stringtranslate.com

М.2

Сравнение размеров твердотельного накопителя mSATA (слева) и твердотельного накопителя M.2 2242 (справа)

M.2 , произносится как m точка два [1] и ранее известный как форм-фактор следующего поколения ( NGFF ), представляет собой спецификацию для внутренних плат расширения компьютера и связанных с ними разъемов. M.2 заменяет стандарт Mini SATA ( mSATA ) и стандарт Mini PCIe ( mPCIe ). Используя более гибкую физическую спецификацию, M.2 позволяет использовать модули различной ширины и длины, что в сочетании с наличием более продвинутых функций интерфейса делает M.2 более подходящим, чем mSATA, в целом для твердотельных накопителей , особенно в небольших устройствах. например, ультрабуки и планшеты . [2] [3] [4]

Интерфейсы компьютерной шины , предоставляемые через разъем M.2, — это PCI Express x4 (до четырех линий ), Serial ATA 3.0 и USB 3.0 (один логический порт для каждого из двух последних). Производитель хоста или модуля M.2 должен выбрать, какие интерфейсы будут поддерживаться, в зависимости от желаемого уровня поддержки хоста и типа модуля. Различные насечки на разъеме M.2 обозначают различные назначения и возможности как хостов, так и модулей M.2, а также предотвращают вставку модулей M.2 в несовместимые разъемы хоста. [2] [3] [5]

Спецификация M.2 поддерживает NVM Express (NVMe) в качестве интерфейса логического устройства для твердотельных накопителей M.2 PCI Express , а также поддерживает устаревший расширенный интерфейс хост-контроллера (AHCI) на уровне логического интерфейса. Хотя поддержка AHCI обеспечивает обратную совместимость на программном уровне с устаревшими устройствами SATA и устаревшими операционными системами , NVM Express предназначен для полного использования возможностей высокоскоростных устройств хранения данных PCI Express для параллельного выполнения множества операций ввода-вывода . [2] : 14  [6]

Функции

Общий обзор архитектуры программного обеспечения SATA Express , который также применим к M.2. [2] : 14  Он поддерживает как устаревшие устройства хранения данных SATA, так и PCI Express, с AHCI и NVMe в качестве интерфейсов логических устройств. [6] : 4 

Модули M.2 могут объединять несколько функций, включая следующие классы устройств: Wi-Fi , Bluetooth , спутниковая навигация , связь ближнего радиуса действия (NFC), цифровое радио , WiGig , беспроводная глобальная сеть (WWAN) и твердотельные накопители (SSD). . [7] Спецификация SATA версии 3.2 в золотой версии от августа 2013 года стандартизирует M.2 как новый формат для устройств хранения данных и определяет его аппаратную схему. [2] : 12  [8] Шины, доступные через разъем M.2, включают PCI Express (PCIe) 3.0 и новее, Serial ATA (SATA) 3.0 и USB  3.0; все эти стандарты обратно совместимы .

Спецификация M.2 обеспечивает до четырех линий PCI Express и один логический порт SATA 3.0 (6 Гбит/с) и предоставляет их через один и тот же разъем, поэтому устройства хранения данных PCI Express и SATA могут существовать в виде модулей M.2. . Открытые линии PCI Express обеспечивают чистое соединение PCI Express между хостом и устройством хранения данных без дополнительных уровней абстракции шины . [9] Спецификация PCI-SIG M.2 в версии 1.0 по состоянию на декабрь 2013 г. содержит подробные спецификации M.2. [2] : 12  [10]

Интерфейсы хранения данных

Доступны три варианта интерфейсов логических устройств и наборов команд, используемых для взаимодействия с устройствами хранения данных M.2, которые можно использовать в зависимости от типа устройства хранения данных M.2 и доступной поддержки операционной системы : [2] : 14  [6] [9]

Устаревший SATA
Используется для твердотельных накопителей SATA и подключается через драйвер AHCI и устаревший порт SATA 3.0 (6 Гбит/с), доступный через разъем M.2.
PCI Express с использованием AHCI
Используется для твердотельных накопителей PCI Express и взаимодействует через драйвер AHCI и предоставляет линии PCI Express, обеспечивая обратную совместимость с широкой поддержкой SATA в операционных системах за счет снижения производительности. AHCI был разработан, когда целью адаптера главной шины (HBA) в системе было соединение подсистемы ЦП/памяти с гораздо более медленной подсистемой хранения данных, основанной на вращающихся магнитных носителях ; в результате AHCI имеет некоторую неэффективность при применении к SSD-устройствам, которые ведут себя скорее как оперативная память , чем как вращающийся носитель.
PCI Express с использованием NVMe
Используется для твердотельных накопителей PCI Express и подключается через драйвер NVMe и предоставляет линии PCI Express в качестве высокопроизводительного и масштабируемого интерфейса хост-контроллера, разработанного и оптимизированного специально для взаимодействия с твердотельными накопителями PCI Express. NVMe был разработан с нуля с учетом низкой задержки и улучшенного параллелизма твердотельных накопителей PCI Express и дополняет параллелизм современных процессоров , платформ и приложений. На высоком уровне основные преимущества NVMe перед AHCI связаны со способностью NVMe использовать параллелизм в аппаратном и программном обеспечении хоста, основанном на его конструктивных преимуществах, которые включают передачу данных с меньшим количеством этапов, большую глубину очередей команд и более эффективную обработку прерываний .

Форм-факторы и кодирование

Выемки M.2 в положениях B и M; также видно смещение контактов на разных сторонах модуля M.2. [11]
Твердотельный накопитель M.2 2230 шириной 22 мм и длиной 30 мм с ключом в положении M и картой microSD сверху для масштабирования. Большой чип модуля M.2 представляет собой однокристальный твердотельный накопитель, соответствующий форм-фактору массива шариковых решеток M.2 1620 (BGA).
На рисунке показаны размеры некоторых твердотельных накопителей M.2. Обратите внимание, что первые две цифры относятся к ширине в мм, а остальные цифры относятся к длине в мм, так что твердотельный накопитель M.2 размера 2242 имеет размеры 22 x 42 мм. Слоты M.2 на материнских платах и ​​других устройствах поддерживают не все размеры твердотельных накопителей M.2. [12]

Стандарт M.2 основан на стандарте mSATA , в котором используется существующий форм-фактор и разъем PCI Express Mini Card (Mini PCIe) . M.2 добавляет возможность использования печатных плат (PCB) большего размера, что позволяет использовать более длинные модули и двусторонние компоненты. Следовательно, модули SSD M.2 могут обеспечить вдвое большую емкость хранилища, занимаемую устройством mSATA. [2] : 20, 22–23  [4] [13]

Модули M.2 имеют прямоугольную форму, с краевым разъемом на одной стороне и полукруглым монтажным отверстием в центре противоположной стороны. Краевой разъем имеет 75 позиций и до 67 контактов с шагом 0,5 мм и смещением контактов на противоположных сторонах печатной платы друг от друга. Каждый контакт разъема рассчитан на напряжение до 50  В и 0,5  А , а сам разъем рассчитан на 60 циклов соединения. [14] : 6  Однако многие слоты M.2 (Socket 1, 2 и 3), имеющиеся на материнских платах, обеспечивают питание только до 3,3 В. [15] [16] [17]

Стандарт M.2 допускает ширину модуля 12, 16, 22 и 30 мм и длину 16, 26, 30, 38, 42, 60, 80 и 110 мм. Первоначальная линейка имеющихся в продаже плат расширения M.2 имеет ширину 22 мм и разную длину: 30, 42, 60, 80 и 110 мм. [3] [5] [14] [18] Коды размеров модулей M.2 содержат как ширину, так и длину конкретного модуля; например, «2242» в качестве кода модуля означает, что модуль имеет ширину 22 мм и длину 42 мм, а «2280» обозначает модуль шириной 22 мм и длиной 80 мм.

Модуль M.2 устанавливается в ответный разъем на печатной плате хоста, и один монтажный винт фиксирует модуль на месте. Компоненты могут быть установлены на любой стороне модуля, при этом фактический тип модуля ограничивает толщину компонентов; максимально допустимая толщина компонентов — 1,5 мм с каждой стороны, толщина печатной платы — 0,8 мм ± 10% . [10] Для односторонних и двусторонних модулей M.2 используются разные разъемы на стороне хоста, обеспечивающие разное пространство между платой расширения M.2 и печатной платой хоста. [4] [5] [14] Печатные платы на хостах обычно рассчитаны на установку модулей M.2 разной длины. Это означает, что разъемы, способные принимать более длинные модули M.2, обычно также допускают более короткие модули, обеспечивая разные положения для них. крепежный винт. [19] [20]

Разъем M.2 на материнской плате (виден в левом верхнем углу изображения). Розетка имеет ключ в положении M и обеспечивает два положения для монтажного винта, позволяя использовать модули M.2 типоразмеров 2260 и 2280.

На печатной плате модуля M.2 предусмотрен 75-контактный краевой разъем; в зависимости от типа модуля некоторые положения штифтов удаляются, чтобы образовать одну или несколько канавок для ключей. Разъемы (розетки) M.2 на стороне хоста могут занимать одну или несколько позиций сопрягаемых клавиш, определяя тип модулей, принимаемых хостом; По состоянию на апрель 2014 г. разъемы на стороне хоста доступны только с одним заполненным положением ответного ключа (B или M). [5] [14] [11] Кроме того, разъемы M.2 с ключами для SATA или двух линий PCI Express (PCIe ×2) называются «конфигурацией сокета 2» или «сокетом 2», а разъемы с ключами для четырех линий PCI. Экспресс-линии (PCIe ×4) называются «конфигурацией сокета 3» или «сокетом 3». [2] : 15  [24]

Например, модули M.2 с двумя вырезами в положениях B и M используют до двух линий PCI Express и одновременно обеспечивают более широкую совместимость, тогда как модули M.2 только с одним вырезом в положении M используют до четырех линий PCI. Экспресс-полосы; оба примера могут также предоставлять устройства хранения данных SATA. Аналогичная кодировка применяется к модулям M.2, которые используют предусмотренное соединение USB 3.0. [5] [11] [25]

Различные типы модулей M.2 обозначаются с использованием схем наименования «WWLL-HH-KK» или «WWLL-HH-K», в которых «WW» и «LL» указывают ширину и длину модуля в миллиметрах соответственно. Часть «HH» в закодированной форме указывает, является ли модуль односторонним или двусторонним, а также максимально допустимую толщину установленных компонентов; возможные значения перечислены в правой таблице выше. Кодировка модуля определяется частью «KK» в закодированной форме с использованием идентификаторов ключей из левой таблицы выше; его также можно указать только как «K», если модуль имеет только один шпоночный паз. [5] [14]

Помимо модулей с разъемами, стандарт M.2 также включает возможность постоянной пайки односторонних модулей. [14]

Альтернативные стандарты

Компания Samsung представила новый форм-фактор под названием Next Generation Small Form Factor (NGSFF), также известный как NF1 или M.3, который может заменить U.2 в серверных приложениях. [26] [27]

JEDEC JESD233 — это еще одна спецификация под названием Crossover Flash Memory (XFM) для встроенных и съемных устройств памяти XFM (XFMD). Целью компании является замена форм-фактора M.2 на форм-фактор значительно меньшего размера (также называемый XT2), чтобы его также можно было разработать как альтернативу паяной памяти. XFM Express использует логический интерфейс NVMe поверх физического интерфейса PCI Express . [28] [29]

Галерея

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Гиллис, Александр С. (июль 2021 г.). «Определение: SSD M.2». ТехТаржет . Проверено 24 февраля 2022 г.
  2. ^ abcdefghi Хэнди, Джим; Танги, Джон; Мэй, Джарен; Акерсон, Дэвид; Ким, Иден; Кофлин, Том (20 сентября 2014 г.). «Веб-трансляция SNIA: все о твердотельных накопителях M.2» (PDF) . СНИА . Проверено 15 июля 2015 г.
  3. ^ abc «Карта SATA M.2». САТА-ИО . Проверено 14 сентября 2013 г.
  4. ^ abc Кирнин, Марк. «Что такое M.2? Новый интерфейс и форм-фактор компактных твердотельных накопителей в ноутбуках и настольных компьютерах». compreviews.about.com . Проверено 15 июля 2015 г.
  5. ^ abcdefgh «Введение в разъем M.2 (NGFF)» (PDF) . ПОСЕЩАТЬ . Архивировано из оригинала (PDF) 3 февраля 2014 года . Проверено 17 января 2014 г.
  6. ^ abc Ландсман, Дэйв (9 августа 2013 г.). «AHCI и NVMe как интерфейсы для устройств SATA Express – обзор» (PDF) . САТА-ИО . Проверено 15 июля 2015 г.
  7. ^ «Часто задаваемые вопросы по SATA-IO: что такое карта M.2 и каков статус спецификации?» (PDF) . САТА-ИО . 8 августа 2013 г. с. 2 . Проверено 15 июля 2015 г.
  8. ^ «Serial ATA, версия 3.2 (Золотая версия)» (PDF) . ЗнанияТек . САТА-ИО . 7 августа 2013 г. стр. 194–209. Архивировано из оригинала (PDF) 27 марта 2014 года . Проверено 15 июля 2015 г.
  9. ^ Аб Вассенберг, Пол (19 июня 2013 г.). «SATA Express: клиентское хранилище PCIe» (PDF) . САТА-ИО . Проверено 2 октября 2013 г.
  10. ^ ab «Спецификация PCI Express M.2, версия 1.0» . PCI-SIG . 2013 . Проверено 14 декабря 2013 г.
  11. ^ abc Маршалл Р. (7 апреля 2014 г.). «Покупка твердотельного накопителя M.2? Как определить, что есть что?». Республика геймеров . Асус. Архивировано из оригинала 27 апреля 2014 года . Проверено 28 апреля 2014 г.
  12. ^ «Какой SSD совместим с PS5?». Игровая консоль 101. 29 марта 2023 г. Проверено 2 апреля 2023 г.
  13. ^ «Часто задаваемые вопросы M.2» . Кингстон Технология . Проверено 15 июля 2015 г.
  14. ^ abcdefgh «Краткое справочное руководство M.2 (NGFF)» (PDF) . Тайко Электроникс . Проверено 16 ноября 2013 г.
  15. ^ https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Viking%20PDFs/PSFNP5xxxx5xxx_C.pdf
  16. ^ https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN13049.pdf .
  17. ^ https://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/product-specifications/ssd-530-m2-specification.pdf
  18. ↑ Муджтаба, Хасан (2 июля 2013 г.). «Твердотельные накопители Intel серии 530 поступят на следующей неделе — с интерфейсом NGFF M.2» . Wccftech . Проверено 14 сентября 2013 г.
  19. ^ «Базовый твердотельный накопитель M2P4S M.2 (NGFF) PCIe к адаптеру PCIe ×4» . Аппаратные средства . 14 февраля 2014 года . Проверено 22 июня 2014 г.
  20. ↑ Бурек, Джон (14 апреля 2015 г.). «Руководство на 2015 год: лучшие твердотельные накопители M.2». Компьютерный покупатель . Проверено 15 июля 2015 г.
  21. ^ «Интерфейс SMBus для SSD Socket 2 и Socket 3 (уведомление о технических изменениях PCI-SIG)» (PDF) . PCI-SIG . 11 августа 2014 г. с. 2. Архивировано из оригинала (PDF) 14 июля 2015 года . Проверено 5 августа 2015 г.
  22. ^ «Как отличить карты M.2» . Делл . Проверено 24 марта 2020 г.
  23. ^ «Спецификация PCI Express M.2, версия 1.0» (PDF) . PCI-SIG . 1 ноября 2013 г. с. 23. Архивировано из оригинала (PDF) 18 января 2021 года . Проверено 13 июня 2020 г.
  24. ^ Чжан, Джек; Лян, Марк (4 июля 2015 г.). «Твердотельные накопители на базе NVM Express: преодолевая пропасть, становясь мейнстримом» (PDF) . Интел . п. 39 . Проверено 27 августа 2015 г.
  25. ↑ Токар, Лес (24 ноября 2013 г.). «Понимание стандартизации твердотельных накопителей M.2 NGFF (или ее отсутствия)». Обзор SSD . Проверено 28 апреля 2014 г.
  26. ^ Хензель, Мартин; Грефен, Райнер (27 июля 2018 г.). «Был ли синд NF1, M.3 и NGSFF?». StorageInsider (на немецком языке). Коммуникационная группа Фогель. Архивировано из оригинала 10 июля 2022 года . Проверено 10 июля 2022 г.
  27. ^ «Твердотельный накопитель NF1 | Samsung Semiconductor» . Samsung . Архивировано из оригинала 2 октября 2020 года.
  28. ↑ Ли, Мэтью (28 августа 2021 г.). «Подвиньтесь к M.2, вот и спецификация памяти XFM — и, если повезет, она тоже может заменить паяную память». ТехСпот . Архивировано из оригинала 10 июля 2022 года . Проверено 10 июля 2022 г.
  29. ↑ Лю, Чжие (6 августа 2019 г.). «Toshiba представляет форм-фактор XFMEXPRESS для твердотельных накопителей NVMe». Аппаратное обеспечение Тома . Проверено 10 июля 2022 г.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с M.2 .