2 должна иметь совместимый ключ. Могучий инженерский разум породил 12 типов ключей, но нас интересует только два из них:

ключ «B» — 6 контактов, поддержка SATA, PCI Express x2
ключ «M» — 5 контактов, поддержка SATA, PCI Express x4

Визуальные особенности: у ключа «B» зуб наточен справа, у ключа «M» — слева.

Технологии SATA и PCIe x2 — устарели. Разумеется, всем хочется поставить память M.2 c ключом «M», умеющую передавать данные по четырем дорожкам в два потока со скоростью 4 — 7,8 ГБ/с на чтение и запись.

Старые материнки такой ключ не поддерживают, поэтому была разработана универсальная «многозубая» планка, похожая на кремлевскую стену.

Универсальная планка получила две прорези в диапазоне 12–19 и 59–66 контактов, объединив поддержку всех типов интерфейсов, включая USB 3.0, через адаптер.

Не важно, какой ключ поддерживает материнка и, если у нее соответствующий интерфейс, память с ключом «B» и «M» будет работать на всех компьютерах. 

SATA или PCI?

Теоретически предпочтителен PCI-интерфейс. Предел SATA — 6,0 Гбит/с, PCI Express x4 — 32 Гбайт/с. На практике, из-за повышенной «жирности» видеоадаптеров, даже одну PCI M.2 сложно установить. Кроме тесноты, возникает еще одна сложность: быстрый SSD — это маленький обогреватель. 

Горячая проблема

Слот для M.2 SATA на материнской плате расположен близко к видеокарте. Если установлено сразу две высокотехнологичных «грелки», температура SSD под нагрузкой может подпрыгнуть до 110 ℃.

С одной видеокартой без нагрузки — 60–70 ℃.

Для маленьких корпусов — это серьезная проблема, начинается троттлинг скорости чтения и записи. Очевидное решение — поставить пассивную или активную систему охлаждения, но не все так просто.

Пассивное охлаждение

Алюминиевая планка устанавливается, если температура под нагрузкой SSD M.2 превышает 70–80 ℃. Может понадобиться тем, кто часто перезаписывает большие объемы данных или решил установить 2–3 видеокарты в маленький корпус без водного охлаждения.

Популярный формат: ширина 20–22 мм, толщина — 3,5–6 мм. Длину следует подбирать в соответствии с форм-фактором планки. Вес изделия около 16 грамм. В продаже полно готовых решений.

Некоторые пользователи пытаются приколхозить крепежные пластины из строительных магазинов, — лучше так не делать. В заводском варианте пластины защелкиваются специальным замком, радиатор контактирует с планкой через термопрокладку.

Проблема №1: отсутствие решений для памяти с двухсторонним размещением чипов. Тепло проходит через термопрокладку и отводится алюминиевой панелью только с одной стороны.

Проблема №2: тепло с пластины попадает внутрь корпуса и на видеокарту, необходимо много пустого пространства, что бы накопленные градусы успевали рассеиваться.

Проблема №3: температура действительно падает на 15–20 ℃, но охлаждение после пика нагрузки происходит значительно медленнее и на прямую зависит от внутрисистемных кулеров.

На некоторые планки M.2 производители устанавливают тепловые экраны для защиты от нагрева видеокартой. Такое решение в целом малоэффективно и подходит только пользователям, редко переписывающим данные.

Для М.2 SATA есть еще одно решение — адаптер. Используя длинный «хвостик», можно разместить память в самом холодном месте системного блока или вынести планку за его пределы. Но есть один минус: при передаче через USB скорость чтения и записи снижается на 10–15%.

Активное охлаждение и СЖО

Дополнительный вентилятор, работающий на выдув, способен решить проблему «поджаривания» памяти. Лучше всего его использовать в комплекте с пассивным охлаждением.

Проблема №1: для получения эффекта необходимо установить достаточно большой кулер размером 92–100 мм таким образом, чтобы теплому потоку воздуха не мешали покидать корпус провода и другие элементы внутреннего убранства.

В идеале следует установить СЖО рядом с планкой, тогда температура M.2 при нагрузке будет на уровне 40–50 градусов. Единственная проблема — грамотно разместить охлаждение в корпусе, особенно, если он маленький.

Что такое слот расширения M.2 и как его использовать?

Мир высокопроизводительных ПК охватил новый открытый формат, и он… ну, сложный. Формат M.2 разработан для производителей, чтобы заменить множество конкретных устройств, делать это в крошечном пространстве и потреблять очень мало энергии. Но на самом деле обновление до диска или аксессуара M.2 требует некоторой предусмотрительности.

Откуда появился M.2?

Формат M.2, ранее известный как форм-фактор следующего поколения (NGFF), технически является заменой стандарта mSATA, который был популярен среди производителей сверхкомпактных ноутбуков и других небольших гаджетов. Это может показаться удивительным, поскольку большинство дисков M.2, продаваемых в розницу, предназначены для использования в полноразмерных настольных компьютерах, но M.2 эффективно заменил жёсткие диски mSATA и твердотельные накопители в компактных ноутбуках, таких как MacBook от Apple или XPS 13 от Dell. Там они запечатаны внутри корпуса и не могут быть обновлены большинством пользователей.

Что может делать M.2?

M.2 — это больше, чем просто эволюционный форм-фактор. Потенциально он может полностью заменить устаревший формат Serial ATA. M.2 — это слот, который может взаимодействовать с SATA 3.0 (кабель, который, вероятно, сейчас подключён к накопителю на вашем настольном ПК), PCI Express 3.0 (интерфейс по умолчанию для видеокарт и других основных устройств расширения) и даже USB 3.0.

Это означает, что потенциально любой накопитель или диск, графический процессор или расширение порта, а также маломощный гаджет, использующий USB-соединение, могут быть одновременно установлены на карту, вставленную в слот M.2. На самом деле всё немного сложнее — например, один слот M.2 имеет только четыре линии PCI Express, четверть от общего количества, необходимого для видеокарт, — но гибкость этого крошечного слота впечатляет.

При использовании шины PCI вместо шины SATA устройства M.2 могут передавать данные со скоростью от 50% до примерно 650% быстрее, чем стандартный SATA, в зависимости от возможностей материнской платы и самой карты M.2. Если у вас есть возможность использовать твердотельный накопитель M.2 на материнской плате, поддерживающей PCI 3-го поколения, он может быть значительно быстрее обычного диска SATA.

Какие устройства используют слот M.2?

На данный момент M.2 в основном используется в качестве интерфейса для сверхбыстрых твердотельных накопителей как на ноутбуках, так и на настольных компьютерах. Если вы войдёте в магазин компьютерной техники и попросите диск M.2 — конечно, при условии, что вы найдёте действующий компьютерный магазин, — вам почти наверняка покажут SSD с разъемом M.2.

Некоторые модели ноутбуков также используют порт M.2 в качестве средства беспроводного подключения, устанавливая крошечные маломощные карты, сочетающие в себе радиомодули Wi-Fi и Bluetooth. Это менее характерно для настольных компьютеров, где предпочтительнее использовать USB-разъём или карту PCIe 1x (хотя нет никаких причин, по которым вы не могли бы сделать это на совместимой материнской плате).

Наконец, некоторые компании начинают расширять использование слотов на категории, которые не подходят для хранения или расширения. Хотя ещё никто не сделал видеокарты M.2, Intel продаёт потребителям свою увеличивающую скорость кэш-память «Optane» в формате M.2.

Есть ли в моем компьютере слот M.2?

Если ваш компьютер был изготовлен или собран в последние несколько лет, он, вероятно, имеет слот M.2. К сожалению, гибкость формата означает, что на самом деле использовать его не так просто, как просто вставить карту.

Карты M.2 имеют две основные переменные совместимости: длину и разъём. Первый довольно очевиден: на вашем компьютере должно быть достаточно физического пространства, чтобы поддерживать карту той длины, которую вы хотите использовать. Вторая переменная — способ крепления карты — просто означает, что разъем карты должен соответствовать разъёму, в который вы её вставляете.

Длина M.2

Эта материнская плата поддерживает карты M.2 длиной 42 мм, 60 мм и 80 мм.

Для настольных компьютеров длина обычно не проблема. Даже крошечная материнская плата Mini-ITX может легко освободить место для печатной платы M.2 максимальной длины, которая составляет 110 миллиметров. Некоторые карты имеют длину всего 30 мм. Предпочтительно, чтобы карта была размером, предназначенным для использования производителем материнской платы, поскольку выемка на конце печатной платы позволяет небольшому винту надёжно удерживать её на месте.

Все диски M.2 используют одинаковую ширину, определяемую подключением. «Размер» выражается в следующем формате; при выборе проверьте совместимость с вашим ноутбуком или материнской платой:

• M.2 2230: ширина 22 мм, длина 30 мм.
• M.2 2242: ширина 22 мм, длина 42 мм.
• M.2 2260: ширина 22 мм, длина 60 мм.
• M.2 2280: ширина 22 мм, длина 80 мм.
• M.2 2210: ширина 22 мм, длина 110 мм.

Некоторые материнские платы гибкие, предлагая монтажные отверстия для фиксирующего винта через некоторые или все эти интервалы.

Разъём M.2

Хотя в стандарте M.2 для всех карт используется один и тот же слот шириной 22 мм, это не обязательно один и тот же слот. Поскольку M.2 разработан для использования с очень большим количеством различных устройств, он имеет несколько разочаровывающе похожих портов.

• B Key: использует зазор с правой стороны карты (левая сторона хост-контроллера) с шестью контактами справа от зазора. Эта конфигурация поддерживает подключения по шине PCIe x2.
• M Key: использует зазор в левой части карты (правая сторона хост-контроллера) с пятью контактами слева от зазора. Эта конфигурация поддерживает подключения по шине PCIe x4 для удвоения пропускной способности данных.
• B+M Key: использует оба указанных выше промежутка, с пятью контактами на левой стороне карты и шестью на правой. Из-за физической конструкции карты разъёма B+M ограничены скоростью PCIe x2.

Карты M.2 с интерфейсом B могут вставляться только в слот хоста B, как и для M. Но карты с дизайном разъёма B+M могут поместиться в слот хоста B или M, поскольку они имеют зазоры для обоих.

Проверьте характеристики вашего ноутбука или материнской платы, чтобы узнать, какие из них поддерживаются. Мы рекомендуем просматривать документацию, а не «глядеть» на слот, поскольку два стандарта разъёмов легко перепутать.

Что мне нужно для установки карты M.2?

Немного. Большинство карт M.2 являются твердотельными накопителями и автоматически распознаются вашей операционной системой на основе драйверов AHCI. В Windows 10 большинство карт Wi-Fi и Bluetooth также распознаются автоматически, при этом общие драйверы активируются немедленно или определённые драйверы загружаются позже. Однако вам может потребоваться включить слот M.2 в настройках BIOS или UEFI вашего компьютера. Вам также понадобится отвёртка, чтобы вставить фиксирующий винт.

Могу ли я добавить карту M.2, если на моем ПК нет слота?

Что касается ноутбуков, ответ будет отрицательным — современные ноутбуки настолько компактны, что нет места для каких-либо незапланированных расширений. Если вы используете настольный компьютер, вам повезло. В продаже есть множество адаптеров, которые используют слот PCIe x4 уже на вашей материнской плате. Однако, если ваша материнская плата не может загружаться с PCIe, вы не сможете установить этот диск M.2 в качестве загрузочного, а это значит, что вы не выиграете от большой скорости. Так что имейте это в виду — если вы хотите использовать все преимущества диска M.2, вам, вероятно, потребуется материнская плата, которая его поддерживает.

Связанные статьи:

SSD + PCIe = ??? / Блог компании Intel / Хабр

Компания Intel известна своей последовательной и активной поддержкой технологии Solid State Drive, как с точки зрения создания самих устройств SSD, так и в плане разработки экосистемы для их использования. Так получилось, что в этой самой экосистеме именно сейчас наметились принципиальные подвижки, связанные в первую очередь с привлечением возможностей шины PCIe для нужд хранения. Насколько будет существенен их результат, как обычно, покажет время, однако масштаб нововведений не позволяет нам просто мимо них пройти. Итак, в нескольких словах о том, что ждет SSD в ближайшем будущем.

Прогнозы темпов роста рынка SSD в зависимости от объема. Источник: Gartner

SSD + PCIe = NGFF

По мере развития твердотельных накопителей они все чаще упираются в ограничения, связанные с их функциональными прародителями – винчестерами. Это касается и физических размеров (реально SSD уже «выпадают» из корпусов даже самых маленьких HDD), и интерфейсов передачи данных. Видимо, настал момент разрубить удерживающие дальнейший прогресс цепи совместимости, по крайней мере, в тех областях цифровой техники, где старое ложе стало уж слишком прокрустовым.

Карта NGFF размера 22х110 мм

Принципиально новый форм фактор накопителей, разработанный Intel и без затей названный NGFF (Next Generation Form Factor) предлагает категорически иной подход по всем вышеприведенным позициям. С точки зрения физического обустройства стандартизируется 5 типо-размеров, длиной от 30 до 110 мм, шириной 22 мм и толщиной 2-4 мм. Что касается интерфейса подключения, то тут предлагается два варианта: SATA/2 линии PCIe (это называется Socket 2) или же 4 линии PCIe (Socket 3). Для различения первых от вторых гребенка разъема сделана ассиметричной с двумя выемками.

Как видно, накопитель в результате получился маленьким (на заглавной картинке он на ладони справа, а слева – mSATA) и быстрым (до 4 Гбит/с в случае с Socket 3), что определяет главную область его применения – ультрабуки и планшеты. Впрочем, использоваться он может в серверных решениях, например, в виде устройств кеширования, а то и вовсе как шина для периферии. Как следует из той же фотографии, накопители NGFF существуют в виде реальных прототипов, ну а их массовое производство начнется после появления соответствующих интерфейсов на материнской плате – дополнительную логику для них внедрять не требуется.

SSD + PCIe = SATA Express || SFF-8639

Естественно, от малой скорости шины SATA страдают не только ультрабуки, но и более производительные компьютеры – десктопы и сервера. Видимо, и для них PCIe SSD в настоящее время являются единственной реальной альтернативой используемым ныне хранилищам. Каким образом внедрить новое поколение систем хранения, соблюдая максимально возможную совместимость со старым? Ведь, очевидно, замена не произойдет в одночасье, хотя бы из-за стоимости PCIe SSD. Один из вариантов решения – разъемы SATA Express и SFF-8639.

Сверху на рисунке SATA Express, внизу — SFF-8639

Оба они, как видно из рисунка, представляют из себя комбинированные решения SATA + PCIe. Совместимость с SAS/SATA полная – старые винчестеры будут работать без проблем. Для новых предлагается PCIe 2x в варианте SATA Express и PCIe 4x в случае SFF-8639. В целом сегментация такова: SATA Express – переходное решение, тяготеющее к бюджетности, SFF-8639 – серьезный серверный вариант. В первом случае мы имеем дополнительно всего лишь 2 линии PCIe – это не даст нам сногсшибательного прироста скоростей, однако всё равно позволит «взбодрить» хранилище. А вот 4х в SFF-8639 – это уже серьезно, хотя и чревато усложнением схемы подключения, а значит и увеличением стоимости всей системы. Таким образом, картина вырисовывается примерно следующая: в условиях, когда принципиальные препоны для разгона хранилища практически сняты, выбор его типа будет диктоваться исключительно исходя из желаемого качества сервиса и имеющегося количества средств.

SSD + PCIe = NVM Express

Если присмотреться повнимательней, между SSD и HDD больше различий, чем сходства. Точнее, сходство вообще получается только одно – выполняемая функция, а всё остальное – различия: технологические, идеологические и т.д. Исходя из этого можно предположить, что и хост-контроллеры, разработанные в свое время для жестких дисков, также нуждаются в замене. Именно так сейчас и происходит: на смену «теплым ламповым» контроллерам приходит новое решение для PCIe SSD, названное сообществом разработчиков, включающим почти сотню крупнейших игроков в цифровой отрасли, NVM (Non-volatile memory) Express.

Прототип NVMe контроллера

NVMe позволяет SSD раскрыть все свои положительные качества. Перечислим ее основные преимущества:

• Существенно увеличена «очередность»: поддерживается до 64000 очередей, в каждой – по 64000 команд;
• Кардинально улучшен параллелизм и многопоточность, для распараллеливания не требуются блокировки и синхронизация;
• Организовано управления прерываниями, в том числе и MSI в целях профилактики появления «узких мест» на пути потоков данных;
• И, главное – коренным образом уменьшена вносимая контроллером задержка. Если для SAS/SATA она составляла не менее 6 мс, то уже тестовый образец NVMe показал результат 2,8 мс, что более чем в два раза меньше!

В дальнейшем скоростные показатели NVMe будут существенно улучшены: уже сейчас технологически реальна задержка не более 1 мс, а разработчики стандарта говорят о будущих 10 мкс. Сравнение эффективности PCIe SSD и NVMe SSD показаны на графике ниже.

В настоящее время опубликован стандарт NVMe версии 1.1; драйвера NVMe доступны для Linux, Windows, Solaris и VMWare, на подходе поддержка со стороны UEFI.

Итак, как мы видим, процесс внедрения технологии PCI Express в жизнь устройств хранения зашел достаточно далеко – с технологической точки зрения. Теперь дело за коммерческой составляющей – насколько успешным будет вывод на рынок новых стандартов. В любом случае, назад дороги уже нет, выбирать что-либо придется непременно.

Что такое слот расширения M.2 и как его использовать

Существует новый открытый формат, охватывающий мир высокопроизводительных ПК. Формат M.2 предназначен для производителей, чтобы установить различные устройства в крошечном пространстве и снизить потребление энергии. Но на самом деле для перехода на диск или аксессуар M.2 требуется немного предусмотрительности.

Откуда взялся формат M.2

Ранее известный как форм-фактор следующего поколения (NGFF), формат M.2 технически заменяет стандарт mSATA, который был популярен среди производителей сверхкомпактных ноутбуков и других небольших гаджетов. Это может показаться удивительным, поскольку большинство дисков M.2, продаваемых в розницу, предназначены для использования в полноразмерных настольных компьютерах, но M.2 эффективно заменил жесткие диски mSATA и твердотельные накопители в компактных ноутбуках, таких как Apple MacBook или Dell XPS 13. Они просто запечатаны внутри тела и не могут быть обновлены большинством пользователей.

Что он может делать

M.2 — это больше, чем просто эволюционный форм-фактор. Потенциально он может полностью заменить устаревший формат Serial ATA. M.2 — это слот, который может взаимодействовать с SATA 3.0 (кабель, который, возможно, сейчас подключен к накопителю вашего настольного ПК), PCI Express 3.0 (интерфейс по умолчанию для графических карт и других основных устройств расширения) и даже USB 3.0.

Это означает, что — возможно, — любое хранилище или дисковод, расширение графического процессора или порта, или гаджет с низким энергопотреблением, использующий соединение USB, все они могут быть одновременно установлены на карту, подключенную к гнезду M.2. В реальности все немного сложнее — например, один слот M.2 имеет только четыре линии PCI Express, что составляет четверть от общего количества, которое обычно требуется для видеокарт, но гибкость этого крошечного слота впечатляет.

При использовании шины PCI вместо шины SATA устройства M.2 могут передавать данные в любом месте от 50% до примерно 650% быстрее, чем стандартный SATA, в зависимости от возможностей материнской платы и самой карты M.2. Если у Вас есть возможность использовать твердотельный накопитель M.2 на материнской плате, поддерживающей PCI 3 поколения, он может быть значительно быстрее, чем обычный диск SATA.

Какие устройства используют слот M.2

На данный момент M.2 в основном используется в качестве интерфейса для сверхбыстрых твердотельных накопителей как на ноутбуках, так и на настольных ПК. Если Вы зайдете в магазин компьютерного оборудования и попросите диск M.2 — они почти наверняка покажут Вам SSD с разъемом M.2.

Некоторые модели ноутбуков также используют порт M.2 в качестве средства беспроводного соединения, устанавливая крошечные карты с низким энергопотреблением, которые объединяют радиомодули Wi-Fi и Bluetooth. Это менее распространено для настольных компьютеров, где предпочтение отдается простоте USB-ключа или карты PCIe 1x.

Наконец, некоторые компании начинают расширять использование слота в категориях, которые не подходят для хранения или расширения. Хотя никто еще не производил видеокарту M.2, Intel продает свою повышающую скорость кэш-память «Optane» в формате M.2.

Есть ли на моем компьютере слот M.2

Если Ваш компьютер был изготовлен или собран за последние несколько лет, он, вероятно, имеет слот M.2. К сожалению, гибкость формата означает, что на самом деле использовать его не так просто, как просто подключить карту.

Карты M.2 поставляются с двумя основными переменными совместимости: длина и ключ. Первое довольно очевидно — на Вашем компьютере должно быть достаточно физического пространства для поддержки длины карты, которую Вы хотите использовать. Вторая переменная — просто означает, что разъем карты должен соответствовать гнезду, в которое Вы будете его вставлять.

Длина М.2

Для настольных компьютеров длина обычно не является проблемой. Даже крошечная материнская плата Mini-ITX может вместить максимально длинную плату M.2, длина которой составляет 110 миллиметров. Некоторые карты имеют длину до 30 мм. Как правило, Вы хотите, чтобы плата соответствовала размеру, предназначенному для использования производителем Вашей материнской платы, поскольку углубление на конце печатной платы позволяет использовать небольшой винт, чтобы надежно удерживать ее на месте.

Все приводы M.2 используют одинаковую ширину, определяемую соединением. «Размер» выражается в следующем формате; проверьте совместимость с Вашим ноутбуком или материнской платой при выборе:

• M.2 2230: ширина 22 мм и длина 30 мм.
• M.2 2242: ширина 22 мм и длина 42 мм.
• M.2 2260: ширина 22 мм и длина 60 мм.
• M.2 2280: ширина 22 мм и длина 80 мм.
• M.2 2210: ширина 22 мм и длина 110 мм.

Некоторые материнские платы являются гибкими, предлагая монтажные отверстия для удерживающего винта через некоторые или все эти интервалы.

Ключ M.2

Хотя стандарт M.2 использует один и тот же слот шириной 22 миллиметра для всех карт, это не обязательно тот же самый слот. Так как M.2 разработан для использования с очень многими различными типами устройств, он имеет несколько похожих портов.

• B Key: используется зазор с правой стороны карты (слева от хост-контроллера), с шестью контактами справа от зазора. Эта конфигурация поддерживает соединения шины PCIe x2.
• M Key: используется зазор с левой стороны карты (с правой стороны хост-контроллера), с пятью выводами слева от зазора. Эта конфигурация поддерживает соединения шины PCIe x4 для удвоения пропускной способности.
• B+M Key: использует оба из указанных выше промежутков, с пятью выводами на левой стороне карты и шестью на правой. Из-за физической конструкции карты B+M Key ограничены скоростями PCIe x2.

Карты M.2 с интерфейсом B Key могут устанавливаться только в хост-слот B Key, а также для M Key. Но карты с ключом B + M могут уместиться в слот хоста B или M, поскольку у них есть промежутки для обоих.

Проверьте спецификации Вашего ноутбука или материнской платы, чтобы узнать, какая из них поддерживается. Мы рекомендуем просматривать документацию вместо того, чтобы смотреть глазами на слот, поскольку два ключевых стандарта можно легко спутать.

Что нужно для установки карты M.2

Немного. Большинство карт M.2 являются твердотельными накопителями и автоматически распознаются Вашей операционной системой на основе драйверов AHCI. В Windows 10 большинство карт Wi-Fi и Bluetooth также распознаются автоматически, общие драйверы активируются немедленно, а определенные драйверы загружаются позже. Однако Вам может потребоваться включить слот M.2 с помощью настроек в BIOS или UEFI Вашего компьютера. Вам также понадобится отвертка, чтобы вставить крепежный винт.

Могу ли я добавить карту M.2, если на моем компьютере нет слота?

Для ноутбуков ответ — нет, дизайн современных ноутбуков настолько компактен, что нет места для какого-либо незапланированного расширения. Если Вы используете ПК, Вам повезло. В продаже имеется множество адаптеров, которые уже используют слот PCIe x4 на материнской плате. Однако, если Ваша материнская плата не может загружаться с PCIe, Вы не сможете установить этот диск M.2 в качестве загрузочного, а это означает, что Вы не выиграете от большой скорости. Так что имейте это в виду — если Вам нужны все преимущества диска M.2, Вам, вероятно, понадобится материнская плата, которая его поддерживает.

Введение в SSD. Часть 3. Форм-факторная / Блог компании Selectel / Хабр

В прошлых частях цикла «Введение в SSD» мы рассказали про историю появления дисков и интерфейсов взаимодействия с накопителями. Третья часть познакомит читателя с современными форм-факторами дисков.

Твердотельные накопители лишены подвижных частей, а данные хранятся в микросхемах, которые могут располагаться на платах практически без ограничений. Эта особенность SSD «развязывает руки» производителям накопителей и позволяет выйти за рамки привычных форматов.

«Классический» форм-фактор SSD

Форм-фактор 2.5″ был предложен в 1988 году компанией PrairieTek и позже был закреплен в стандарте EIA/ECA-720. Такие накопители могут подключаться как по SATA, так и по PATA, хотя последние уже не очень распространены. Диски данного форм-фактора длиной 100 мм, шириной 69.85 мм и высотой от 5 до 19 мм.

Говоря о форм-факторе 2.5″ невольно вспоминается его старший брат — 3.5″. Твердотельные накопители в таком формате редкость, но существуют по сей день. Например, ExaDrive от компании Nimbus Data. Диск может похвастаться невероятной вместимостью: 100 ТБ в одном 3.5″ накопителе.

У 2.5″ есть и младший брат: форм-фактор 1.8 дюймов. Данный форм-фактор использует для подключения mSATA и был распространен в ноутбуках.

U.2

U.2, так же известный как SFF-8639, был разработан в декабре 2011 года командой SSD Form Factor Working Group. Стандарт SFF-8639 разрабатывался в первую очередь для корпоративного сегмента с поддержкой PCIe-, SAS- и SATA-дисков. Внешне U.2 диски отличаются от 2.5″ другим коннектором и фиксированной высотой в 15 мм. На дисках в форм-факторе U.2 встречается рельефная нижняя стенка для улучшения теплоотвода.

U.2 реализует три вида интерфейсов: SATA, SAS и PCIe. Однако, каждый разъём поддерживает только один из интерфейсов. Так, в SAS-бэкплейне PCIe диск «не заведется». Это вызывало определенные неудобства, которые обязательно должен был решить другой форм-фактор.

U.3

20 марта 2018 года организация Open Compute Project представила форм-фактор U.3, который решает существующую проблему U.2. Согласно спецификации, интерфейсы SAS, SATA и PCIe поддерживаются на всех пинах, а выбор интерфейса производится в автоматическом режиме в зависимости от предоставляемых диском интерфейсов. Накопители U.3 совместимы с системами, использующими U.2, но не наоборот.

На данный момент нет дисков с форм-фактором U.3.

M.2

Этот форм-фактор так же известен как Next Generation Form Factor (NGFF). Первая версия стандарта M.2 была выпущена группой PCI Special Interest Group (PCI-SIG) в декабре 2013 года. Данный форм-фактор не ограничивается твердотельными накопителями: существуют Wi-Fi и Bluetooth-модули в таком исполнении.

Несмотря на то, что M.2-устройство часто фиксируется винтом, интерфейсы M.2 поддерживают «горячую замену». Таким образом, замена на «горячую» возможна, если устройство и материнская плата поддерживают такую возможность.

В сравнении с предыдущими форм-факторами M.2 предоставляет максимальную гибкость при проектирования устройства. Следующие характеристики устройства могут варьироваться:

• ширина;
• длина;
• высота;
• вид ключа и поддерживаемые интерфейсы.

Точный размер и тип ключа можно узнать по типу устройства.

Add-in-Card

Как мы узнали ранее, SSD могут использовать PCIe линии для подключения через специальные разъемы. Но существуют диски, использующие PCIe с оригинальными коннекторами. Такой форм-фактор называется AiC, то есть Add-in-Card. PCIe карты различаются по размерам.
Самым большим вариантом в Add-in-Card является Full-Height Full-Length (FHFL) профиль. Размер карты FHHL составляет 120 миллиметров в высоту и 312 миллиметров в длину. Твердотельные накопители обычно создаются в минимальном профиле: Half-Height Half-Length (HHHL) с высотой 79.2 мм и длиной 175.26 миллиметров.

NF1

В августе 2018 года Samsung представила форм-фактор NGSFF (Next Generation Small Form Factor), так же известный как M.3 или NF1. Форм-фактор от Samsung отличается от M.2 увеличенной шириной и отсутствием разнообразия в коннекторах. Длина NGSFF-диска составляет 110 миллиметров, а ширина — 30 миллиметров, что эквивалентно самой большой M.2-плате.

NF1 использует коннекторы, идентичные коннекторам типа «M» форм-фактора M.2, тем не менее, M.2 и NF1 не совместимы между собой. PCI-SIG не одобряет использование разъема M.2 в данном форм-факторе, так как установка M.2 устройств в NF1 разъем может привести к повреждению устанавливаемого оборудования.

Данный форм-фактор разработан для серверного сегмента: увеличенная ширина позволяет вместить до 36 накопителей в 1U сервер.

EDSFF

Enterprise & Data Center SSD Form Factor (EDSFF), известный как Intel Ruler SSD разработан EDSFF Working Group. EDSFF представляет две версии серверных SSD-дисков: короткий (E1.S) и длинный (E1.L).

Короткая версия EDSFF, E1.S, очень похожа на своего ближайшего конкурента — NGSFF, но имеет металлический корпус, который одновременно защищает плату от механических повреждений и выступает салазками для установки в сервер. Размеры диска E1.S не сильно отличаются от NGSFF: 111 миллиметров в длину и 31 миллиметр в высоту.

E1.L почти в три раза длиннее E1.S, его длина — 325 миллиметров. Увеличение длины накопителя позволяет увеличить объём диска. В мае 2019 Intel представила SSD D5-P4326 объёмом в 15.36 ТБ, а в будущем планирует выпустить модель с вместимостью 30,72 ТБ.

Заключение

Большинство форм-факторов давно устоялись, а все изменения в накопителях происходят «под капотом». Тем не менее, производители придумывают новые форм-факторы для NVMe, преследуя цель увеличить количество дисков в одном юните серверного пространства.

В нашей Selectel Lab вы можете протестировать Intel SSD D5-P4326 15.36 TB в сервере на базе высокочастотного Intel Xeon W-3235.

А как вы считаете, как скоро появится общий стандарт для нового форм-фактора, объединяющего лучшие черты NGSFF и EDSFF? Ждем вас в комментариях!

Предыдущие статьи цикла:

Общие сведения о стандартизации SSD M.2 NGFF (или ее отсутствии)

Итак, я нахожусь в нескольких тысячах миль над красивой Калифорнией и саммитом LSI 2013 по ускорению инноваций. Я не могу не задуматься о путанице, которая все еще существует в отношении стандартизации твердотельных накопителей M.2, независимо от того, сколько раз мы пытаемся объяснить это в наших отчетах (1, 2, 3). Если вы сбиты с толку и не профессионал в отрасли, не смущайтесь. Многие инсайдеры систем хранения так же сбиты с толку и также понимают, что стандартизации M.2 SSD.

В довершение ко всему, по словам маркетинговой группы SandForce, SSD-накопители PCIe X4 M.2 не были представлены на выставке AIS, и по уважительной причине. Хотя все на выставке могли ожидать, что LSI построит и покажет PCIe x4 M.2, похоже, что они изначально ориентированы на подавляющее большинство систем PCIe x2 M.2, выпущенных сейчас. Стандартная плата PCIe x4 HHHL, которую они показали, определенно доказала, что SF3700 может достичь предела шины PCIe 1800 МБ / с.

ГДЕ ЗНАЧЕНИЕ М.2 ОТКУДА?

Некоторое время назад боги, ответственные за стандартизацию SSD, поняли, что существует слишком много типов SSD с малым форм-фактором. Со своей мудростью они решили попытаться стандартизировать будущие системы ПК, включив стандартное соединение, называемое разъемом M.2 (или хостом). Изначально они не хотели давать SSD имя разъема, поэтому так и родилось название NGFF, что означает «Форм-фактор следующего поколения». Возможно, немного забавным является тот факт, что даже сегодня NGFF остается более узнаваемым именем, чем M.2, а также предоставляет более конкретные результаты при поиске в Google.

Как бы многим из нас ни хотелось, чтобы хост M.2 был «святым Граалем» стандартизации SSD, это не так. Это разъем, причем гнездовой. Он не ограничивается использованием только SSD, а также может использоваться для Wi-Fi, WWAN, Bluetooth, GPS, NFC, а также для нескольких интерфейсов, включая PCIe и SATA. Ключевым моментом здесь является то, что PCIe и SATA — это разные интерфейсы, и к одному нельзя получить доступ через другой, а это означает, что эти твердотельные накопители нельзя просто отключить в M.2 способные системы. Как мы узнаем, единственная НАСТОЯЩАЯ стандартизация — это сам соединитель. Штекерный разъем на SSD не стандартизирован и может быть любым из двух, показанных здесь:

ПОСОБИЕ ПО КЛЮЧЕНИЮ M.2 SSD

На этом рисунке изображены два твердотельных накопителя: собственный твердотельный накопитель Samsung XP941 с интерфейсом PCIe (обзор), который работает с теоретической максимальной скоростью 1,4 ГБ / с, и первый выпуск Toshiba M.2 SSD (также проверенный), который представляет собой твердотельный накопитель SATA 3 и будет достигли типичного максимума 6 Гбит / с 575 МБ / с.Вы заметите, что на разъеме SSD Samsung есть одна выемка, разделяющая два набора контактов; это называется клавишей «M». Точно так же у Toshiba есть две выемки, известные как клавиши «M» и «B», как вы видите на этом твердотельном накопителе M.2 PCIe Gen 2 X2 / SATA 6 Гбит / с 80 мм с новым контроллером флэш-памяти SF3700.

Только твердотельный накопитель с одинарным ключом «M» может достичь той молниеносной скорости, которую мы видели в Samsung XP941, и будет очевиден в твердотельных накопителях, содержащих флеш-контроллер LSI SandForce SF3700.Это связано с тем, что только один разъем с ключом «M» подключается через PCIe X4. Один разъем с ключом M также можно использовать для SATA, но это будет иметь такой же смысл, как бросить корпус Ferrari на Ford Focus.

Чтобы продвинуть это немного дальше для тех, кто относительно плохо знаком с перемещением данных, PCIe Ver. 2.0 обеспечивает максимальную скорость передачи примерно 500 МБ / с на полосу. Четыре полосы (X4) обеспечивают скорость до 2 ГБ / с (4×500 МБ / с), как мы можем видеть в SSD Samsung XP941 и LSI SandForce.PCIe 2.0 X2 обеспечит скорость до 1 ГБ / с (2×500 МБ / с), и вскоре мы увидим это из первых рук с SSD Plextor M.2 PCIe X2, названным M6e.

На этом рисунке впервые показан новый флэш-контроллер LSI 3700 на твердотельном накопителе PCIe 2.0 X4 M.2, и мы сочли важным, чтобы читатель увидел оба вместе. Эта комбинация — единственная, которая обеспечивает молниеносную скорость 1,8 ГБ / с от M.2 и, следовательно, самого маленького и самого быстрого SSD в мире. Щелчок по этому изображению отобразит его в более высоком разрешении, а также это видео может объяснить, почему SF3700 может быть революционным выходом на арену SSD:

.Описание интерфейса

M.2, ключа и разъема

SSD M.2: высокая производительность в небольших корпусах

Твердотельные накопители (SSD), выпущенные в последние годы, стали быстрее и способны обрабатывать большие объемы данных. Однако их полные возможности сдерживаются или ограничиваются интерфейсами, к которым они подключены. Интерфейсы Serial ATA 3 ^rd поколения, разработанные для гораздо более медленных механических жестких дисков, работают с максимальной собственной скоростью передачи 6 Гбит / с.

Интерфейс Mini-SATA (mSATA), хотя и разработан специально для обеспечения наименьшего форм-фактора для SSD, ограничен каналом SATA 6 Гбит / с. Стандарт M.2, спецификация для установленных внутри компьютеров дополнительных карт, был создан для устранения ограничений mSATA и предоставления дополнительных возможностей для карт малого форм-фактора, включая твердотельные накопители разных размеров и разной емкости. M.2 изначально назывался форм-фактором следующего поколения (NGFF), а затем формально переименован в M.2 в 2013 году. M.2 является усовершенствованием стандарта mSATA, в котором используется физическая компоновка и разъемы мини-карты PCI Express ^® . Как «преемник» mSATA, M.2 обеспечивает более высокую производительность и емкость при минимальном размере модуля.

Модуль SSD M.2 подключается к хосту через интерфейс SATA или через линию PCI Express (PCIe). Хотя M.2 поддерживает как SATA, так и PCIe, модуль M.2 может быть вставлен только в один из двух интерфейсов, поэтому проверьте документацию материнской платы, чтобы убедиться, что ваш модуль подходит и работает с соответствующим разъемом на материнской плате.

Различия между M.2 и mSATA SSD

Оба являются высокопроизводительными твердотельными накопителями, предназначенными для небольших устройств, таких как ноутбуки и планшеты. Интерфейс mSATA, используемый для обеспечения наименьшего форм-фактора для твердотельных накопителей. Однако он ограничен скоростью соединения SATA 3.0 6 Гбит / с и максимальной емкостью 1 ТБ. Форм-фактор M.2 возник из-за необходимости иметь множество вариантов для карт малого форм-фактора, включая твердотельные накопители разных размеров и с разной емкостью, а также возможности для дальнейшего расширения емкости.M.2 обеспечивает более высокую производительность при минимальном размере модуля. Твердотельные накопители M.2 поставляются в виде более длинных модулей и с двухсторонним набором компонентов, что обеспечивает большую емкость хранения при минимальном пространстве. Он не требует кабелей питания или данных, что делает установку полной без необходимости прокладки кабелей.

M.2 SSD поддерживают интерфейсы SATA и PCIe. Спецификация SATA версии 3.2, выпущенная в золотой версии по состоянию на август 2013 года, стандартизирует версию SATA M.2 как новый формат для устройств хранения и определяет схему его оборудования.Для версии PCIe подробности включены в спецификацию PCI-SIG M.2, ред. 1.1.

Физически они выглядят по-разному и не могут быть вставлены в одни и те же розетки. На рисунках ниже показаны твердотельные накопители ATP M.2 и mSATA.

SATA или NVMe?

SATA остается одним из наиболее широко используемых интерфейсов в промышленных и корпоративных приложениях, поэтому модули M.2 SATA являются оптимальным выбором для тех, кому нужна совместимость с существующими системами, а также удобство горячей замены и горячего подключения.Модули M.2, предназначенные для интерфейса SATA, будут работать в соответствии с последним стандартом поколения SATA 3 ^rd , который обеспечивает скорость до 6 Гбит / с.

Предприятия и клиентские системы, которым требуется повышенная скорость, могут воспользоваться преимуществами энергонезависимой памяти Express или NVM Express ^® (NVMe ^™ ), спецификации интерфейса, разработанной специально для флэш-памяти NAND и твердотельных накопителей нового поколения. NVMe использует существующую технологию PCIe для эффективной поддержки растущих потребностей в полосе пропускания корпоративных и клиентских систем.Модуль M.2 SSD на основе NVMe, установленный на полосе PCIe x2, будет работать со скоростью 15,75 Гбит / с, а модуль, установленный на полосе PCIe x4, будет работать со скоростью 31,5 Гбит / с — огромный скачок в скорости и производительности.

Модуль SSD M.2 разработан только для интерфейса SATA или PCIe, но не для обоих одновременно, хотя в некоторых системах могут быть разъемы M.2, которые будут поддерживать один или оба интерфейса.

ATP предлагает решения M.2 SATA и PCIe. Твердотельные накопители ATP NVMe разработаны для интерфейса PCIe 3.0 x4.

имеет значение

Модули

M.2 бывают разных размеров и также могут использоваться для Wi-Fi, WWAN, Bluetooth, GPS и NFC.

SSD-накопители

M.2 обычно бывают трех размеров, которые можно определить по названию карты — 2224, 2260 и 2280 — «22» представляет ширину в миллиметрах (мм), а следующие две цифры представляют длину, также в мм. Чем длиннее накопитель, тем больше микросхем NAND можно установить; следовательно, больше возможностей.

При выборе правильного размера необходимо учитывать, сколько твердотельных накопителей можно упаковать в шасси, а также проблемы управления температурным режимом, которые могут быть существенным фактором для обеспечения стабильной производительности.Если площади для рассеивания тепла недостаточно, это может привести к снижению производительности и нестабильности в долгосрочной перспективе.

На рисунке ниже показаны твердотельные накопители ATP M.2 разной длины.

Ключи и розетки

M.2 SSD имеет ключ, предотвращающий вставку разъема карты (вилка) в несовместимый разъем (розетка) на хосте. Спецификация M.2 определяет 12 идентификаторов ключей на плате модуля и интерфейсе гнезда, но SSD M.2 обычно используют три общих ключа: B, M и B + M.Вы найдете тип ключа, помеченный на краевом разъеме (или золотых пальцах) SSD или рядом с ним. Перед развертыванием твердотельных накопителей M.2 определите тип разъема на хосте и проверьте ключ разъема модуля, так как каждый разъем следует вставлять только в соответствующий разъем.

Твердотельные накопители

ATP M.2 SATA имеют ключ B + M (могут вставляться в гнезда для модулей с ключом B и M), а твердотельные накопители M.2 NVMe для PCIe 3.0 x4 имеют M-ключ.

Таблица 1.Идентификаторы ключей модуля, расположение контактов и интерфейсы.

Источник: «Все о твердотельных накопителях M.2», Ассоциация производителей сетей хранения данных (SNIA). 2014.

Разъемы

M.2 на хосте называются «розетками». Каждая розетка имеет уникальный механический ключ, и модули не взаимозаменяемы между розетками. Согласно спецификации PCI Express M.2 версии 1.1, разъемы различаются следующим образом:

• Разъем 1: Разъем для подключения к Wi-Fi ^® , Bluetooth ^® , NFC (связь ближнего поля) или Wi-Gig.
• Socket 2: WWAN / SSD / Other Socket, который будет поддерживать различные решения WWAN + GNSS (глобальная навигационная спутниковая система), различные конфигурации SSD и SSD Cache, а также другие еще не определенные решения. (Если на материнской плате есть разъем Socket 2 для карты WWAN, и он не используется, в разъем можно установить небольшой твердотельный накопитель M.2 с ключом B + M. Подробные сведения см. В документации материнской платы).
• Socket 3: Разъем для SSD-накопителя с SATA или до четырех линий PCIe.

Важные примечания:

• Обратитесь к документации материнской платы, чтобы убедиться, что ваш M.2 подходит и работает с соответствующим разъемом на материнской плате.

Модули

• M.2 не поддерживают «горячую» замену или «горячую» замену. Выполнение «горячей» замены или «горячей» замены может повредить модули и причинить вред человеку, выполняющему эту операцию.

Заключение

По мере того, как твердотельные накопители продолжают революционизировать способы обработки данных предприятиями, выбор подходящего носителя в правильном форм-факторе и соответствующих интерфейсов будет иметь решающее значение. Твердотельные накопители M.2, предлагающие меньшие по размеру, более быстрые и эффективные системы хранения, расширяют спектр вариантов и решений, позволяющих согласовывать рабочие нагрузки с ценой и производительностью.

Для получения дополнительной информации о твердотельных накопителях ATP M.2 посетите веб-сайт ATP или свяжитесь с дистрибьютором / представителем ATP в вашем регионе.

.

Как замаскировать контакты «выключения Wi-Fi» на беспроводных картах M.2 NGFF. (Старый трюк с разъемом Mini PCI Pin 20)

A Беспроводная карта NGFF M.2 A и E Keyed.

На этой неделе я столкнулся с проблемой, когда ноутбук не подключался к Wi-Fi.

Портативный компьютер для конечного пользователя будет сообщать об отсутствии сетей в списке беспроводных сетей, а при запуске мастера «диагностировать мою сеть» он сообщит, что «беспроводная связь отключена».

Однако, чтобы еще больше запутать ситуацию … горячая клавиша для выключения и включения беспроводной сети (часто комбинация клавиш Fn и F) не сообщала, что карта Wi-Fi должна быть отключена.

Команда netsh сообщит: «Интерфейс беспроводной локальной сети отключен и не поддерживает запрошенную операцию».

По сути, что-то пошло не так, либо с беспроводным управлением программными клавишами, либо как-то с материнской платой.

Эта проблема часто возникала на старых ноутбуках, особенно на ноутбуках Toshiba.У них были физические беспроводные переключатели на ноутбуке, и они либо ломались, либо выходили из строя, вынуждая отключать карту Wi-Fi. Мы регулярно вынимали карты Wi-Fi, наклеивали на них ленту и вставляли их обратно. В последний раз мне приходилось делать это несколько лет назад и на карте Mini PCI, а не на карте NGFF M.2.

Выключение Wi-Fi и включение его в обход
Когда вы используете программную клавишу или физический переключатель, материнская плата должна подавать «сигнал» 3,3 В на один (или несколько, может быть, в случае M.2) контактов беспроводной карты.

Затем беспроводная карта понимает, что ей дана команда на выключение, и отключает радио.

Уловка для обеспечения того, чтобы карта Wi-Fi всегда была включена, независимо от того, в каком положении установлен переключатель Wi-Fi, заключается в том, чтобы что-то помешать, чтобы сигнал 3,3 В не достигал беспроводной карты.

Это было невероятно хорошо задокументировано для карт Mini PCI. Вырежьте небольшой кусок ленты, приклейте его к контакту 20 и вставьте карточку обратно в машину.

М.2 Разъемы NGFF и ключ
Со времен Mini PCI и Mini-PCIe в ноутбуках все изменилось. У многих теперь есть то, что называется M.2 NGFF (форм-фактор следующего поколения), который можно использовать для SSD, Bluetooth, WWAN (карты сотовых телефонов), WLAN и GPS (и, я ожидаю, намного большего!).

Первой проблемой, с которой я столкнулся, было определение типа сокета, используемого картой. Я знал, что модельная карта представляет собой карту M.2 NGFF, поэтому сначала я попытался вставить карту Wi-Fi M.2 в свой конвертер M.2 в USB SSD, но «ключи» не совпадали (вырезанный бит или биты вдоль с пластиковой стенкой в ​​розетке).

Это меня несколько смутило, пока я не обнаружил, что существует _много_ различных типов сокетов M.2. Лучшим справочным материалом, который я нашел, был этот pdf-файл на странице 6 с большим количеством диаграмм. Я считаю, что мой конвертер USB M.2 имеет ключ B, а карта Wi-Fi — ключ A.

Как заставить Wi-Fi карту M.2 оставаться включенной?
Проблема, с которой я столкнулся, — это полное отсутствие информации о выводах NGFF M.2 и маскировке. Изначально я нашел довольно многообещающий сайт ..

https://puri.sm/posts/hard-not-soft-kill-switches/

Похоже, что указанный выше URL-адрес предназначен для людей, которые могут беспокоиться о слежке (веб-камера, микрофон, Wi-Fi и т. Д.)).

Верхнее изображение на странице начинается хорошо и показывает материнскую плату с беспроводной картой M.2 с тем же «ключом A», что и карта, с которой у меня были проблемы.

Прокрутите страницу вниз, там также есть полезная формулировка и объяснение того, как подается напряжение для отключения карты. Их цель — все время полностью отключать его, моя цель противоположная, но информация все еще достоверна.

Они говорят: «Аппаратный аварийный выключатель WiFi / Bluetooth работает, применяя к контактам 56 и 54 вход [3.3volts] », но затем необъяснимым образом перейти к фотографии того, что выглядит как слот Mini-PCI или PCIe, и стрелку, указывающую на контакт. Это не соответствует (1) фотографии в верхней части страницы или (2) макету слота M.2.

ЧЕРТ .. теперь не могу полениться и скопировать булавку со стрелочки на фото. Я должен сам это решить. Я также не мог проверить правильность их заявлений о номерах контактов. Если на их веб-сайтах есть ненужные фотографии, то, возможно, все остальное тоже полностью выдумано.Тем не менее, стоит попробовать.

Поскольку в Интернете очень мало информации о разъемах M.2 и, особенно, о разъемах M.2 с ключом, мне пришлось попытаться выяснить, какие из контактов на моей карте были 54 и 56. Пытаясь сосчитать булавки — особенно когда их много нет — очень сложно.

Wikipedia и paint.net должны были выйти из-за тяжелого редактирования изображений / наложения схем разъемов поверх фотографии карты, которую я держал в руке.

Наложение NGFF с ключом M.2 A и схемой расположения контактов B и M.

Я начал с лицевой стороны, той, которая (или должна) лучше всего совпадать. Это позволило легко идентифицировать штырь 57 (или место, где должен быть штифт 57).

Перевернув карту, было довольно легко угадать, какие контакты были 56 и 54, но я действительно хотел быть уверенным … больше ручной работы paint.net, и я был уверен, что определил правильные контакты.

После того, как мы поигрались в сопоставление «верхней» диаграммы контактов с «верхней и нижней» схемой разъемов, а затем нарисовали линии — идентифицированные штифты находятся прямо в том месте, где должны были бы быть 54 и 56 (они не совпадают сверху вниз так как контакты немного смещены с обеих сторон карты и гнезда).

Вытащили ленту и ножницы, а затем с некоторой хирургической точностью «наклеили» их на булавки и вставили карту обратно в ноутбук….

Успех!

Итак .. Надеюсь, эта документация кому-то поможет. Я опубликовал его, так как он выглядит точным и проверенным, протестирован как работающий нормально, информации о выводах Wi-Fi M.2 не существует — до сих пор.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Убедитесь, что вы знаете, что делаете. Не вините меня, если вы испортите свою карту Wi-Fi или материнскую плату ноутбука.В случае сомнений передайте эту информацию и свой компьютер тому, кто, как вы уверены, обладает навыками для выполнения этой работы.

Обновление 2020-07-14: Посетитель веб-сайта fernsx сделал еще одно хорошее изображение, показывающее правильные пины:

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

.