Сетевое, серверное, телекоммуникационное и торговое оборудование, AutoID и видеонаблюдение, ИБП и АКБ

Интерфейс M.2 SATA и PCI-E - вопросы и ответы

 

Что такое M.2? То же самое, что и NGFF?


M.2 разработан организациями стандартизирования PCI-SIG и SATA-IO и описывается в спецификациях PCI-SIG M.2 и SATA 3.2. Ранее он назывался Next Generation Form Factor (NGFF), а в 2013 году был формально переименован в M.2. Многие по-прежнему называют M.2 стандартом NGFF.

Компактный форм-фактор M.2 используется для многих типов добавляемых карт, таких как карты Wi-Fi, Bluetooth, спутниковой навигации, Near Field Communication (NFC), цифрового радио, Wireless Gigabit Alliance (WiGig), Wireless WAN (WWAN), и твердотельных накопителей (SSD).

M.2 имеет подгруппу особых форм-факторов специально для SSD.


SSD M.2 - это то же самое, что и SSD mSATA?


Нет, они отличаются; M.2 поддерживает варианты интерфейса накопителей SATA и PCIe, а mSATA - только SATA. Физически они отличаются по внешнему виду и не могут подключаться к одинаковым системным разъемам. На рисунке ниже представлены SSD M.2 и SSD mSATA (различаются разъемы и размеры карт):


M.2 2280 (выше) в сравнении с mSATA. Обратите внимание на ключи (или прорези), которые предотвращают размещение карты в несовместимых разъемах.

Посмотреть примеры SSD с разъемом M.2

Посмотреть примеры накопителей SSD с разъемом mSATA


Зачем создан форм-фактор M.2?


Форм-фактор M.2 создан для обеспечения различных вариантов карт с компактными форм-факторами, в том числе SSD. Ранее в SSD использовался mSATA благодаря самому маленькому форм-фактору, однако mSATA невозможно масштабировать до 1ТБ за разумную цену. Поэтому была выбрана новая спецификация M.2, обеспечивающая различные размеры и емкости карт SSD M.2. Спецификация M.2 позволяет производителям систем стандартизировать общий компактный форм-фактор, который при необходимости можно использовать с большими емкостями накопителей.


В чем преимущества SSD M.2?


Все SSD M.2 имеют утапливаемое крепление в разъемах M.2 системных плат. Форм-фактор M.2 обеспечивает возможность повышенной производительности при пониженном потреблении ресурсов, а также технологического усовершенствования SSD в будущем.Кроме того, для подключения карт не требуются кабели питания или данных. Как и SSD mSATA, накопители SSD M.2 просто вставляются в разъем. advancement.In addition, no power or data cables are needed making cable management unnecessary. Like mSATA SSDs, M.2 SSDs just plug into a socket and the physical installation is complete.


В каких системах работают SSD M.2?


SSD M.2 SATA и PCIe поддерживают системные платы, использующие современные наборы микросхем Intel z97 и AMD FX 990. Кроме того, SSD M.2 поддерживают многие модели ноутбуков. Перед покупкой SSD M.2 изучите спецификации системы и руководство пользователя, чтобы убедиться в совместимости.


В этих часто задаваемых вопросах рассматриваются различные форм-факторы M.2?


В этих часто задаваемых вопросах мы рассматриваем только форм-фактор SSD M.2 и предупреждаем читателей: существуют разъемы M.2 в системах, не совместимых с SSD M.2.


Я знаю, что M.2 имеют различные размеры, какие именно?


Существует множество различных размеров модулей M.2, т.к. имеются разные типы карт M.2: от карт SSD до карт глобальных сетей (WAN).

Для модулей SSD M.2 наиболее часто используются размеры 22мм (ширина) x30мм (длина), 22мм x 42мм, 22мм x 60мм, 22мм x 80мм и 22мм x 110мм. Карты имеют название, связанное с их размерами: Первые 2 цифры определяют ширину (у всех 22мм), а остальные цифры определяют длину от 30мм до 110мм. Для SSD M.2 существуют названия 2230, 2242, 2260, 2280 и 22110.

На рисунке ниже представлен 2,5-дюймовый SSD и SSD M.2 2242, 2260 и 2280:


Почему SSD M.2 имеют разную длину?


Есть две причины использования различных вариантов длины SSD M.2:

Различные длины позволяют использовать различные емкости накопителей SSD; чем длиннее накопитель, тем больше микросхем NAND можно в него установить вместе с контроллером и иногда с микросхемой памяти DRAM. Варианты длины 2230 и 2242 поддерживают 1-3 микросхемы NAND, а 2280 и 22110 поддерживают до 8 микросхем NAND, что позволяет создавать SSD емкостью до 1ТБ в самых больших форм-факторах M.2.
Размер разъема в системной плате может ограничивать размер M.2: Некоторые ноутбуки могут поддерживать M.2 для кэширования, однако имеют мало свободного места, в которое можно установить только SSD M.2 2242 (SSD M.2 2230 меньше по размеру, но в большинстве случаев не требуются там, где можно установить SSD M.2 2242). 

Например, если SSD M.2 используется в качестве кэш-памяти (с установленным на клиентских системах ПО Intel® Smart Response Technology (SRT)) или загрузочного накопителя ОС с низкой емкостью в ультрабуках или Chromebook, обычно применяются SSD M.2 2242.Если SSD M.2 используется в качестве первичного накопителя в ноутбуке или настольной системе, обычно применяются более длинные и емкие SSD M.2 2280.
Kingston представил SSD M.2 2280 SATA в июне 2014 года и планирует внедрять различные размеры в соответствии с потребностями рынка.

В чем разница между SSD M.2 SATA и M.2 PCIe?


M.2 - это физический форм-фактор.SATA и PCIe - это интерфейсы накопителей, основным различием является разная производительность и протоколы (языки), которыми "общаются" SSD M.2.

Спецификация M.2 разработана для использования интерфейсов SATA и PCIe в SSD.SSD M.2 SATA будут использовать тот же контроллер, который сейчас используется в стандартных 2,5-дюймовых SSD SATA.SSD M.2 PCIe будут использовать контроллер, специально разработанный для поддержки протокола PCIe.

SSD M.2 может поддерживать только один протокол, но в некоторых системах имеются разъемы M.2, поддерживающие SATA и PCIe.


Поддерживает ли SSD M.2 SATA и PCIe вместе?


Нет. SSD M.2 поддерживает либо SATA, либо PCIe, но не оба стандарта одновременно. Кроме того, разъемы системных плат разных производителей могут поддерживать либо SATA, либо PCIe, или, в некоторых случаях, оба протокола. Следует изучить руководство по системе, чтобы знать, какие технологии поддерживаются; в некоторых системных платах могут существовать разъемы, поддерживающие оба интерфейса, или ограниченные только SATA или PCIe.

Быстрее ли SSD M.2 PCIe, чем M.2 SATA?


Интерфейс PCIe быстрее, поскольку спецификация SATA 3.0 ограничена максимальной скоростью ~600МБ/с; 2 канала PCIe Gen 2 имеют скорость до 1000МБ/с, а 4 канала Gen 2 - до 2000МБ/с. Также существует новая технология PCIe Gen 3, которая станет более популярной в 2015 году, в ней 4 канала обеспечивают скорость до 4000МБ/с.

Нужен ли специальный драйвер для работы SSD M.2?


Почему нужно включать SSD M.2 в BIOS?
В некоторых случаях разъем SSD M.2 может делить каналы PCIe или порты SATA с другими устройствами на системной плате. Изучите документацию своей системной платы, поскольку при одновременном использовании обоих общих портов одно из устройств может отключиться.

Быстрее ли SSD M.2 SATA обычных 2.5-дюймовых SSD SATA или mSATA?


Производительность будет сравнимой; она также зависит от типа контроллера хост-системы, в которой используются SSD, а также от внутренней схемы и контроллера каждого SSD. Спецификация SATA 3.0 поддерживает до 600МБ/с в форм-факторах SSD 2,5-дюйма, mSATA или M.2.


Что произойдет при подключении SSD PCIe M.2 к порту SATA M.2, и наоборот?


Если хост-система не поддерживает протокол PCIe, SSD PCIe M.2 скорее всего не распознается BIOS и поэтому не будет совместим с системой. Аналогично, при установке SSD SATA M.2 в разъем, поддерживающий только SSD PCIe M.2, накопитель SSD SATA M.2 невозможно будет использовать.

Что произойдет, если подключить SSD PCIe x4 M.2 к порту, поддерживающему только скорости PCIe x2?


На такой системной плате SSD PCIe M.2 сможет работать только на скоростях PCIe x2 (2-канальная работа). В случае покупки системной платы с поддержкой скоростей PCIe x4 четырехканальный SSD M.2 сможет работать со скоростью, возможной в данной системе. Кроме того, существуют ограничения PCIe в системных платах, на которых общее количество каналов PCIe может быть превышено; четырехканальный SSD PCIe M.2 ограничивается до двух каналов или полностью отключается.


Что означают различные ключи на накопителях SSD M.2?


Спецификация M.2 предусматривает 12 типов ключей или прорезей на карте M.2 или в интерфейсе разъема; многие из них зарезервированы для использования в будущем:


Уже назначенные ключи M.2 (к SSD M.2 относятся только B и M)
Источник: All About M.2 SSDs, SNIA, June 2014.

Специально для SSD M.2 обычно используют 3 вида ключей:

  • B
  • M
  • B+M (на SSD M.2 есть оба ключа)

Различные типы ключей помечаются на концевых контактах (позолоченных) SSD M.2 или рядом с ним, а также на разъеме M.2.

На рисунке ниже представлены ключи SSD M.2 на SSD M.2 и совместимых разъемах M.2 с прорезями, позволяющими вставлять накопители в соответствующие разъемы:


Следует учесть, что SSD M.2 с ключом B имеют другое количество концевых контактов (6) по сравнению с SSD M.2 с ключом M (5); такая асимметричная схема позволяет избежать ошибок размещения SSD M.2 с ключом B в разъем M, и наоборот.


Что означают разные ключи?


SSD M.2 с концевыми контактами ключа B могут поддерживать протокол SATA и/или PCIe в зависимости от устройства, однако ограничены скоростью PCIe x2 (1000МБ/с) на шине PCIe.

SSD M.2 с концевыми контактами ключа M могут поддерживать протокол SATA и/или PCIe в зависимости от устройства и поддерживают скорость PCIe x4 (2000МБ/с) на шине PCIe, если хост-система также поддерживает режим x4.

SSD M.2 с концевыми контактами ключа B+M могут поддерживать протокол SATA и/или PCIe в зависимости от устройства, однако ограничены скоростью x2 на шине PCIe.

Подробнее

Какие конфигурации M.2 и разъемов несовместимы?


Ключ SSD M.2    Ключ B    Ключ M
Концевые контакты SSD    SSD edge connector - B Key    SSD edge connector - M Key
Несовместимые разъемы    Not Compatible Sockets - B Key    Not Compatible Sockets - M Key

В чем преимущества наличия ключа B+M на SSD M.2?


Ключи B+M на SSD M.2 обеспечивают перекрестную совместимость с различными системными платами, а также поддержкой соответствующего протокола SSD (SATA или PCIe). Хост-разъемы некоторых системных плат могут быть рассчитаны на подключение только SSD с ключами M или только с ключами B. SSD с ключами B+M предназначены для устранения этой проблемы; однако подключение SSD M.2 в разъем не гарантирует его работы, это зависит от общего протокола между SSD M.2 и системной платой.


Какие типы хост-разъемов SSD M.2 встречаются на системных платах?


Хост-разъемы M.2 могут быть основаны на ключе B или на ключе M. Они могут поддерживать как протокол SATA, так и протокол PCIe. И наоборот, они могут поддерживать только один из двух протоколов.

Если концевое контакты SSD имеют ключ B+M, они физически подходят к любому хост-разъему, однако необходимо изучить спецификацию системной платы/производителя системы, чтобы убедиться в совместимости протоколов.


Как узнать, какой длины SSD M.2 поддерживает системная плата?


Следует всегда изучать информацию производителя системной платы/системы для проверки поддерживаемых вариантов длины карт, однако большинство системных плат поддерживает 2260, 2280 и 22110. Многие системные платы имеют перемещаемый фиксирующий винт, позволяющий пользователю установить SSD M.2 2242, 2260, 2280 или даже 22100 . Объем пространства на системной плате ограничивает размер устанавливаемых в разъем и используемых SSD M.2.


Что означает "socket 1, 2 или 3"?


Различные типы разъемов являются частью спецификации и используются для поддержки специальных типов устройств в разъеме.

Socket 1 предназначен для Wi-Fi, Bluetooth®, NFC и WI Gig

Socket 2 предназначен для WWAN, SSD (кэш-память) и GNSS

Socket 3 предназначен для SSD (SATA и PCIe, скорость до x4)


Socket 2 поддерживает и WWAN, и SSD?


Если в системе есть и не используется Socket 2 для поддержки карты WWAN, его можно использовать для SSD M.2 (обычно компактного форм-фактора, например 2242), если он имеет ключ B. SSD M.2 SATA можно вставить в совместимые разъемы WWAN, если системная плата поддерживает его. Обычно используются SSD M.2 2242 малой емкости для кэширования вместе с 2,5-дюймовым жестким диском. В любом случае следует изучить документацию по системе, чтобы проверить поддержку M.2.


Возможно ли горячее подключение SSD M.2?


Нет, SSD M.2 не предназначены для горячего подключения. Установка и удаление SSD M.2 допускается только при отключенном питании системы.


Что такое односторонние и двухсторонние SSD M.2?


Для некоторых встраиваемых систем с ограниченным пространством спецификации M.2 предусматривают различную толщину SSD M.2 – 3 односторонних версии (S1, S2 и S3) и 5 двухсторонних версий (D1, D2, D3, D4 и D5). Некоторые платформы могут иметь определенные требования вследствие ограничений пространства под разъемом M.2, см. рисунок ниже (собственность LSI).


SSDM.2 Kingston соответствуют спецификациям двухсторонних M.2 и могут устанавливаться в большинство системных плат, совместимых с двухсторонними SSD M.2; обратитесь к своему торговому представителю, если вам требуются односторонние SSD для встраиваемых систем.


Что планируется в будущем?


SSD M.2 PCIe следующего поколения перейдут от использования старых драйверов AHCI, встроенных сейчас в операционные системы, к новой архитектуре, использующей новый хост-интерфейс Non-Volatile Memory Express (NVMe). NVMe с самого начала разрабатывался с поддержкой SSD на основе NAND (и, возможно, более новой энергонезависимой памяти) и обеспечивает еще более высокие уровни производительности. Предварительное производственное тестирование показывает, что его скорости в 4–6 раз выше, чем у современных SSD SATA 3.0.

Ожидается, что его начнут внедрять в 2015 году в корпоративной сфере, а затем перенесут на клиентские системы. Поскольку промышленность подготавливает экосистему для выпуска SSD NVMe, во многих операционных системах уже существуют бета-версии драйверов.