Важные характеристики сверхбыстрого интерфейса m.2

M.2 SATA SSD – компактная альтернатива

Интересной альтернативой для 2,5-дюймовых дисков SATA стали модели M.2 SATA. Такие диски намного меньше по размеру – чаще всего мы имеем дело с небольшой пластиной «M.2 2280» (размеры 22×80 мм), которая монтируется непосредственно в разъём M.2 на основной плате.

Преимущество этого решения – отсутствие запутанных проводов, но мы должны считаться с меньшим количеством доступных слотов (обычно один или два).

Как это выглядит с точки зрения производительности? Такие диски по-прежнему используют интерфейс SATA 6 Гбит/с, поэтому их производительность близка к 2,5-дюймовым аналогам – последовательная скорость передачи достигает 500-560 МБ/с, а количество случайных операций – до 90 000-100 000 IOPS.

Носители M.2 SATA могут быть спасением для компактных компьютеров и ноутбуков, где нет места для 2,5-дюймового накопителя. Однако, стоит помнить, что такие диски будут работать только в разъёме, который поддерживает интерфейс SATA или PCI-Express и SATA (они физически совместимы как с разъемами B, так и с разъёмами M, но стоит подтвердить совместимость в инструкциях к материнской плате или ноутбуку).

Диски с ключом B совместимы с разъемом B, диск с ключом M совместим с разъемом M, а диски с ключом B+M совместимы с обоими разъемами.

До недавнего времени также были доступны твердотельные накопители для разъема mSATA, но они были заменены на модели M.2 SATA.

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.

Околосокетное пространство

В данном случае речь именно о пространстве. При взгляде на любую материнскую плату в непосредственной близости от процессорного сокета видим незанятое место. Если там и расположены какие-либо элементы, то необходимо, чтобы они имели как можно меньшую высоту.

Нужно это для того, чтобы ничто не мешало установке процессорного кулера. А ведь он может быть весьма внушительных размеров, когда речь заходит об охлаждении мощных CPU. На плате есть четыре монтажных отверстия.

Т. к. процессорный кулер, порой, громоздок и тяжел, обычно на обратной стороне платы располагается увеличивающая механическую прочность металлическая пластина. Она не позволяет под весом кулера деформироваться плате в районе сокета. Иногда данная пластина бывает большой, выполняя заодно роль дополнительного элемента системы охлаждения.

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.

Интерфейсы подключения NVMe (M.2) SSD дисков

На момент написания статьи на рынке есть большое количество моделей SSD NVMe дисков с различными интерфейсами подключения, такими как SATA III (самый старый), PCI-E 2.0 x2, PCI-E 2.0 x4, PCI-E 3.0 x4, PCI-E 4.0 x4 (самый новый). И неподготовленному человеку довольно трудно понять, что значат все эти аббревиатуры и какая из них лучше. Поэтому постараемся ответить на этот вопросы как можно более простым языком. Ниже вы можете увидеть таблицу с теоретическими скоростями, которые позволяет достичь каждый из интерфейсов:

Как видно из таблицы, на текущий момент самым быстрым является интерфейс PCI-E 4.0 x4, т.к. он дает огромную скорость чтения и записи, а самым медленным SATA III.

Очень важно понимать, что для того, чтобы получить максимальную производительность, необходимо не только купить SSD NVMe с как можно более скоростным интерфейсом, но и материнская плата, на которую данный диск будет устанавливаться, должна поддерживать работу с NVMe дисками именного с этим интерфейсом (а также процессор). Потому что, если вы купите быстрый и дорогой диск с интерфейсом PCI-E 4.0 x4, а ваша материнская плата (купленная несколько лет назад) будет поддерживать лишь PCI-E 3.0 x4, то диск заработает, НО его скорость работы будет очень сильно ограничена из-за данного интерфейса и общая производительность будет сильно ниже, чем могла бы быть, если бы материнская плата поддерживала современный интерфейс подключения.

В каком сокете M.2 установить SSD, если они все одинаковые

Если ваша материнская плата имеет несколько разъемов M.2, и все они одинаковы, то у вас возникнут сомнения относительно того, какой из них следует установить SSD, чтобы иметь лучшую производительность. Учитывая, что в этом типе устройства температура обычно является проблемой, потому что на определенном уровне Терморегулирование , из-за чего SSD снижает свою производительность для сохранения целостности, в этом случае рекомендуется избегать основного разъема M.2, он расположен между первым PCI-Express и процессором, так как в этой области он будет быть «замкнутым» между двумя аппаратными компонентами, которые больше всего нагреваются в ПК.

Как вы можете видеть на изображении выше, есть некоторые доски, которые даже дают вам понять, что Вы должны использовать нижнюю розетку (в случае изображения, потому что в нижнем они поместили радиатор для этого типа твердотельных накопителей, а в верхнем нет), чтобы получить лучшую производительность, и именно потенциальная проблема с температурой делает этот сокет лучшим позиция.

На передней панели системного блока

На передней панели любого современного (и не очень) компьютера для удобства расположены несколько USB разъемов, а также вход для подключения наушников и микрофона — последний, обычно окрашен в розовый цвет. Но, как вы понимаете, эти разъемы сами по себе работать не будут, их необходимо подключить с помощью проводов к материнской плате. Для этого не ней предусмотрены контакты, которые подписаны соответствующим образом.

Те же манипуляции необходимо проделать и с аудио выходами (группа контактов «FP Audio» или «Front Panel Audio»), а так же с картридером — если он установлен на передней панели. Картридер — это крайне удобное устройство для чтения карт памяти и его нужно присоединить с помощью проводов к штырькам, предназначенным для подключения USB портов.

А еще на передней панели частенько можно встретить порт IEEE 1394 (FireWire), используемый для подключения цифровых устройств типа фото или видео камеры. И для него на материнской плате так же предусмотрены контакты, которые подписаны. Вообще, о том, куда что и как подключать — всегда пишут в инструкции к материнской плате, но, как видите, разобраться вполне реально и самому.

Ну вроде все (шучу), есть же еще кнопки включения\выключения компьютера и светодиодные индикаторы его работы. Для их подключения на материнской плате выделена особая область с контактами, расположенная ближе к нижней её части (рядом с батарейкой). Сразу оговорюсь, единого стандарта нет, поэтому вид и расположение этих контактов на каждой материнской плате может быть своим.

Итак, кнопка включения компьютера (Power) и кнопка перезагрузки (Reset) подключаются к материнской плате с помощью коннекторов Power switch и Reset switch — соответственно. С помощью похожих коннекторов подключается индикатор работы компьютера (Power Led) и индикатор загрузки жесткого диска (HDD Led). Выглядят эти коннекторы как небольшие пластмассовые «колодки» с двумя проводами (2 «пина»), один из них — плюс, другой — минус.

Существует два типа подключения (2 разновидности) контактных площадок на материнской плате, отведенных под кнопки и индикаторы фронтальной панели:

• широкое подключение — самый удобный вариант;
• малое подключение;
• вообще без надписей. Например, многие платы фирмы MSI вообще не указывают обозначения, и разобраться с подключением там можно лишь с помощью инструкции.

Технология NVMe – новый стандарт

Старые жесткие диски HDD и SSD для связи контроллера с операционной системой используют протокол AHCI. Так же, как интерфейс SATA, он был создан ещё во времена жестких дисков (HDD) и не в состоянии использовать максимум возможностей современных SSD.

Именно поэтому был создан протокол NVMe. Это технология, созданная с нуля, разрабатывалась с мыслью о быстрых полупроводниковых носителях будущего. Характеризуется малыми задержками и позволяет выполнять большее количество операций в секунду при меньшем использовании CPU.

Для того, чтобы воспользоваться носителем с поддержкой NVMe, необходима поддержка материнской платой стандарта UEFI.

Какую модель SSD выбрать?

Какой диск выбрать? Это зависит от ваших ожиданий, вашего оборудования и, конечно, доступного бюджета.

Если вы ищете самое дешевое решение, стоит выбрать 2,5-дюймовый диск SATA. Хотя такие модели не обеспечивают высочайшую производительность, их вполне достаточно для повседневных применений. 2,5-дюймовый носитель также применим для обновления старых конфигураций на основе жестких дисков. Носители M.2 SATA также относительно дешевы, но они имеют смысл только на небольших компьютерах и ноутбуках, где нет места для 2,5-дюймового накопителя.

Если у вас новый компьютер, вам следует рассмотреть возможность выбора SSD типа M.2 PCIe – такие конструкции не намного дороже, чем модели для SATA, но они предлагают гораздо лучшую производительность. Мы особенно рекомендуем этот тип носителей для профессионалов, которым требуется более быстрый доступ к файлам. На данный момент модели, использующие интерфейс PCI-Express 3.0, кажутся наиболее экономически выгодным выбором, но модели под PCI-Express 4.0 со временем станут более популярными.

Не забудьте убедиться, что диск совместим с вашим компьютером или ноутбуком, прежде чем покупать SSD M.2.

Преимущества выбора интерфейса M.2

Прежде всего, стоит упомянуть пропускную способность нового стандарта, которая значительно выше по сравнению с SATA III. Всё благодаря использованию разъёмов PCIe, с помощью которых накопители SSD M.2 обмениваются данными с материнской платой. Одним из них является разъем PCI Express или PCIe. В отличие от других разъемов PCI, PCIEe не является шиной, а напрямую подключен к самому контроллеру, то есть полосу пропускания не нужно разделять между несколькими устройствами, что влияет на скорость соединения.

Их конструкция, а также способ эксплуатации, позволяют справиться со многими проблемами, которые были характерны для предыдущих стандартов. В результате пропускная способность обсуждаемых дисков может варьироваться от 1 ГБ/с до 8 ГБ/с. Получение конкретных параметров зависит от количества поддерживаемых линий PCIe. Мы добьемся максимальной производительности при использовании моделей PCIe 3.0 x4.

Даже самые медленные твердотельные накопители M.2 работают быстрее, чем устройства, использующие стандарты SATA, поскольку они гарантируют пропускную способность 600 МБ/с. Всё это означает, что даже SSD-накопители, работающие в стандарте SATA III, не могут в полной мере продемонстрировать свои возможности.

Это, конечно, не все преимущества твердотельных накопителей M.2. Они также включают в себя:

• Компактный дизайн – твердотельные накопители M.2 определенно меньше, чем HDD диски или стандартные модели твердотельных накопителей. Благодаря этому, мы легко можем установить их прямо на материнскую плату
• Ускорение работы, в том числе на ноутбуках – интерфейс M.2 был создан не только для настольных компьютеров. Всё больше и больше ноутбуков используют этот тип решений, так что стандарт mSATA может утратить свою популярность
• Технология NVMe – протокол, созданный специально для интерфейса M.2. Благодаря этому задержка операций с диском была решительно ограничена, само устройство также может выполнять больше операций в секунду, минимизируя при этом нагрузку на процессор. В этом отношении технология NVMe намного эффективнее, чем протокол AHCI, используемый старыми жесткими дисками. Здесь стоит подчеркнуть, что NVMe поддерживается только материнскими платами, поддерживающими стандарт UEFI.
• Повышенная долговечность – мы можем говорить об этом для каждого SSD. В отличие от моделей с магнитными дисками, они не имеют движущихся частей. В результате намного более устойчивы к ударам и вибрациям

Конечно, мы не должны забывать, что разъем M.2 имеет свои недостатки. Прежде всего следует упомянуть высокую цену этого решения. Цена SSD-накопителя M.2 с разъёмом PCI-Express емкостью 512 ГБ составляет около 15000 рублей. В случае твердотельного накопителя SATA III мы заплатим около 10000 рублей, а диск HDD той же емкости обойдётся в сумму меньше 3000 рублей.

Это, конечно, минимальные цены, часто за SSD M.2 мы должны платить даже вдвое больше, чем за стандартную модель SSD. Разница в цене, конечно, будет постепенно уменьшаться, но вам нужно будет это сделать.

Следует упомянуть, что для того, чтобы модернизировать компьютер с помощью нового диска SSD, dы должны проверить, поддерживает ли ваша материнская плата стандарт M.2.

Здесь вы должны проверить, совместим ли новый диск с протоколами PCIe и SATA или только с PCIe. Если не позаботится об этом, система может вообще не обнаружить новый носитель. Однако, есть способ «адаптировать» диск M.2 к более старой материнской плате. Вы должны приобрести специальный адаптер, который поставляется в виде платы расширения – он подключается к разъёму PCIe.

Номенклатурное обозначение M.2 (NGFF) устройств

Type XX XX-XX-X-X*

Type XX XX-XX-X-X*

*

Например, SSD с обозначением 2280-D2-B-M можно расшифровать так: ширина – 22 мм, длина 80 мм, двусторонняя компоновка, элементы выступают на 1.35 мм сверху и снизу, подходит для установки в разъем с ключами B или M.

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

Разъемы M.2

Практически все современные материнские платы имеют как минимум один разъем M.2 для установки SSD накопителей соответствующего форм-фактора. На рассматриваемой сегодня Gigabyte Z390 Aorus Pro таких разъемов два, но может быть их три, и даже больше в некоторых топовых моделях, использующих специальную переходную плату.

Располагаться разъемы M.2 могут в разных частях, это зависит только от фантазии производителя. Бывает, что один из разъемов размещается на обратной стороне платы. У некоторых моделей материнок ASUS такой разъем расположен вертикально, что позволяет выиграть место за счет перпендикулярного по отношению к плоскости платы расположению накопителя. Насколько этот вариант удобен в пользовании – вопрос спорный.

О том, какой/какие интерфейсы поддерживаются каждым из разъемов, надо смотреть в спецификациях на материнскую плату. Разъемы могут быть универсальными, т. е. позволяют установить как SATA, так и PCIe накопители. Либо может использоваться только один интерфейс.

Также в описании на конкретную модель материнской платы указано, твердотельники какого размера получится установить. В модели, взятой для примера, в первом разъеме можно использовать любые SSD M.2 с размером от 2242 до 22110. Во втором – только до 2280. О том, чем отличаются накопители M.2 и что они из себя представляют, читайте в этом моем материале.

Вновь про линии PCI-E

Еще один важный момент – охлаждение накопителей в этих разъемах. Большинство материнских плат среднего и более высокого уровня уже имеют штатные радиаторы, и как показывают тестирования накопителей M.2, особенно с интерфейсом PCIe, нагрев – проблема, с которой приходится бороться.

Вернемся немного к линиям интерфейса PCI-E. Выше мы уже видели, что 7 линий были задействованы для разъемов PCI-E. В данном случае, если в нашу плату мы установим два накопителя PCIe x4, то нам потребуется еще 8 линий интерфейса, и таким образом, из имеющихся 24 15 уже будут заняты.

На этот момент тоже следует обращать внимание, на количество дополнительного оборудования, которое планируется использовать. Может оказаться, что вам не хватит ресурсов для подключения всего

Например, чипсет Intel B360 имеет всего 12 линий PCI-E 3.0.

Следует также упомянуть, что разъем M.2 используется не только для накопителей. Многие материнские платы снабжены беспроводным адаптером, или предусматривают возможность его установки. Для этого на плату ставят еще один M.2, который имеет ключ E и предназначен только для таких устройств. В данном случае плата поддержки модуля Wi-fi не имеет.

To boot or not to boot?

Самый распространенный вопрос про переходники KT015/KT016: можно ли его использовать для загрузки опе­ра­ци­он­ной системы? Другими словами — для системного диска. Ответ: ДА.

Но есть одно «но». Загрузкой операционной системы заведует UEFI. Если UEFI вашей платы умеет грузиться с NVMe-уст­рой­ст­ва, значит все ОК. Ведь любая плата с PCI Express шиной может быть оснащена твер­до­тель­ным на­ко­пи­те­лем, который ус­та­нав­ли­ва­ет­ся в PCIe-слот, и она обязана(!) с него загружаться. Если нет — нужно обновить код UEFI. Воз­мож­но, про­из­во­ди­тель ма­те­рин­ской пла­ты уже уст­ра­нил эту не­до­ра­бот­ку.

В данном контексте совершенно неважно, есть слот M.2 на плате или его нет. В на­шей тес­то­вой ла­бо­ра­то­рии NVMe-диск Trans­­cend MTE110S с кон­вер­то­ром KT015 отлично на материнской плате ASUS H110M-R

Важное замечание: на платах, стар­ту­ю­щих при по­мо­щи BIOS (не UEFI!), за­гру­зить­ся с адап­те­ра-пе­ре­ход­ни­ка мож­но толь­ко в том слу­чае, ес­ли это уме­ет де­лать сам SSD. На се­год­ня из­вес­тен толь­ко один на­ко­пи­тель, спо­соб­ный за­пус­кать опе­ра­ци­он­ную сис­те­му на ста­рых платах — это Sam­sung 950 PRO, уже сня­тый с про­из­вод­ст­ва

Legacy Boot с инициализацией MBR поддерживается NVMe-на­ко­пи­те­ля­ми с помощью собственного BIOS — PCI ROM по ти­пу SCSI BIOS. Если у SSD такая про­шив­ка на бор­ту пред­ус­мот­ре­на, за­груз­ка воз­мож­на. И толь­ко в слу­чае NVMe, опе­ра­ци­он­ка с SATA SSD стар­то­вать не бу­дет. По­хоже, что Sam­sung 950 PRO был по­след­ним, кто об­ла­дал дан­ной фун­к­ци­о­наль­но­стью

Крутой диск на любом компьютере

Еще несколько лет назад на каждом рабочем столе можно было найти жесткий диск HDD, шлейфы, шнуры и перемычки – предметы, известные каждому, кто самостоятельно дорабатывал или чинил компьютер.

Жесткие диски того времени использовали разъем и интерфейс ATA, который предлагал пропускную способность 133 МБ/сек. Несколько лет спустя дебютировал интерфейс SATA, который навсегда изменил мир носителей памяти.

SATA пережил три поколения, последний из которых используется и сегодня. Первый, то есть SATA 1, обеспечивает пропускную способность на уровне МБ/сек, SATA 2 позволяет достигать 300 МБ/сек, а SATA 3 – 600 МБ/сек.

Возможности [ править | править код ]

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). В виде модулей M.2 часто изготавливают быстрые и компактные твердотельные флеш-накопители (SSD). На разъём M.2 выводятся шины PCI Express 3.0, Serial ATA 3.0 и USB 3.0 (включая обратную совместимость с USB 2.0). Спецификация SATA 3.2 по состоянию на август 2013 определила формат «SATA M.2» для носителей информации .

В составе M.2 реализован PCI Express 4x (4 линии) и один порт SATA 3.0 со скоростью до 6 Гбит/с, поэтому в форм-факторе M.2 могут быть реализованы как устройства PCI Express, так и накопители SATA. Используется стандартный PCI Express без каких-либо дополнительных слоёв абстракции . Группа PCI-SIG выпустила спецификацию M.2 версии 1.0 в декабре 2013 года .

Для карт 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.