M.2

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Сравнение размеров твердотельного флеш-накопителя (SSD) формата mSATA (слева) и формата M.2 (справа; размер 2242, ключ B и M).

M.2 (ранее известный как Next Generation Form Factor и NGFF) — спецификация компактных компьютерных карт расширения и их разъёмов. Был создан в качестве замены формату mSATA и Mini PCI-E, использовавшему физический разъем и размеры модулей PCI Express Mini Card. Стандарт M.2 допускает более разнообразные размеры модулей, как по ширине, так и по длине. Формат M.2 часто используется для реализации производительных твердотельных накопителей (на базе флеш-памяти, SSD), особенно при использовании в компактных устройствах, таких как ультрабуки и планшеты.[1]

Интерфейсы, выведенные на разъем M.2 являются надмножеством интерфейса SATA Express. Фактически, M.2 является более компактной реализацией SATA Express (предоставляет поддержку шин PCI Express 3.0 и SATA 3.0), дополненной внутренним интерфейсом USB 3.0. Платы M.2 могут иметь различные ключевые вырезы для обозначения конкретного варианта используемого интерфейса.[1][2]

Возможности[править | править вики-текст]

SSD-накопитель M.2 форм-фактора 2280, ключ "M", установленный в пассивный переходник "HHHL" для слота PCI-express 4x.

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 разъем 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.[3][4]

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 слоев абстракции.[5] Группа PCI-SIG выпустила спецификацию M.2 версии 1.0 в декабре 2013 года.[6]

Для карт расширения M.2 доступно три варианта реализации логического интерфейса и набора команд, по аналогии со стандартом SATA Express:[5][7]

«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 учетом 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.

Форм-фактор и ключи[править | править вики-текст]

Стандарт M.2 разрабатывался в качестве обновления и улучшения формата mSATA, позволяя использовать печатные платы большего размера. Если mSATA использовал размеры модулей PCI Express Mini Card, то M.2 позволил увеличить использование площади карты, например, в M.2 возможны более длинные модули и двухстороннее размещение компонентов на плате.

Модули M.2 имеют прямоугольную форму, на одной из сторон карты расположен разъём (75 позиций с 67 контактными площадками с шагом в 0.5 мм). На противоположной стороне находится полукруглое отверстие для фиксации. Каждый контакт выдерживает напряжение до 50 В и ток до 0.5 А. Разъём гарантирует как минимум 60 циклов подключения-отключения. В стандарте M.2 допускаются модули шириной 12, 16, 22 или 30 мм и длиной 16, 26, 30, 38, 42, 60, 80 или 110 мм. Изначально карты M.2 производились с шириной 22 мм и длиной 30, 42, 60, 80 и 110 мм.[1][2][8][9]


Ключи карт M.2 и предоставляемые интерфейсы[2]:8[8]:3
Ключ Разрезы Интерфейсы
A 8-15 PCIe ×2, USB 2.0, I2C and DP ×4
B 12-19 PCIe ×2, SATA, USB 2.0 и 3.0, Звук, PCM, IUM, SSIC и I2C
C 16-23 Резерв
D 20-27 Резерв
E 24-31 PCIe ×2, USB 2.0, I2C, SDIO, UART и PCM
F 28-35 «Future Memory Interface» (FMI)
G 39-46 «Generic» (не используется в спецификации M.2)
H 43-50 Резерв
J 47-54 Резерв
K 51-58 Резерв
L 55-62 Резерв
M 59-66 PCIe ×4 и SATA


Максимальная толщина компонентов на картах M.2, мм[2]:8[8]:3
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


Ключевые разрезы карты M.2 в позициях B и M; также видно наложение контактов с разных сторон модуля M.2

Печатные платы карт расширения M.2 на одном из краёв предоставляют ножевой разъём с 75 позициями. В зависимости от типа модуля, вместо части позиций сделаны ключевые разрезы. Слот M.2 на материнской плате может иметь заглушки на некоторых ключевых позициях, определяя тип модулей и интерфейсы, совместимые с ним. По состоянию на апрель 2014 года, слоты выполнялись с единственной заглушкой, либо в позиции B, либо в M.[2][8][10] Например, модуль M.2 с двумя ключевыми разрезами B и M может использовать до двух линий PCI Express и совместим с большим количеством слотов, тогда как карты M.2 с ключом в позиции M могут использовать до 4 линий PCI Express. Оба варианта также могут использовать линии SATA. Сходная система ключей используется для карт M.2 с интерфейсом USB 3.0.[2][10][11]

Типы карт M.2 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) размещенных на нем компонентов, например «D2». Часть K-K обозначает ключевые разрезы; если модуль использует лишь один ключ, используется одна буква K.[2][8]

Наиболее популярные форм-факторы M.2 по состоянию на 2016 год: 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. Некоторые материнские платы также реализуют PCI Express[12]. Для SSD наиболее популярны ключи B (SATA и PCIe x2) и M (SATA и PCIe x4). Для подключения карт расширения, например WiFi, используются модули размера 1630 и 2230 и ключи A или E[13].

Кроме сменных карт расширения, стандарт M.2 определяет вариант модулей, припаиваемых к материнской плате в процессе её изготовления.[8]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 3 SATA M.2 Card. SATA-IO. Проверено 2013-09-14.mdy.2017.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 M.2 Connector (NGFF) Introduction (PDF). orvem.eu. ATTEND. Проверено 2014-01-17.mdy.2017. Архивировано 3 февраля 2014 года.
  3. Serial ATA Revision 3.2 (Gold Revision) (PDF). knowledgetek.com. SATA-IO (2013-08-07.mdy.2017). Проверено 2014-03-27.mdy.2017. Архивировано 27 марта 2014 года.
  4. SATA-IO FAQ. SATA-IO. Проверено 2013-09-14.mdy.2017.
  5. 1 2 Paul Wassenberg. SATA Express: PCIe Client Storage (PDF). SATA-IO (2013). Проверено 2013-10-02.mdy.2017.
  6. PCI Express M.2 Specification Revision 1.0. PCI-SIG (2013). Проверено 2013-12-14.mdy.2017.
  7. Dave Landsman. AHCI and NVMe as Interfaces for SATA Express Devices - Overview (PDF). SanDisk. Проверено 2013-10-02.mdy.2017.
  8. 1 2 3 4 5 6 M.2 (NGFF) Quick Reference Guide (PDF). Tyco Electronics. Проверено 2013-11-16.mdy.2017.
  9. Intel SSD 530 Series Arriving Next Week – Feature NGFF M.2 Interface. WCCF Tech. Проверено 2013-09-14.mdy.2017.
  10. 1 2 Marshall R. Buying an M.2 SSD? How to tell which is which?. Asus (2014-04-07.mdy.2017). Проверено 2014-04-28.mdy.2017.
  11. Les Tokar. Understanding M.2 NGFF SSD standardization (or the lack of). The SSD Review (2013-11-24.mdy.2017). Проверено 2014-04-28.mdy.2017.
  12. John Burek. 2016 Guide: The Best M.2 Solid-State Drives, Tested (англ.), Computer Shopper (February 8, 2016). Проверено 3 августа 2016.
  13. Understanding M.2, the interface that will speed up your next SSD | Ars Technica

Ссылки[править | править вики-текст]