stringtranslate.com

М.2

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

M.2 , произносится как «м точка два» [1] и ранее был известен как форм-фактор следующего поколения ( NGFF ), — это спецификация для внутренних карт расширения компьютера и связанных с ними разъемов. M.2 заменяет стандарт Mini SATA ( mSATA ) и стандарт Mini PCIe ( mPCIe ) (именно так он получил сокращенное название M точка 2 от Mini SATA 2). Используя более гибкую физическую спецификацию, M.2 допускает различную ширину и длину модулей, что в сочетании с наличием более продвинутых функций сопряжения делает M.2 более подходящим, чем mSATA в целом, для твердотельных накопителей , особенно в небольших устройствах, таких как ультрабуки и планшеты . [2] [3] [4]

Интерфейсы компьютерной шины , предоставляемые через разъем M.2, — это PCI Express x4 (до четырех полос ), Serial ATA 3.0 и USB 3.0 (один логический порт для каждого из последних двух). Выбор поддерживаемых интерфейсов остается за производителем хоста или модуля M.2 в зависимости от желаемого уровня поддержки хоста и типа модуля. Различные выемки для ключей разъема M.2 обозначают различные цели 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 логического интерфейса устройства для твердотельных накопителей M.2 PCI Express , в дополнение к поддержке устаревшего интерфейса Advanced Host Controller Interface (AHCI) на уровне логического интерфейса. В то время как поддержка AHCI обеспечивает обратную совместимость на уровне программного обеспечения с устаревшими устройствами SATA и устаревшими операционными системами , NVM Express разработан для полного использования возможностей высокоскоростных устройств хранения PCI Express для выполнения множества операций ввода-вывода параллельно . [2] : 14  [6]

Функции

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

Модули M.2 могут интегрировать несколько функций, включая следующие классы устройств: Wi-Fi , Bluetooth , спутниковую навигацию , беспроводную связь ближнего действия (NFC), цифровое радио , WiGig , беспроводную глобальную сеть (WWAN) и твердотельные накопители (SSD). [7] Спецификация SATA версии 3.2 в ее золотой редакции по состоянию на август 2013 года стандартизирует M.2 как новый формат для устройств хранения данных и определяет его аппаратную компоновку. [2] : 12  [8] Шины, доступные через разъем M.2, включают PCI Express (PCIe) 3.0 и более новые, 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 как устройства хранения PCI Express, так и SATA могут существовать в форме модулей M.2. Открытые линии PCI Express обеспечивают чистое соединение PCI Express между хостом и устройством хранения без дополнительных уровней абстракции шины . [9] Спецификация PCI-SIG M.2 в своей редакции 1.0 по состоянию на декабрь 2013 года содержит подробные спецификации M.2. [2] : 12  [10]

Интерфейсы хранения

Для интерфейсов логических устройств и наборов команд, используемых для взаимодействия с устройствами хранения данных M.2, доступны три варианта, которые могут использоваться 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 , а также предоставляет линии PCI Express, обеспечивая обратную совместимость с широко распространенной поддержкой SATA в операционных системах за счет снижения производительности. AHCI был разработан, когда целью адаптера хост-шины (HBA) в системе было соединение подсистемы ЦП/памяти с гораздо более медленной подсистемой хранения на основе вращающихся магнитных носителей ; в результате AHCI имеет некоторые присущие ему неэффективности при применении к твердотельным накопителям, которые ведут себя скорее как ОЗУ , чем как вращающиеся носители.
PCI Express с использованием NVMe
Используется для твердотельных накопителей PCI Express и взаимодействует через драйвер NVMe и предоставляет линии PCI Express, как высокопроизводительный и масштабируемый интерфейс хост-контроллера, разработанный и оптимизированный специально для взаимодействия с твердотельными накопителями PCI Express. NVMe был разработан с нуля, извлекая выгоду из низкой задержки и улучшенного параллелизма твердотельных накопителей PCI Express и дополняя параллелизм современных процессоров , платформ и приложений. На высоком уровне основные преимущества NVMe по сравнению с AHCI связаны со способностью NVMe использовать параллелизм в аппаратном и программном обеспечении хоста, основанном на преимуществах его конструкции, которые включают передачу данных с меньшим количеством этапов, большую глубину очередей команд и более эффективную обработку прерываний .

Форм-факторы и шифрование

Выемки для ключей M.2 в позициях B и M; также видно смещение штифтов на разных сторонах модуля M.2. [11]
M.2 2230 SSD, шириной 22 мм и длиной 30 мм, с ключом в положении M и картой microSD сверху для масштаба. Большой чип на модуле M.2 представляет собой одночиповый SSD, соответствующий форм-фактору M.2 1620 ball grid array (BGA).
Примеры размеров твердотельных накопителей M.2. Первые две цифры номера размера обозначают ширину, а остальные цифры — длину в миллиметрах; твердотельный накопитель M.2 размера 2242 имеет размеры 22 мм x 42 мм. Слоты M.2 на материнских платах и ​​других устройствах могут не поддерживать все размеры твердотельных накопителей. [12]

Стандарт M.2 основан на стандарте mSATA , который использует существующий форм-фактор и разъем PCI Express Mini Card (Mini PCIe) . M.2 добавляет возможность использования более крупных печатных плат (PCB), позволяя использовать более длинные модули и двухстороннюю установку компонентов. Следовательно, модули M.2 SSD могут обеспечить вдвое большую емкость хранения в пределах площади устройства mSATA. [2] : 20, 22–23  [4] [13]

Модули M.2 имеют прямоугольную форму с краевым разъемом с одной стороны и полукруглым монтажным отверстием в центре противоположного края. Краевой разъем имеет 75 позиций с 67 контактами, используя шаг 0,5 мм и смещая контакты на противоположных сторонах печатной платы друг относительно друга. Каждый контакт на разъеме рассчитан на напряжение до 50  В и 0,5  А , в то время как сам разъем рассчитан на 60 циклов сопряжения. [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 модулей 12, 16, 22 и 30 мм и длину 16, 26, 30, 38, 42, 60, 80 и 110 мм. Первоначальная линейка коммерчески доступных карт расширения M.2 имеет ширину 22 мм с различной длиной 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» как код модуля означает, что модуль имеет ширину 22 мм и длину 42 мм, в то время как «2280» обозначает модуль шириной 22 мм и длиной 80 мм.

Модуль M.2 устанавливается в ответный разъем, предоставляемый печатной платой хоста, и один крепежный винт закрепляет модуль на месте. Компоненты могут быть установлены с любой стороны модуля, при этом фактический тип модуля ограничивает толщину компонентов; максимально допустимая толщина компонентов составляет 1,5 мм с каждой стороны, а толщина печатной платы составляет 0,8 мм ± 10% . [10] Для одно- и двухсторонних модулей M.2 используются различные разъемы на стороне хоста, обеспечивающие разное количество пространства между картой расширения M.2 и печатной платой хоста. [4] [5] [14] Печатные платы на хостах обычно рассчитаны на прием модулей M.2 различной длины, что означает, что гнезда, способные принимать более длинные модули M.2, обычно также принимают более короткие, обеспечивая различные положения для крепежного винта. [19] [20]

Гнездо M.2 на материнской плате , видимое в верхней левой части изображения. Гнездо имеет ключ в положении M и обеспечивает два положения для крепежного винта, принимая размеры 2260 и 2280 модулей M.2.

Печатная плата модуля M.2 обеспечивает 75-позиционный краевой разъем; в зависимости от типа модуля, некоторые позиции контактов удаляются, чтобы представить одну или несколько выемок для ключа. Разъемы M.2 на стороне хоста (сокеты) могут занимать одну или несколько позиций сопряжения ключей, определяя тип модулей, принимаемых хостом; по состоянию на апрель 2014 года разъемы на стороне хоста доступны только с одной занятой позицией сопряжения ключей (B или M). [5] [14] [11] Кроме того, разъемы M.2, имеющие ключ для SATA или двух линий PCI Express (PCIe ×2), называются «конфигурацией сокета 2» или «сокетом 2», в то время как разъемы, имеющие ключ для четырех линий PCI Express (PCIe ×4), называются «конфигурацией сокета 3» или «сокетом 3». [2] : 15  [24]

Например, модули M.2 с двумя выемками в позициях B и M используют до двух линий PCI Express и обеспечивают более широкую совместимость одновременно, в то время как модули M.2 только с одной выемкой в ​​позиции M используют до четырех линий PCI Express; оба примера могут также предоставлять устройства хранения SATA. Подобная кодировка применяется к модулям M.2, которые используют предоставленное подключение USB 3.0. [5] [11] [25]

Различные типы модулей M.2 обозначаются с помощью схем именования "WWLL-HH-KK" или "WWLL-HH-K", в которых "WW" и "LL" указывают ширину и длину модуля в миллиметрах соответственно. Часть "HH" указывает в закодированной форме, является ли модуль односторонним или двухсторонним, а также максимально допустимую толщину монтируемых компонентов; возможные значения перечислены в правой таблице выше. Ключевое слово модуля указывается 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 ключевой паз. [5] [14]

Помимо модулей с разъемами, стандарт M.2 также включает возможность использования постоянно припаянных односторонних модулей. [14]

Альтернативные стандарты

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, называемая Crossover Flash Memory (XFM) для XFM Embedded and Removable Memory Devices (XFMD). Она нацелена на замену форм-фактора M.2 на значительно меньший (также называемый XT2), чтобы его можно было также разработать в качестве альтернативы запаянной памяти. XFM Express использует логический интерфейс NVMe поверх физического интерфейса PCI Express . [28] [29]

Галерея

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Джиллис, Александр С. (июль 2021 г.). «Определение: M.2 SSD». TechTarget . Получено 24 февраля 2022 г. .
  2. ^ abcdefghi Handy, Jim; Tanguy, Jon; May, Jaren; Akerson, David; Kim, Eden; Coughlin, Tom (20 сентября 2014 г.). "SNIA Webcast: All About M.2 SSDs" (PDF) . SNIA . Получено 15 июля 2015 г. .
  3. ^ abc "SATA M.2 Card". SATA-IO . Получено 14 сентября 2013 г. .
  4. ^ abc Кирнин, Марк. "Что такое M.2? Новый интерфейс и форм-фактор для компактных SSD-накопителей в ноутбуках и настольных компьютерах". compreviews.about.com . Архивировано из оригинала 15 июля 2015 г. . Получено 15 июля 2015 г. .
  5. ^ abcdefgh "M.2 Connector (NGFF) Introduction" (PDF) . ATTEND . Архивировано из оригинала (PDF) 3 февраля 2014 г. . Получено 17 января 2014 г. .
  6. ^ abc Landsman, Dave (9 августа 2013 г.). "AHCI и NVMe как интерфейсы для устройств SATA Express – обзор" (PDF) . SATA-IO . Получено 15 июля 2015 г. .
  7. ^ "SATA-IO FAQ: Что такое карта M.2 и каков статус спецификации?" (PDF) . SATA-IO . 8 августа 2013 г. стр. 2 . Получено 15 июля 2015 г. .
  8. ^ "Serial ATA Revision 3.2 (Gold Revision)" (PDF) . KnowledgeTek . SATA-IO . 7 августа 2013 г. стр. 194–209. Архивировано из оригинала (PDF) 27 марта 2014 г. Получено 15 июля 2015 г.
  9. ^ ab Wassenberg, Paul (19 июня 2013 г.). "SATA Express: PCIe Client Storage" (PDF) . SATA-IO . Получено 2 октября 2013 г. .
  10. ^ ab "Спецификация PCI Express M.2, версия 1.0". PCI-SIG . 2013 . Получено 14 декабря 2013 .
  11. ^ abc Marshall R. (7 апреля 2014 г.). "Buying an M.2 SSD? How to tell which is which?". Republic of Gamers . ASUS. Архивировано из оригинала 27 апреля 2014 г. Получено 28 апреля 2014 г.
  12. ^ «Какой SSD совместим с PS5?». Игровая консоль 101. 29 марта 2023 г. Получено 2 апреля 2023 г.
  13. ^ "M.2 Frequently Asked Questions". Kingston Technology . Получено 15 июля 2015 г.
  14. ^ abcdefgh "M.2 (NGFF) Краткое справочное руководство" (PDF) . Tyco Electronics . Получено 16 ноября 2013 г. .
  15. ^ https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Viking%20PDFs/PSFNP5xxxx5xxx_C.pdf [ пустой URL-адрес PDF ]
  16. ^ https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN13049.pdf [ пустой URL-адрес PDF ]
  17. ^ https://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/product-specifications/ssd-530-m2-specification.pdf [ пустой URL-адрес PDF ]
  18. ^ Mujtaba, Hassan (2 июля 2013 г.). "Intel SSD 530 Series Arriving Next Week – Feature NGFF M.2 Interface". Wccftech . Получено 14 сентября 2013 г. .
  19. ^ "M2P4S M.2 (NGFF) PCIe base SSD to PCIe ×4 Adapter". HW Tools . 14 февраля 2014 . Получено 22 июня 2014 .
  20. ^ Burek, John (14 апреля 2015 г.). "Руководство 2015 года: лучшие твердотельные накопители M.2". Computer Shopper . Архивировано из оригинала 28 декабря 2015 г. Получено 15 июля 2015 г.
  21. ^ "Интерфейс SMBus для SSD Socket 2 и Socket 3 (уведомление об изменениях в конструкции PCI-SIG)" (PDF) . PCI-SIG . 11 августа 2014 г. стр. 2. Архивировано из оригинала (PDF) 14 июля 2015 г. Получено 5 августа 2015 г.
  22. ^ "Как различить различия между картами M.2". Dell . Получено 24 марта 2020 г. .
  23. ^ "Спецификация PCI Express M.2, редакция 1.0" (PDF) . PCI-SIG . 1 ноября 2013 г. стр. 23. Архивировано из оригинала (PDF) 18 января 2021 г. . Получено 13 июня 2020 г. .
  24. ^ Чжан, Джек; Лян, Марк (4 июля 2015 г.). "Твердотельные накопители на базе NVM Express: преодоление пропасти, выход на массовый рынок" (PDF) . Intel . стр. 39. Архивировано из оригинала (PDF) 5 июня 2016 г. . Получено 27 августа 2015 г. .
  25. ^ Токар, Лес (24 ноября 2013 г.). «Понимание стандартизации M.2 NGFF SSD (или ее отсутствия)». Обзор SSD . Получено 28 апреля 2014 г.
  26. ^ Хензель, Мартин; Грефен, Райнер (27 июля 2018 г.). «Was sind NF1, M.3 und NGSFF?». StorageInsider (на немецком языке). Vogel Communications Group. Архивировано из оригинала 10 июля 2022 г. . Получено 10 июля 2022 г. .
  27. ^ "NF1 SSD | Samsung Semiconductor". Samsung . Архивировано из оригинала 2 октября 2020 г.
  28. ^ Ли, Мэтью (28 августа 2021 г.). «Подвинься, M.2, вот спецификация памяти XFM — и она может вытеснить и спаянные накопители, если повезет». TechSpot . Архивировано из оригинала 10 июля 2022 г. . Получено 10 июля 2022 г. .
  29. ^ Лю, Чжие (6 августа 2019 г.). "Toshiba представляет форм-фактор XFMEXPRESS для твердотельных накопителей NVMe". Tom's Hardware . Получено 10 июля 2022 г. .

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме M.2 .