Движение – жизнь. Но это очень старое изречение несет не только биологический смысл. Оно применительно и к бездушным вещам. Например, к компьютерной технике: все время растет уровень производительности, появляются новые интерфейсы, ориентированные на этот рост.
Интерфейсу SATA совсем недавно исполнилось одиннадцать лет. За это время он обновлялся дважды с сохранением обратной совместимости, при этом скорость передачи выросла в четыре раза. Примерно пять лет назад появилась компактная версия интерфейса – : накопитель устанавливался в особое посадочное место на материнской плате.
Знакомство с начнем с небольшой справки, а затем вас ждет семейство накопителей M6e и обзор Plextor M6e.
Немного истории
Хотя интерфейс mSATA позиционировался как мобильный, однако некоторые производители стали устанавливать его и на обычные материнские платы. И наиболее активно в этом направлении отметилась тогда Gigabyte, которая не только размещала разъемы mSATA, но и устанавливала в них сами SSD.
Материнская плата Gigabyte GA-Z68XP-UD3-iSSD укомплектовывалась твердотельным накопителем Intel 311 20 Гбайт.
Затем постепенно начали подтягиваться и другие производители. Сейчас же их устремления дошли до того, что на системных платах стали появляться по два разъема mSATA, как, например, на ASRock Z87 Extreme11/ac, обзор которой скоро выйдет в лаборатории. Несколько перебор с моей точки зрения, ну да ладно…
В целом использование mSATA довольно удобно: решения компактны, не требуется никаких шлейфов, в корпусе ничего не болтается. Однако, в силу ряда причин (в первую очередь – более высокой стоимости моделей в формате mSATA), в «настольных» системах этот формат не снискал популярности. Но зато он обрел ее в мобильных.
Впрочем, для людей, стремящихся к компактности, этот формат является находкой: материнская плата mini-ITX, процессор поколения IvyBridge или Haswell с компактной системой охлаждения, накопитель mSATA, соответствующий корпус – получается вполне законченная и логичная, к тому же весьма производительная (при соответствующем ЦП) рабочая система.
Однако, как уже отмечалось выше, наблюдается потребность в росте скоростей, а всему есть предел. И о SATA 6 Гбит/с пошли разговоры, что он «слишком медленный». За компанию «под раздачу» попал и mSATA. Но теперь производители учли свои прошлые ошибки: новый интерфейс передачи данных был придуман сразу в двух вариантах: мобильном и настольном. Применительно к мобильному варианту контроллер в наборе системной логики не заменили на другой (как это было, скажем, с IDE и SATA), а просто выбросили его вообще, заодно сэкономив на разработке и площади кристаллов. В общем, тут одним выстрелом убили двух зайцев. А видоизмененные контроллеры SATA остались только в настольном сегменте.
Новый стандарт подразумевает изменение размеров: mSATA бывает двух типоразмеров (Full Size, 51 x 30 мм, и Half Size, 26.8 x 30 мм), тогда как M.2 предполагает четыре, самый небольшой из которых 42 х 22 мм. Но при этом M.2 тоньше ровно на миллиметр, а особо компактный еще тоньше – аккурат вдвое, нежели mSATA.
Компания отнюдь не первая на ниве выпуска твердотельных накопителей в формате M.2, свой ассортимент уже пополнили Super Talent (NGFF DX1 и NGFF ST1), Crucial (M500 NGFF), KingSpec (M.2 NGFF Ultrabook), MyDigitalSSD (Super Cache 2 M.2) и Intel (530 M.2). Но Plextor фактически первой начала популяризацию этого формата среди широких масс в «настольном» варианте: все, что было выпущено ранее, ориентировалось исключительно на промышленное использование – сборку мобильных устройств.
Интерфейс M.2 разрабатывался не для «десктопа», его удел – это действительно компактные мобильные устройства, а для обычных систем предлагается SATA Express . Фактически взаимоотношения между ними такие же, как сейчас между mSATA и SATA: первый очень компактен и устанавливается в небольшое гнездо на плате, второй – значительно больше по размерам, требует отдельного посадочного места в корпусе и двух подводящих шлейфов (интерфейсного и питания).
Сразу стоит отметить: не нужно считать M.2 разъемом сугубо для накопителей. M.2 – это чистый PCI-E, просто в ином форм-факторе. Соответственно, под этот стандарт будет выпускаться все, что душе угодно: Wi-Fi, WWAN, GPS и прочие платы расширения. Производителям этих устройств не нужно будет озадачиваться разработкой новых контроллеров, им достаточно будет лишь изменить печатную плату и само устройство, приведя их к новому формату.
Поэтому M.2 и SATA Express, хотя и могут использоваться для установки накопителей, обладают некоторыми различиями. M.2 универсален. SATA Express же ориентирован только на устройства хранения данных. Хотя у него тоже есть некоторая универсальность, не зря интерфейс фактически состоит из трех разъемов – одно питание и два интерфейсных: к SATA Express можно подключить и два обычных SATA устройства.
Материнская плата ASUS Z97-A: четыре SATA и один SATAe – суммарно можно подключить до шести обычных SATA накопителей.
Неприятным моментом является то, что моделей с интерфейсом SATA Express еще просто нет в продаже. Дошло до того, что ASUS для тестирования системных плат с новым интерфейсом была вынуждена заказать разработку специального устройства под названием ASUS Hyper Express у Kingston. Оно выглядит как обычный накопитель форм-фактора 2.5”, внутри которого установлена плата со специальным контроллером и двумя разъемами mSATA.
На момент написания этого материала данное устройство официально еще не существовало, но к моменту публикации его фотографии должны всплыть в сети. А M.2 – вот он. И на розничных материнских платах он уже появляется (например, мой коллега Ivan_FCB недавно провел обзор платы ASUS Maximus VI Impact с таким разъемом, а другой коллега wildchaser на днях рассмотрел ASUS Z97-DELUXE, основанную на Intel Z97), хотя пока что и редко.
Не нужно быть провидцем, чтобы понимать очевидную истину: привычные нам SATA и mSATA очень скоро будут списаны со счетов и исчезнут с материнских плат. А на смену им придут либо M.2 (точнее, он уже начинает вытеснять mSATA) и SATA Express (SATAe), либо будет придумано что-то еще: производителям нужно и дальше увеличивать цифры на этикетках, а традиционный SATA уже исчерпал свой потенциал в этом направлении.
Новинка Plextor: семейство накопителей M6e
Компания Plextor давно дразнила своих поклонников и просто заинтересованных потенциальных покупателей: еще в начале сентября прошлого года на проходящей в Берлине выставке IFA2013 она продемонстрировала инженерные образцы своих накопителей нового поколения. Затем они периодически мелькали на различных презентациях, привлекая внимание любителей всяческих новинок.
И вот, 9 января этого года, на выставке CES 2014 компания Plextor сделала официальный анонс. Но в продажу M6e тогда не попали. Продажи начались чуть меньше месяца назад – в начале апреля. Наконец-то у желающих появилась возможность приобрести новинку. Но «возможность» не означает «пошел и купил». Применительно к российской рознице, даже в Москве приобрести можно только модификацию объемом 256 Гбайт, да и то не везде.
А версии объемом 128 и 512 Гбайт до розницы вообще еще не добрались. Все верно: семейство накопителей Plextor M6e состоит только из трех моделей.
Технические характеристики
| Параметр | PX-AG128M6e | PX-AG256M6e | PX-AG512M6e |
|---|---|---|---|
| Емкость | 128 Гбайт | 256 Гбайт | 512 Гбайт |
| Контроллер | Marvell 88SS9183-BNP2 | Marvell 88SS9183-BNP2 | Marvell 88SS9183-BNP2 |
| Объем буферной памяти контроллера | 256 Мбайт DDR3 | 512 Мбайт DDR3 | 1 Гбайт DDR3 |
| Флеш-память | 19 nm MLC Toshiba ToggleNAND | 19 nm MLC Toshiba ToggleNAND | 19 nm MLC Toshiba ToggleNAND |
| Скорость последовательного чтения | 770 Мбайт/с | 770 Мбайт/с | 770 Мбайт/с |
| Скорость последовательной записи | 335 Мбайт/с | 580 Мбайт/с | 625 Мбайт/с |
| Чтение случайных блоков (4 Кбайт) | 96 000 IOPS | 105 000 IOPS | 105 000 IOPS |
| Запись случайных блоков (4 Кбайт) | 83 000 IOPS | 100 000 IOPS | 100 000 IOPS |
| Рекомендованная розничная цена | $259 | $401 | $620 |
Надо отметить, что уже сейчас розничная стоимость модификации на 256 Гбайт куда ниже рекомендованной – ценники стартуют примерно от 10 тысяч рублей (или 280 долларов). Впрочем, даже такая цена слишком велика для данного объема: за эту сумму можно приобрести твердотельный накопитель 512 Гбайт как в привычном форм-факторе 2.5”, так и в mSATA. За новизну приходится платить.
Упаковка, комплектация, внешний осмотр
Модель Plextor M6e предлагается в довольно крупной коробке сочно-красного цвета, привлекающей внимание.
С обратной стороны упаковки описываются общие характеристики модели и приводятся скоростные параметры всего семейства M6e.
Да, как это уже давно заведено, коробка универсальна для всей линейки и индивидуальные черты (в данном случае указание объема устройства на лицевой стороне упаковки) – это лишь дополнительная наклейка. Отдельно на более чем двух десятках языков (русском в том числе) подчеркивается, что накопитель полностью совместим с материнскими платами как с UEFI, так и со старым AMI/AWARD BIOS. Но это будет проверено отдельно, благо запас различных материнских плат у меня есть (даже Socket 7, если кто-то из читателей еще помнит такой).
Комплект поставки весьма скромен, хотя упакован продукт Plextor неплохо.
Весь свободный объем коробки занимает вспененный полиэтилен. Сверху обнаруживается буклет гарантийного обслуживания и инструкция по установке, а под разделителем – сам Plextor M6e, упакованный в антистатический пакет.
Вот, собственно, и все. Больше в коробке ничего нет. Было бы неплохо, конечно, если бы производитель положил планку для установки накопителя в низкопрофильные системные блоки. Да, мощные игровые системы, для которых позиционируется M6e, как правило, располагаются в полноценных корпусах, но далеко не все нуждающиеся в скоростном SSD являются игроманами с парой видеокарт в ПК.
Вскрытие, аппаратная составляющая
Накопитель Plextor M6e идет сразу в собранном виде, мало того, от эксплуатации переходника в отдельном виде компания обезопасилась установкой гарантийной пломбы.
Все верно. Перед нами не одиночное законченное устройство, а два отдельных и полностью самостоятельных, но объединенных вместе силами компании. И их можно эксплуатировать отдельно, если не смутит нарушение пломбы и аннуляция гарантии на накопитель.
Но в данном случае каких-либо гарантийных обязательств нет, поэтому наклейка помехой не станет.
Можно даже вообще все удалить. Кстати, из наклейки на самом устройстве можно почерпнуть немало интересной информации о нем.
Приводятся серийный номер, наименование модели и объем, море логотипов различных сертификатов и уведомлений. Указано питающее напряжение и максимальный ток. Также обнаруживается упоминание о компании LiteON, напечатанное мелким шрифтом, это реальный производитель устройства, выполняющий заказы Plextor. А Shinano Kenshi – это реальный владелец компании и самой торговой марки Plextor.
Со снятыми этикетками устройство предстанет перед нами во всей красе. А благодаря простой отвертке с крестообразным жалом его можно разобрать.
Собственно, сам накопитель – это узкая вытянутая плата.
Будучи установленным в посадочное место, он развернут тыльной стороной к пользователю. В итоге доступны взору лишь половина установленных микросхем NAND-памяти и буферная память контроллера. Сам же контроллер, как и другая половина микросхем, располагается на невидимой стороне платы.
Это Marvell 88SS9183-BNP2 с аппаратной поддержкой PCI-E версий 1.1 и 2.0 (в слотах 3.0 работать будет, но в режиме 2.0). Использует две линии PCI-E 2.0. Именно так: хотя адаптер и выполнен как устройство PCI-E x4, рассматриваемым экземпляром используется только две линии этого интерфейса.
Следует отметить, Marvell 88SS9183, во-первых, является AHCI-контроллером (для его работы не потребуется установка дополнительных драйверов), во-вторых, этот контроллер совместим и с интерфейсом SATA, поэтому он наверняка будет попадаться и в составе обычных накопителей форм-фактора 2.5”.
Контроллер в качестве буферной памяти использует микросхему DDR3 с маркировкой NT5CC256M16CP-D1 производства Nanya и объемом 512 Мбайт, а в качестве запоминающих устройств – восемь микросхем с маркировкой TH58TEG8DDJBA8C. Каждая из них содержит по четыре кристалла MLC NAND, работающих в режиме Toggle Mode, обладающих объемом 64 Гбит и произведенных Toshiba по 19 нм техпроцессу.
К сожалению, мне не удалось найти какой-либо толковой информации по этому контроллеру, поэтому можно лишь предположить, что он не слишком сильно отличается от популярного Marvell 88SS9187, и, вероятнее всего, перед нами снова двухъядерный ARM с восьмиканальным доступом памяти.
Адаптер PCI-E-M.2 весьма прост и незатейлив.
Вот и вся элементная база, которая присутствует на нем. Интерфейс PCI-E никак не преобразовывается и не меняется. Все те элементы, что можно видеть – это сопутствующая силовая обвязка. Например, микросхема с маркировкой PS54326 – это контроллер Texas Instruments TPS54326 , отвечающий за питание накопителя. Как известно, в разъеме PCI-E нет напряжения +5 В, есть только +12 В и +3.3 В. TPS54326 отвечает за преобразование напряжения +12 В в необходимое для работы устройства напряжение +5 В.
Обратная сторона платы адаптера пуста:
А теперь перейдем от теории к практике, соберем нашего разобранного подопытного обратно и установим в тестовый стенд. Благо вопросов по его возможной эксплуатации довольно-таки немало.
Приветствую всех, уважаемые читатели блога сайт! В 2002 году появился интерфейс SATA, который сейчас используется для подключения абсолютного большинства жестких дисков и SSD. За последние 16 лет он обновился трижды, сохранив при этом обратную совместимость. В 2009 году появилась компактная версия этого интерфейса - mSATA, который располагается прямо на материнской плате.
Поддержку Разъема m 2 на материнских платах начали делать с 2013 года. По своему назначению он очень схож с mSATA, однако позволяет обойти ограничение по пропускной способности SATA интерфейса . Поскольку стандарт mSATA базируется на SATA 3, его пропускная способность составляет только 600 МБ/сек, а современные SSD уже работают на скоростях 3000 МБ/сек и выше.
Так выглядит SSD в форм факторе M2
При помощи м2 разъема в компьютер можно установить не только SSD, но и другие ngff устройства: Wi-Fi карты, Bluetooth, NFC и GPS платы расширения. При таком типе подключения вы избавитесь от многочисленных проводов, идущих от накопителя к системной плате. Тем самым, сэкономите место внутри системного блока, улучшите его охлаждение и упростите обслуживание.
SSD диски, использующие разъем м2, по виду похожи на планки оперативной памяти - такие же тонкие и вставляются прямо в материнскую плату компьютера. Примечательно, что изначально разъем m 2 применялся в ноутбуках и нетбуках, ведь их корпус достаточно тонкий для установки туда полноразмерных устройств. Затем, разъем m2 стал встречаться и на обычных материнках - на стационарных ПК.
Разъем m 2 использует для связи с материнской платой такой тип интерфейса, как PCI Express. Только не путайте с самим разъемом PCI Express, которых может быть несколько и которые располагаются ниже разъема видеокарты, и присутствуют даже на старых материнских платах. Это немного другое, хотя и существуют SSD, подключаемые через порт PCIe. А вот, как выглядит разъем м2 на материнской плате:
Особенности
SSD диски, предназначенные для разъема м2, выпускаются в разных размерах: 2230, 2242, 2260, 2280 и 22110. Первые две цифры обозначают ширину, а две последующие - длину (в миллиметрах). Чем длиннее планка, тем больше чипов на ней можно расположить, тем больше будет емкость диска. Не смотря на такое многообразие форм-факторов, наиболее популярным является 2280.
Разъем m 2 на современных материнских платах может иметь разное положение. Речь идет о неких «ключах». Опять же, можно провести аналогию с планками ОЗУ: память DDR3 отличается от DDR2 расположение ключей - небольших вырезов в планках и самих слотах, соответственно. Так же и тут, небольшие вырезы могут располагаться в левой и правой частях порта .
Разъем m2 может иметь два ключа: B и M. Получается, что они не совместимы между собой. Однако, можно найти материнские платы с разъемом типа B + M (комбинированный). Помимо PCIe интерфейса, порт м2 поддерживает еще и SATA режим. Но и скорость в SATA режиме будет значительно ниже, нежели в PCI Express. Ключи обычно определяют то, какой тип интерфейса будет использоваться.
В обычных жестких дисках (HDD) контроллер связывается с операционной системой посредством протокола AHCI. Но, этот протокол не в состоянии использовать все возможности современных твердотельных накопителей. Это подтолкнуло к появлению нового протокола, который называется NVMe. Новый протокол характеризуется малыми задержками и позволяет выполнить больше операций в секунду, при этом минимально нагружая процессор.
Как выбрать м2 SSD
При покупке SSD накопителя, работающего по интерфейсу m 2, обязательно обращайте внимание на следующие вещи:
- Размер порта м2. Подберите такой диск, чтобы его можно было установить в материнскую плату, чтобы ничего нигде не упиралось.
- Тип ключа - B, M, или комбинированный. Как материнская плата, так и сам SSD диск должны иметь совместимость ключей. SATA м2 SSD диски обычно выпускаются с ключами «М+B», а PCIe м2 SSD - с ключом «М».
- Версия интерфейса и количество линий: PCI-E 2.0 x2 имеет пропускную способность 8 Гбит/с, а PCI-E 3.0 x4 - 3.2 Гбайт/с.
- Какой интерфейс поддерживается - PCI Express или SATA. Конечно, PCIe выглядит предпочтительнее, поскольку позволяет работать с большими скоростями. Возможность установки м2 SSD в SATA режиме должна быть указана в инструкции к материнке.
- Желательна поддержка протокола NVMe. Если ее нет, то сойдет и AHCI.
SSD диск, который подходит по всем параметрам, будет гораздо быстрее того, что подключен просто через SATA порты. Такое решение может потребоваться в играх и программах, требующих от диска высокой скорости чтения/записи. Лучшим вариантом будет диск, использующий интерфейс PCIe третьей версии с четырьмя линиями и протокол NVMe.
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:
Если настольные жесткие диски многие годы существуют в 3,5-дюймовом форм-факторе, SSD с самого начала выпускались в 2,5-дюймовом формате. Он отлично подходил для небольших компонентов SSD. Однако ноутбуки становились все тоньше, и 2,5-дюймовые SSD уже перестали удовлетворять критерию малого размера. Поэтому многие производители обратили внимание на другие форм-факторы с меньшими габаритами.
В частности, был разработан стандарт mSATA, однако он появился слишком поздно. Соответствующий интерфейс сегодня встречается довольно редко, в немалой степени по причине того, что mSATA (сокращение от mini-SATA) по-прежнему работает со сравнительно низкой скоростью SATA. Накопители mSATA физически идентичны модулям Mini PCI Express, но электрически mSATA и mini PCIe несовместимы. Если сокет предназначен для установки накопителей mSATA, вы сможете использовать только их. Напротив, если сокет предназначен для модулей mini PCI Express, накопители mSATA SSD вставить можно, однако работать они не будут.
Стандарт mSATA сегодня можно считать устаревшим. Он уступил место стандарту M.2, который изначально назывался Next Generation Form Factor (NGFF). Стандарт M.2 обеспечивает производителям большую гибкость по габаритам SSD, поскольку накопители значительно более компактны, допускаются восемь вариантов длины, от 16 до 110 мм. Также M.2 поддерживает разные варианты интерфейсов. Сегодня все больше используется интерфейс PCI Express, который и будет доминировать в будущем, поскольку он работает значительно быстрее. Но первые накопители M.2 опирались на интерфейс SATA, теоретически возможен и USB 3.0. Однако не все слоты M.2 поддерживают все упомянутые интерфейсы. Поэтому перед покупкой накопителя проверяйте, какие стандарты поддерживает ваш слот M.2.
Стандарт M.2 сегодня распространяется и среди настольных ПК, современные материнские платы предлагают, по крайней мере, один соответствующий слот. Еще один положительный момент – кабель уже не требуется, накопитель вставляется прямо в слот материнской платы. Впрочем, подключение через кабель тоже возможно. Но для этого на материнской плате должен иметься соответствующий порт, а именно U.2. Ранее этот стандарт был известен как SFF 8639. Конечно, теоретически можно оснащать 2,5-дюймовые накопители портом U.2, но на рынке таких моделей очень мало, как и накопителей с SATA Express.
Интерфейс SATA Express является преемником SATA 6 Гбит/с, поэтому поддерживается обратная совместимость. На самом деле host-интерфейс поддерживает даже два порта SATA 6 Гбит/с или один SATA Express. Такая поддержка была добавлена больше для совместимости, поскольку накопители SATA Express электрически подключаются к шине PCI Express. То есть накопители SATA Express на «чистых» портах SATA 6 Гбит/с не работают. Но SATA Express опирается только на две линии PCIe, то есть пропускная способность будет в два раза меньше M.2.
Компактные и очень быстрые: накопители M.2 SSD с интерфейсом PCI Express, фото с картой-адаптером
Конечно, у большинства настольных компьютеров есть обычные слоты PCI Express, поэтому можно установить SSD напрямую в такой слот, как видеокарту. Вы можете приобрести карту-адаптер для M.2 SSD (PCIe), после чего подключать накопители «традиционным» образом в виде карты расширения PCI Express.
M.2 SSD с интерфейсом PCI Express демонстрируют пропускную способность больше двух гигабайт в секунду – но только при подходящем подключении. Современные M.2 SSD обычно разрабатываются для четырех линий PCI Express третьего поколения, только такой интерфейс позволяет раскрыть их потенциал производительности. Со старым стандартом PCIe 2.0 и/или меньшим числом линий накопители SSD работать будут, но вы потеряете весьма существенную часть производительности. Если есть сомнения, мы рекомендуем заглянуть в руководство пользователя материнской платы, где должна быть указана конфигурация линий M.2.
Если на материнской плате нет слота M.2, вы можете установить такой накопитель через карту расширения, например, в слот для второй видеокарты. Однако при этом чаще всего на видеокарту будут подаваться уже не 16, а 8 линий PCI Express. Впрочем, на производительность видеокарты это повлияет не так серьезно. В следующей таблице приведена суммарная информация о современных интерфейсах:
| Форм-фактор | Подключение | Макс. скорость | Примечание |
|---|---|---|---|
| 2,5 дюйма | SATA 6 Гбит/с | ~ 600 Мбайт/с | Стандартный форм-фактор SSD для настольных ПК, а также многих ноутбуков. Возможна разная высота корпуса. Порты SATA есть на любой материнской плате, поэтому совместимость очень широкая. |
| mSATA | SATA 6 Гбит/с | ~ 600 Мбайт/с | Форм-фактор предназначен, главным образом, для ноутбуков. Распространился только один вариант размера. Использует слот собственного формата. |
| M.2 | PCIe 3.0 x4 | ~ 3800 Мбайт/с | Форм-фактор для ноутбуков и настольных систем. Доступны разные варианты размеров. Многие новые ноутбуки и материнские платы имеют слот M.2. |
| SATA Express | PCIe 3.0 x2 | ~ 1969 Мбайт/с | Преемник SATA 6 Гбит/с. Использует две линии PCIe, а не четыре, как в M.2. На рынке почти нет совместимых накопителей, поскольку производители предпочитают M.2, более компактный и быстрый формат. |
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 1Обычно, 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 2Для компактных 3G/4G модемов M.2, но возможно появление другого оборудования |
B | 3042 | S1, D1, S3, D3, D4 | B |
Socket 2Для 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 3Для 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.
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.
