Что нужно знать про M.2 (NGFF) – разбираемся в сокетах, ключах, размерах и назначении. Назначение и характеристики сверхбыстрого разъема M.2 Разъем ultra m 2

Компания Samsung Electronics объявила о запуске первого твердотельного накопителя Samsung серии 950 PRO форм-фактора М.2 с масштабируемым контроллером NVM Express (Non – Volatile Memory Express). Разберёмся, почему Samsung переходит к новому форм-фактору и контроллеру, а также чем это хорошо для пользователя.

На сегодняшний день именно слоты М.2 представляются наиболее перспективными для SSD: они способны обеспечить самую высокую пропускную способность среди всех существующих вариантов подключения твердотельных накопителей.

Что такое NVMe?

Самая серьёзная проблема для SSD сегодня – ограничение полосы пропускания старых шин Serial ATA и Serial Attached SCSI (SAS). Пропускная способность новейших SATA-III составляет 600 МБайт/с, скорость передачи данных Serial Attached SCSI (SAS 12G) составляет 1,2 ГБайт/с. Современные SSD способны на большее.

Протокол NVMe ускоряет операции I/O за счёт отказа от стека команд SAS (SCSI). NVMe SSD подключаются прямо в шину PCIe. Приложения получают резкий прирост производительности от смещения I/O-активности с SAS/SATA SSD и HDD на NVMe SSD. Запоминающие устройства нового типа хранения энергонезависимы (non-volatile) и задержка при доступе к ним существенно ниже – на уровне задержек оперативной (volatile) памяти.

Контроллер NVMe демонстрирует все преимущества SSD: очень низкие задержки доступа и огромная глубина очереди по операциям чтения и записи. Чрезвычайно низкая латентность устройств хранения существенно снижает вероятность блокировок таблиц данных при их обновлениях. Это критично для многопользовательских баз данных со сложными и взаимосвязанными таблицами.

Разъём М.2 на материнской плате.

Сегодня NVM Express (NVMe) поддерживают все материнские платы ASUS на наборах системной логики Intel Z97 Express и X99 Express – для этого нужно обновить UEFI BIOS и в виде опции использовать карту расширения ASUS Hyper Kit.

Карта расширения позволяет владельцам плат на чипсете X99 подключать накопители типоразмера 2,5" с интерфейсом NVMe – например Intel SSD 750 , используя разъём SFF-8639 (mini-SAS HD). На самом диске тоже будет разъём SFF-8639, он выглядит так:

Если на материнской плате нет разъёма М.2 или нет возможности его использовать, есть платы-переходники для PCIe:

Компания Supermicro представила решения, оптимизированные под NVMe:

По заявлению производителя, SuperServer с подготовкой под NVMe Virtual SAN демонстрирует лучшие в отрасли показатели производительности и плотности в решении 1U Ultra 10x NVMe (серия SYS-1028U-VSNF), легко масштабируемой под нужды корпоративной среды, центров обработки данных и облачных приложений.

2U Ultra 24x NVMe SuperServer (SYS-2028U-TN24RT+) повышает плотность NVMe с возможностью «горячей» замены и может поставляться в ещё более высокоплотных конфигурациях - до 24x2,5″ NVMe c горячей заменой на 1U.

Два новых решения 2U Virtual SAN Ready Node исключительно на созданных на базе SSD flash-накопителях, в архитектуре Ultra (серия SYS-2028U-VSNF) и TwinPro (SYS-2028TP-VSNF) поддерживают до 480 виртуальных машин в 4 узлах.

В целом у Супермикро есть целая линейка серверов для NVMe-носителей, они пока редки в продаже как и сами носители.

Впрочем, вернемся к Samsung 950 Pro.

Спецификация Samsung 950 Pro

Samsung 950 Pro
Производитель	Samsung
Серия	950 Pro
Модельный номер	MZVKV256	MZVKV512
Форм-фактор	M.2 2280
Интерфейс	PCI Express 3.0 x4 – NVMe
Ёмкость	256 Гбайт	512 Гбайт
Конфигурация
Микросхемы памяти: тип, интерфейс, техпроцесс, производитель	Samsung 128-Гбит 32-слойная MLC V-NAND
Микросхемы памяти: число / количество NAND-устройств в чипе	2/8	2/16
Контроллер	Samsung UBX
DRAM-буфер: тип, объем	LPDDR3-1600, 512 Мбайт
Производительность
Макс. устойчивая скорость последовательного чтения	2200 Мбайт/с	2500 Мбайт/с
Макс. устойчивая скорость последовательной записи	900 Мбайт/с	1500 Мбайт/с
Макс. скорость произвольного чтения (блоки по 4 Кбайт)	270000 IOPS	300000 IOPS
Макс. скорость произвольной записи (блоки по 4 Кбайт)	85000 IOPS	110000 IOPS
Физические характеристики
Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись	1,7/6,4 Вт	1,7/7,0 Вт
MTBF (среднее время наработки на отказ)	1,5 млн часов
Ресурс записи	200 Тбайт	400 Тбайт
Габаритные размеры: Д × В × Г	80,15 × 22,15 × 2,38 мм
Масса	10 г
Гарантийный срок	5 лет
Рекомендованная цена	$200	$350

В отличие от OEM-накопителя Samsung SM951-NVMe в основе 950 Pro лежит прогрессивная трёхмерная MLC V-NAND. В SM951 используется обычная планарная флеш-память, производимая по 16-нм техпроцессу.

Очень важно: в UEFI BIOS материнской платы должен содержаться NVMe-драйвер для загрузки ОС с 950 Pro.

950 Pro в отдельных случаях может достаточно сильно разогреваться – при максимальной нагрузке этот SSD способен выделять до 6-7 Вт. При этом, отмечает anandtech.com, это не является серьёзной проблемой. Официальная позиция производителя по этому поводу такова: «Температура 950 Pro возрастает до верхнего предела лишь в случае непрерывной, длительной и сложной нагрузки, которая для клиентских SSD не характерна. Снижение производительности при последовательной однократной записи на накопитель около 100 Гбайт данных вряд ли может как-то затронуть обычных пользователей. То есть, в случае использования накопителя в составе обычного ПК проблема перегрева маловероятна ».

В большинстве тестов anandtech.com 950 Pro показал очень хорошие результаты:

Читайте о достоинствах и недостатках форм-фактора M.2, какие диски поддерживают M.2 слот, какие разъемы используют M.2 диски , что необходимо для установки M.2 карты, и т.д. M.2 это новый открытый формат для производительных компьютерных систем, но так ли все однозначно? Такие производители твердотельных SSD дисков , как Samsung, Intel, Plextor, Corsair, использует это формат для экономии места и затрат энергии. Это очень важные факторы при производстве современных ультрабуков и планшетов. Однако покупка накопителя с разъемом M.2 для апгрейда вашего устройства требует определенной предусмотрительности.

М.2 – это не просто эволюционный форм-фактор. Потенциально он должен полностью заменить весь формат Serial ATA. M.2 может взаимодействовать с SATA 3.0 (такими кабелями подключены все диски на современных настольных ПК), PCI Express 3.0 (этот интерфейс используется по умолчанию для видеокарт и других устройств) и даже USB 3.0.

Потенциально любой SSD или HDD диск, карта памяти или флешка, GPU или любой USB гаджет с низким энергопотреблением, могут быть установлены на карту c M.2 разъемом. Но не все так просто. Например, в одном слоте M.2 имеется только четыре полосы PCI Express, что составляет четверть от необходимого видеокартам числа, но гибкость в этом крошечном маленьком слоте впечатляет.

При использовании шины PCI вместо шины SATA устройства M.2 могут передавать данные быстрее чем в 6 раз. Конечная скорость зависит от возможностей материнской платы и самой карты M.2. SSD диск формата M.2 будет работать гораздо быстрее чем аналогичный SATA диск, если ваша материнская плата поддерживает PCI 3.

Какие диски поддерживают M.2 слот?

На данный момент M.2 используются в качестве интерфейса для сверх быстрых SSD дисков как на ноутбуках, так и на рабочих станциях. Если прейдёте в компьютерный магазин и спросите M.2 диск, то они почти наверняка покажут вам SSD с разъемом M.2. Но только если вы сможете найти магазин, торгующий компьютерами в розницу, который все еще работает в наше время.

Некоторые модели ноутбуков также используют порт M.2 в качестве средства беспроводного соединения, устанавливая крошечные низкомощные карты, которые объединяют Wi-Fi и Bluetooth-радио. Это менее распространено для настольных компьютеров, где удобнее использовать USB или PCIe 1x разъемы (хотя нет причин, по которым вы не могли бы сделать это на совместимой материнской плате).

Производители компьютерного железа не спешат использовать этот слот для других устройств. Пока еще никто не презентовал видео карту на M.2 разъёме, однако Intel уже продает свою сверх быструю память Optane клиентам.

Поддерживает ли мой компьютер M.2 слот?

Если ваш компьютер изготовлен и собран за последние несколько лет, то почти наверняка он имеет слот M.2. К сожалению, гибкость формата не означает, что сам слот использовать также просто как любое USB устройство. Как правило карты со слотом M.2 имеют довольно большую длину. Перед покупкой M.2 SSD диска проверьте размеры платы по спецификации и убедитесь, что в вашем компьютере или ноутбуке есть место для их установки. Кроме этого M.2 устройства имеют различные разъемы. Давайте рассмотрим эти 2 фактора подробнее.

Какая длина платы M.2?

Для настольных ПК длина обычно не является проблемой. Даже крошечная материнская плата Mini-ITX может легко разместить M.2 плату, длинна которой колеблется от 30 до 110 миллиметров. Как правило материнские платы имеют отверстие для маленького винтика, который надежно удерживает плату на месте. Рядом с креплением указана длинна поддерживаемой M.2 микросхемы.

Все M.2 диски используют фиксированную ширину в 22 миллиметра, поэтому разница в размерах выражена только в длине. На данный момент доступны такие варианты:

• M.2 2230: 30 мм;
• M.2 2242: 42 мм;
• M.2 2260: 60 мм;
• M.2 2280: 80 мм;
• M.2 2210: 110 мм.

Некоторые материнки предлагают возможность крепления винта на любом из этих интервалов.

Какие разъемы используют M.2 диски?

Хотя в стандарте M.2 используется один и тот же слот шириной 22 миллиметра для всех карт, он не одинаков для всех устройств. Поскольку M.2 спроектирован для использования с множеством различных устройств, у него есть некоторые различия в подключении:

• B Ключ: используется зазор в правой части карты (слева от контроллера хоста), с шестью контактами справа от зазора. Эта конфигурация поддерживает шины PCIe x2.
• M Ключ: использует зазор в левой части карты (правая сторона главного контроллера), с пятью штырьками слева от зазора. Эта конфигурация поддерживает соединения шины PCIe x4 для удвоенной пропускной способности данных.
• B + M Ключ: использует оба вышеупомянутых зазора, с пятью штырьками на левой стороне карты и шестью справа. Такие карты ограничены скоростью PCIe x2.

Что необходимо для установки M.2 карты?

Большинство карт M.2 являются SSD дисками и автоматически распознаются вашей операционной системой на основе драйверов AHCI. Для Windows 10 большинство Wi-Fi и Bluetooth-карт также распознаются автоматически и для них устанавливаются стандартные драйвера. Однако вам может потребоваться включить слот M.2 через настройку в BIOS вашего компьютера или UEFI. Также вам понадобится отвертка, чтобы закрепить устройство винтом на материнской плате.

Можно ли добавить M.2 карту в ПК если в нем нет слота?

Для ноутбуков это невозможно, так как современные устройства имеют очень компактный дизайн и не позволяют какое-либо незапланированное устройство внутри корпуса. Вам повезло, если вы используете настольный ПК. В продаже есть адаптеры, которые используют слот PCIe x4 вашей материнской платы.

Помните, если ваша материнская плата не может загрузиться с PCIe, тогда вы не сможете использовать диск M.2 в качестве загрузочного, а значит вы не выиграете от большой скорости. Если вы хотите использовать все преимущества диска M.2, лучше использовать материнскую плату, которая поддерживает новый стандарт.

Сегодня поговорим немного о уже настоящем нестандартных SSD. О выгоде использования твердотельных накопителей давно перестали спорить - сегодня SSD рекомендуют устанавливать не только геймерам или дизайнерам, а и всем рядовым пользователям. Пока рынок ждет выхода революционных контроллеров, которые позволят воспользоваться преимуществами PCIe на полную, упрощенные аналоги формата M.2 уверенно удерживают лидерство в этом направлении. Изначально «промежуточный» форм-фактор (на пути от SATA к полноценному PCIe) сумел занять свою нишу за счет нескольких преимуществ перед старшими стандартами.

Какие именно преимущества?

Во-первых, очевидно, скорость: M.2 обеспечивает работу через интерфейс SATA 3.2 (6 гБит/с), а многие модели поддерживают и несколько линий PCIe одновременно. Стоит упомянуть, что контроллеры пока не позволяют использовать последний интерфейс полноценно, однако скорость записи удалось поднять с примерно 500 до почти 800 МБ/с).

Во-вторых, компактность. Если сравнивать размеры M.2-накопителей с предыдущим стандартом, mSATA, первые по габаритам могут быть компактнее как минимум на четверть. Изначально разработанный для ультрабуков и портативных устройств стандарт сейчас активно поддерживается и производителями материнских плат для обычных настольных ПК. При этом, к примеру, объем памяти линейки SanDisk X300 (представленной у нас моделью SanDisk X300 SD7SN6S) возрастает вплоть до 1ТБ.

Сравнение размеров обзорной модели с накопителем OCZ Trion 100

Третьим преимуществом является универсальность. Как было сказано выше, некоторые модели имеют возможность подключаться и к PCIe, и к SATA. Сегодня разница в скорости при этом не так заметна, как хотелось бы, однако будущее очевидно за PCIe. А ведь помимо накопителей M.2 поддерживает подключение Bluetooth, Wi-Fi и NFC-чипов.

Слот M.2 в материнской плате Asus Maximus VIII Ranger

Ну и наконец распространенность: пока SATA Express не получил широкого развития, слоту M.2 удалось найти свое место в материнских платах ведущих производителей. Как видим, стандарт стал логичной эволюционной веткой развития использования SSD, превосходя mSATA и одновременно являясь самым компактным и быстрым решением на рынке.

Экскурс в историю

История развития M.2, как и любого другого стандарта, содержит ряд ошибок и «детских болезней»: проблем, которые были решены на опыте ранних недоработок. Первым твердотельным накопителем в M.2 можно считать Plextor M6e , не особо успешный продукт, тем не менее давший толчок развитию.

Ему предшествовали другие диски (таких компаний как Intel, Crucial, KingSpec), но они были рассчитаны лишь на мобильные и портативные устройства. Несмотря на использованные в Plextor M6e возможности двух линий PCIe 2.0, накопитель в новом форм-факторе не дал ожидаемых результатов в плане производительности, а совместимость затруднялась отсутствием на тот момент пользовательских M.2-накопителей на рынке. По сути, именно Plextor открыли это новое направление.

Важной проблемой долго оставалось нежелание производителей тратиться на полноценную поддержку PCIe: собирая диски в форм-факторе M.2 они все равно снижали производительность до минимума. В магазинах было доступно лишь несколько моделей, поддерживающих работу SATA через 2x или 4x интерфейс PCIe. В таком случае преимуществом M.2 перед mSATA оставалась только компактность и лишь немного увеличенная производительность.

Кроме того, даже при использовании возможностей PCIe производители прибегали к драйверам AHCI, хотя для SSD гораздо более выгодным является применение NVM Express.

Постепенно рынок стал заполняться моделями упомянутых выше производителей: Crucial M500, Transcend MTS600, Kingston SM2280. Однако форм-фактор данных моделей все еще можно назвать «половинчатым M.2»: использовать возможности нового стандарта на полную никто не хотел.

К слову, сейчас затруднения при покупке может вызвать и наличие тех или иных ключей в выбираемой модели накопителя: здесь все зависит от материнской платы пользователя. Некоторые платы поддерживают только диски с B-ключами (2xPCIe), некоторые - c M-ключами(4xPCIe). Ясно, что М полностью совместима с B, а вот если «мать» рассчитана только на модели с B-ключами, об M-продуктах придется забыть. Длину карты M.2 тоже придется учесть: на некоторые платы длинные накопители с адаптерами просто не встанут.

Завершить развитие M.2 собирается Samsung: революционный Samsung PRO 950 наконец окончательно переходит на 4 интерфейса PCIe 3.0, позволяя поднять скорость записи до 1500 МБ/с. Samsung специально разработали новый контроллер, позволяющий выжимать из шины доступный максимум. При объеме в 256 ГБ продолжительность жизни диска равняется перезаписи 200 ТБ: около 180 ГБ для перезаписи ежедневно в течение трех лет. Накопитель поступит в продажу в ближайшее время, а терабайтная его версия - в следующем году.

X300 – не самые быстрые, но недорогие лошади

Но от дорогих новинок давайте вернемся к прочно укрепившимся моделям и поговорим о доступном и удачном варианте – Sandisk X300 128GB

Технологии, подключение

Компания SanDisk - известный на рынке накопителей игрок. Их фирменная технология nCache 2.0 (позволяет экономить ресурс устройства при работе с мелкоблочными данными; программируется на уровне контроллера) успела заслужить положительные отзывы критиков и специалистов и применяется во многих накопителях производителя. В том числе и в рассматриваемом X300.
Подключение диска производится через интерфейс SATA 3.2.

Вот так выглядит плата диска без контейнера

Важной мелочью, кстати, является вот этот заветный винтик, которого, естественно, нет в комплекте с диском. Искать его нужно в коробке с материнской платой. Там же должна быть и специальная площадка, которая вкручивается в плату (либо она может быть уже вкручена – зависит от производителя).

Здесь две версии накопителя – на 128ГБ и 512ГБ с тем самым винтиком

На материнской плате может быть предусмотрена установка плат M.2 разной длины. Отлично, что нам попалась именно такая в тесте – ASUS MAXIMUS VIII. У нее несколько креплений для фиксации платы разной длины.

Sandisk X300 на материнской плате ASUS MAXIMUS VIII RANGER

Установленная плата почти не занимает места в корпусе. Это конечно главное преимущество в плане эргономики – никаких шлейфов и жестких кабелей питания от БП в сетке, с которыми у нас дружбы не сложилось.

Результаты тестов

Мы провели несколько тестов при помощи различного программного обеспечения: диск тестировался на системе с Windows 10 Pro, процессором i7 и 16 ГБайт оперативной памяти.

Тестовый стенд:

• OS: Windows 10 Pro
• CPU: i7-6700 @ 3,4GHz
• RAM: 16GB DDR4 @ 2140MHz
• MTHRBRD: ASUS MAXIMUS VIII RANGER

Напомним, заявленная производителем скорость чтения/записи составляет 530/470 МБ в секунду.

Результаты тестов в программе Crystal DiskMark:

Результаты проверки диска утилитой HD Tune Pro:

Показания утилиты HD Tune Pro и стандартного средства диагностики жестких дисков Windows во время копирования объемного файла с накопителя OCZ Trion 100 на диск Sandisk X300:

Результаты проверки диска утилитой AS SSD Benchmark:

Становятся всё более популярными из-за многочисленных преимуществ. Они имеют миниатюрные размеры и не занимают много места в ноутбуке, мини-ПК или корпусе настольного компьютера (их устанавливают прямо на материнской плате), вместе с тем, позволяют достичь скорости недоступной «обычным» SSD на 2,5 дюйма.

Нужно знать, что диски SSD М.2 выпускаются в различных форматах (могут варьироваться в длину), а также двух основных вариациях – использующих интерфейс SATA (дешевле и медленнее) и использующие интерфейс PCI Express/NVMe (дороже и быстрее). Используемый в данный момент интерфейс SATA позволяет достичь максимальной пропускной способности 6 Гбит/сек, в то время как PCIe x4 до 32 Гб/сек, так что разница в производительности может быть очень большой, как и цена.

Кстати, стоит упомянуть и про память Intel Optane (не путать с Intel Optane SSD), которая имеет формат носителей M.2, но служит для ускорения работы дисков HDD. Эта технология работает только на новых платформах Intel, но работает на удивление хорошо, позволяя значительно увеличить скорости магнитных дисков.

Разъемы M.2 на материнских платах могут поддерживать оба стандарты, или только один – это стоит проверить перед покупкой, чтобы, например, не пытаться установить диск PCIe/NVMe в разъем M.2 с поддержкой только стандарта SATA. Стоит отметить, что накопители M.2 PCIe вы можете также подключить в порту U.2 (через адаптер), и к слоту PCI Express.

Ниже представлены как наиболее эффективные конструкции SSD , которые используют шину PCI Express x4 3.0 (NVMe), так и более дешевые/менее мощные модели, которые используют стандарт SATA.

Недорогой SSD накопитель M.2

Среди дешевых дисков M.2 как можно найти конструкции, которые используют SATA и PCIe. Возможности первых близки к SSD 2,5 дюйма, но в их пользу говорит размер, а также то, что часть компьютеров может не обслуживать диски M.2 NVMe.

WD Green PC SSD G2 (120 ГБ)

Серия WD Green PC SSD G2 – это одни из наиболее дешевых вариантов М.2. Основаны на интерфейсе SATA, а производительность модели 120 ГБ достигает 545 МБ/сек при чтении и 430 МБ/с при записи данных. Производитель применил здесь 4-канальный контроллер Silicon Motion SM2246XT и ячейки памяти Toshiba 3D TLC NAND (но без кэш-памяти).

Основные характеристики :

• Формат диска: M.2 2280
• Емкость: 120 GB
• Интерфейс диска: SATA III
• Скорость записи: 430 МБ/сек
• Скорость чтения: 545 МБ/сек
• Ячейки памяти: Toshiba 3D TLC NAND

ADATA XPG SX6000 (128 ГБ)

ADATA XPG SX6000 – это, в свою очередь, одни из наиболее дешевых носителей SSD M.2 с использованием PCIe 3.0 x2. Производитель применил здесь 4-канальный контроллер Realtek RTS5760 и современную память 3D TLC NAND. Заявленные скорости достигают 730/660 МБ/сек. Предоставляется гарантия до 5 лет, но она ограничена коэффициентом TBW (запись 75 ТБ данных).

Стоит отметить, что модели с 256 ГБ и 512 ГБ являются не только доступными по цене, но также намного быстрее (1000/800 MB/s).

Основные характеристики :

• Формат диска: M.2
• Емкость: 128 ГБ
• Интерфейс: PCI-Express 3.0 x2 (NVMe), PCIe 3.0 x2/NVMe 1.2
• Скорость записи: 660 МБ/сек
• Скорость чтения: 730 МБ/сек

ADATA Ultimate SU800 M.2 (250 ГБ)

Диски ADATA Ultimate SU800 М.2 отличаются очень хорошим соотношением цены и предлагаемых возможностей. Используются современные ячейки памяти 3D TLC Nand и 4-канальный контроллер Silicon Motion SM2258.

Это диск с интерфейсом SATA, так что производительность идентичная, как и 2,5-дюймовой версии – скорость чтения достигает 560 МБ/с, а записи – 520 МБ/с. Предоставляется гарантия на 3 года, но не ограничена коэффициентом TBW. Вместе с диском мы получаем пакет программного обеспечения Acronis True Image HD.

Основные характеристики :

• Емкость: 256 ГБ
• Интерфейс: SATA III M.2
• Скорость записи: 520 МБ/с
• Скорость чтения: 560 МБ/с
• Ячейки памяти: Micron 3D TLC NAND

Твердотельный накопитель M.2 для ноутбука

В случае ноутбуков часто это будет единственный диск в компьютере, так что стоит позаботиться о достаточной емкости – не стоит инвестировать в SSD емкостью ниже 240/256 ГБ. Мы должны также обратить внимание на тип интерфейса – поддерживает ли носитель интерфейс SATA или PCIe, и какой формат (длиннее, 2280, или, короче, 2260 или 2242).

Crucial MX500 M.2 (250 ГБ)

Последнее поколение SSD с интерфейсом SATA от компании Crucial, то есть MX500 это ещё один успешный удар в средний сегмент производительности. Версия M.2 диска отличается достаточно хорошей производительностью, а заявленные скорости достигают 560 МБ/с при чтении и 510 МБ/с при записи данных. Компания Crucial предоставляет 5-летнюю гарантию (ограниченную TBW 100 ТБ).

Основные характеристики :

• Формат диска: M.2 2280
• Емкость: 250 ГБ
• Интерфейс: SATA III
• Скорость записи: 510 МБ/с
• Скорость чтения: 560 МБ/с
• Ячейки памяти: Micron 3D TLC NAND

Transcend MTS420 (240 ГБ)

Transcend MTS420 в версии 240ГБ – это очень хорошее предложение для пользователей, которые нуждаются в носителе M.2 маленького формата 2242. Производитель указал максимальное скорости на уровне 560 МБ/с при чтении и 500 МБ/с при записи. Стоит отметить, что многие другие диски в этом формате, характеризуется худшими характеристиками. Производитель даёт на него 3-летнюю гарантию.

Основные характеристики :

• Формат диска: M.2 2242
• Емкость: 240 ГБ
• Интерфейс: SATA III
• Скорость записи: 500 МБ/с
• Скорость чтения: 560 МБ/с
• Ячейки памяти: Micron 3D TLC NAND

ADATA XPG SX8200 (480 ГБ)

Это хорошее предложение для пользователей ноутбуков, которые могут установить в своей машине носитель SSD в формате M.2 2280 PCIe. Если ноутбук может похвастаться разъемом M.2 PCIe 3.0 x4 – скорости составят 3200 МБ/с при чтении и 1700 МБ/с при записи. Накопитель XPG SX8200 покрыт 5-летней гарантия производителя.

Основные характеристики :

• Формат диска: M.2 2280
• Емкость: 480 ГБ
• Скорость записи: 1700 МБ/с
• Скорость чтения: 3200 МБ/с
• Ячейки памяти: Micron 3D TLC NAND

Лучшие накопители SSD M.2

Лучшие диски M.2 обладают удивительными характеристиками, а их эффективность приближается к пределу возможностей интерфейса PCI Express (лучший из представленных здесь дисков достигает максимальной скорости 3,5 ГБ в секунду ). Очевидно, это имеет свое отражение в высокой цене. Такие диски можно рекомендовать профессионалам, например, работающим со сложными видео проектами в разрешении 4K.

GOODRAM IRDM Ultimate (480 ГБ)

IRDM Ultimate 480 ГБ – это хорошее предложение для более требовательных пользователей. Что важно, в комплекте имеется адаптер для слота PCI Express. Производитель установил также теплоотвод, который защищает диск от перегрева. На борту 8-канальный контроллер Phison PS5007-E7 и прочные ячейки памяти Toshiba A19 MLC NAND. Максимальные скорости достигают 2900/2200 МБ/с. Серия IRDM Ultimate покрыта 5-летней гарантией производителя без ограничения записи данных.

Основные характеристики :

• Формат диска: M.2 2280 / AiC HHHL
• Емкость: 480 ГБ
• Интерфейс: PCIe 3.0 x4/NVMe 1.2
• Скорость записи: 2200 МБ/с
• Скорость чтения: 2900 МБ/с
• Ячейки памяти:Toshiba A19 MLC NAND

Intel SSD 760p (512 ГБ)

Intel SSD 760p – это эффективные носители SSD для настольных компьютеров и современных ноутбуков, использующие разъем M.2 и интерфейс PCIe 3.0 x4. На борту контроллер Silicon Motion SM2262 и ячейки памяти IMFT 3D TLC NAND. Максимальные скорости составляют 3230 МБ/с при чтении и 1625 МБ/с при записи. Производитель предоставляет на накопители 5 лет гарантии, но ограниченной TBW (288 ТБ записи).

Основные характеристики :

• Формат диска: M.2
• Емкость: 512 ГБ
• Интерфейс: PCI-Express 3.0 x4 (NVMe)
• Скорость записи: 1625 МБ/с
• Скорость чтения: 3230 МБ/с
• Ячейки памяти: IMFT 3D TLC NAND

Samsung SSD 970 EVO (500 ГБ)

SSD 970 EVO – это уже третье поколение высокоскоростных носителей M.2 с интерфейсом PCIe от компании Samsung. Модели 970 EVO предназначены для пользователей, которые ищут очень быстрые, но не топовые решения – такое сочетание мы найдём в моделях 970 PRO. Заявленная скорость чтения достигает 3400 МБ/с, а записи – 2300 МБ/с. На жесткие диски серии 970 EVO распространяется 5-летняя гарантия производителя – напомним, что срок гарантии в предыдущих моделях 960 EVO составлял только 3 года.

Основные характеристики :

• Формат диска: M.2 2280
• Емкость: 500 ГБ
• Интерфейс: PCIe 3.0 x4/NVMe 1.3
• Скорость записи: 2300 МБ/с
• Скорость чтения: 3400 МБ/с
• Ячейки памяти: Samsung TLC V-NAND

Samsung SSD 970 PRO (1 ТБ)

Samsung 970 PRO 512 ГБ – это абсолютно топ-носитель SSD M.2 PCIe, предназначен для профессионалов. Производитель использовал здесь сверхнадежную память MLC V-NAND, так что пользователи могут не бояться за свои данные. Трудно из интерфейса PCIe 3.0 x4 выжать ещё больше, поэтому носитель достигает скоростей 3500 МБ/с в чтении и 2300 МБ/с в записи. На жесткие диски серии 970 PRO распространяется 5-летняя гарантия производителя.

Основные характеристики :

• Формат диска: M.2 2280
• Емкость: 1000 ГБ
• Интерфейс: PCIe 3.0 x4/NVMe 1.3
• Скорость записи: 2700 МБ/с
• Скорость чтения: 3500 МБ/с
• Ячейки памяти: Samsung MLC V-NAND

Разъем M.2 (ранее известный как Next Generation Form Factor и NGFF ) — это спецификация входящая в состав стандарта SATA 3.2 для компьютерных устройств и их разъемов, утвержденная международной организацией Serial ATA International Organization (SATA-IO) для планшетов и тонких компьютеров. Создана для замены уже устаревших форматов SATA, mSATA и Mini PCI-E. Ключевым новшеством M.2 (NGFF) стала поддержка передачи данных по линии PCI Express 3.0 с совокупной теоретической пропускной способностью до 32 Гбит/с. Что почти в 6 раз больше чем позволял стандарт SATA 3.0.

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) и другие. В виде модулей M.2 часто изготавливают быстрые и компактные твердотельные флеш-накопители (SSD).

Применение нового формата устройств позволил использовать режим минимального энергопотребления DevSleep, механизм управления питанием Transitional Energy Reporting, механизм Hybrid Information (повышающий эффективность кэширования данных в гибридных накопителях) и Rebuild Assist (функция, которая ускоряет процесс восстановления данных в массивах RAID).

Форм-фактор и ключи.

Если проще, M.2 представляет собой мобильную разновидность протокола SATA Express, описанного в спецификации SATA 3.2 для планшетов и тонких компьютеров. Этот интерфейс может быть совместим с устройствами, работающими по протоколам SATA, PCI Express, USB 3.0, I2C и другими. M.2 поддерживает до четырёх линий PCI Express 3.0, в то время как разъёмы SATA Express передают данные лишь по двум линиям PCI Express 2.0. Платы имеют 4 варианта ширины (12, 16, 22 и 30 миллиметров) и 8 вариантов длины (16, 26, 30, 38, 42, 60, 80 и 110 миллиметров).

Помимо длины и ширины устройств подключаемых к M.2, описаны стандарты толщины компонентов на плате. Также, одностороннее и двухстороннее исполнение монтажа (Single Sided и Double Sided), разделенное на еще 8 типов. Для более удобного понимания, ниже приведу таблицу:

Толщина компонентов на плате устройства подключаемого к M.2 (размеры указаны в миллиметрах).

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

Для указания типа M.2 — устройства 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) размещённых на нём компонентов, например «D2». Часть K-K обозначает ключевые разрезы если модуль использует лишь один ключ, используется одна буква K. Если используется K-K, то модуль имеет 2 ключа.

Диаграмма с подробной расшифровкой всех значений маркировки с указанием величин.

По состоянию на 2018 год, наиболее популярными размерами определены: 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, для них наиболее популярны ключи B (SATA и PCIe x2). Современные же материнские платы реализуют в разъеме M.2 PCI Express 3.0 x4 и соответствующий ключ M (SATA и PCIe x4). Устройства разработанные под использование в разъемах с ключом M, электрически не совместимы с разъемом B, и наоборот, без явного на то указания. Хотя не редко, как показывает практика физически совместимы (если перевернуть). Для подключения карт расширения, например WiFi, используются модули размера 1630 и 2230 и ключи A или E .

M.2 — плата должна не только подходить по размеру, но и иметь совместимое со слотом расположение ключей. Ключи ограничивают механическую совместимость между различными разъёмами и платами форм-фактора M.2 и препятствует неправильной установке накопителей в слоте.

Собственно перед покупкой платы расширения необходимо уточнить у производителя тип разъема и совместимые размеры (по длине, ширине, толщине, одностороннее и двухстороннее исполнение).

Что такое Socket 1, Socket 2, Socket 3 в применении к M.2 (NGFF) устройствам?

Действительно, встречается понятие сокет и для M.2 устройств. Думаю создание групп разъемов M.2 на Socket 1,2,3 для упрощенного разделения не совместимых между собой устройств. Формально разделяя все виды устройств на 3 простых для понимания типа.

Принцип деления наглядно показан в следующей таблице:

	Для установки в разъем M.2
	Ключ разъема	Размер модуля	Толщина модуля	Ключ коннектора на модуле
Socket 1 Обычно, модули связи (WIFi адаптеры, Bluetooth, NFC и прочее)
	A, E	1630	S1, D1, S3, D3, D4	A, E, A+E
	A, E	2230	S1, D1, S3, D3, D4	A, E, A+E
	A, E	3030	S1, D1, S3, D3, D4	A, E, A+E
Socket 2 Для компактных 3G/4G модемов M.2, но возможно появление другого оборудования	B	3042	S1, D1, S3, D3, D4	B
Socket 2 Для M.2 SSD и другого оборудования с универсальным ключом B+M	B	2230	S2, D2, S3, D3, D5	B+M
	B	2242	S2, D2, S3, D3, D5	B+M
	B	2260	S2, D2, S3, D3, D5	B+M
	B	2280	S2, D2, S3, D3, D5	B+M
	B	22110	S2, D2, S3, D3, D5	B+M
Socket 3 Для M.2 SSD и другого оборудования с ключом М и универсальным ключом B+M	M	2242	S2, D2, S3, D3, D5	M, B+M
	M	2260	S2, D2, S3, D3, D5	M, B+M
	M	2280	S2… D2, S3, D3, D5	M, B+M
	M	22110	S2… D2, S3, D3, D5	M, B+M

Разберем пример на основе реальных интернет-магазинов:

SSD диск SAMSUNG M.2 860 EVO 250 Гб M.2 2280 SATA III (MZ-N6E250BW)

Из описания видно — перед нами SSD Samsung с емкостью 250Gb, разработанный для использования в разъеме M.2. Далее идет маркировка «2280» указывающая физический размер — 22 мм в ширину, 80 мм в длину. Про толщину и одностороннее или двухстороннее исполнение — ни слова. В данном случае придется уточнять из других источников, либо производителя накопителя. После указания маркировки размера написано — SATA III. Что это означает? Это означает что накопитель использует логический интерфейс SATA III. То есть, перед нами все тот же классический накопитель SATA, но выполненный под размеры и разъем M.2. Скоростные преимущества PCI Express здесь не использованы.

Все, описание продавца на этом исчерпаны. Чего нам еще не хватает? Нам не хватает явного указания типа ключа разъема, это пускай останется на совести продавца. Но мы визуально видим 2 прорези, это означает возможность использования данного накопителя в составе материнских плат с разъемом типа B и типа M . Это визуальная оценка, опять повторюсь — необходимо уточнить у производителя.

Попробуем еще:

SSD диск Samsung 960 EVO M.2 250 Гб M.2 PCI-E TLC MZ-V6E250BW

Здесь мы видим SSD Samsung 960 EVO тоже на разъем M.2. Вообще без указания маркировки физических размеров и типа, предположительно тоже «2280» (всегда необходимо уточнять из других источников). Далее указаны PCI-E и TLC, что это означает? Это означает что устройство использует логический интерфейс PCI Express (какой 2.0 или 3.0 не ясно, и сколько линий 2x-4x — тоже не известно). TLC — тип устройства микросхем памяти. На этом интернет-магазин счел описание достаточным. Думаю гарантийка ему потом скажет об обратном…

Но визуально мы видим на этом изображении одну прорезь в разъеме M.2 (предположительно соответствующая ключу M ). И тут необходимо быть осторожным, устройство может подойти физически в разъем B . И вернее всего, сожжет плату и устройство. Поэтому необходимо точно знать какого типа установлен разъем на плате и какого приобретается.

Реализации логического интерфейса и набора команд.

Для плат 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.

Что такое NVMe?

NVM Express (NVMe , NVMHCI - от англ. Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification). Логический интерфейс NVM Express был разработан с нуля, основные цели — получение низких задержек и эффективное использование высокого параллелизма твердотельных накопителей за счёт применения нового набора команд и механизма обработки очередей, оптимизированного для работы с современными многоядерными процессорами.

Протокол NVMe ускоряет операции I/O за счёт отказа от стека команд SAS (SCSI). NVMe SSD подключаются прямо в шину PCIe. Приложения получают резкий прирост производительности от смещения I/O-активности с SAS/SATA SSD и HDD на NVMe SSD. Запоминающие устройства нового типа хранения энергонезависимы (non-volatile) и задержка при доступе к ним существенно ниже – на уровне задержек оперативной (volatile) памяти.

Контроллер NVMe демонстрирует все преимущества SSD: очень низкие задержки доступа и огромная глубина очереди по операциям чтения и записи. Чрезвычайно низкая латентность устройств хранения существенно снижает вероятность блокировок таблиц данных при их обновлениях. Это критично для многопользовательских баз данных со сложными и взаимосвязанными таблицами.

Очень важно: в UEFI BIOS материнской платы должен содержаться NVMe-драйвер для загрузки ОС с соответствующего накопителя.

Распиновка типовых разъемов M.2.

M.2 с ключем B (1x SATA, 2x PCIe)

Pin Number	Pin Name	Description
1	CONFIG_3	Defines module type
2	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
3	GND	Ground
4	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
5	N/C
6-8	N/A
9	N/C
10	DAS/DSS
11	N/C
12-19	removed	Mechanical notch B
20	N/A
21	CONFIG_0	Defines module type
22-26	N/A
27	GND	Ground
28	N/A
29	PERn1	PCIe Lane 1 Rx
30	N/A
31	PERp1	PCIe Lane 1 Rx
32	N/A
33	GND	Ground
34	N/A
35	PETn1	PCIe Lane 1 Tx
36	N/A
37	PETp1	PCIe Lane 1 Tx
38	DEVSLP
39	GND	Ground
40	N/A
41	SATA-B+/PERn0
42	N/A
43	SATA-B-/PERp0	Host receiver differential signal pair. If in PCIe mode PCIe Lane 0 Rx
44	N/A
45	GND	Ground
46	N/A
47	SATA-A-/PETn0
48	N/A
49	SATA-A+/PETp0	Host transmitter differential signal pair. If in PCIe mode PCIe Lane 0 Tx
50	PERST#	PCIe reset
51	GND	Ground
52	CLKREQ#
53	REFCLKN
54	PEWAKE#
55	REFCLKP	PCIe Reference Clock signals (100 MHz)
56	MFG1
57	GND	Ground
58	MFG2	Manufacturing pin. Use determined by vendor.
59-66	removed	Mechanical notch M
67	N/A
68	SUSCLK
69	CONFIG_1	Defines module type
70	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
71	GND	Ground
72	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
73	GND	Ground
74	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
75	CONFIG_2	Defines module type

M.2 с ключем M (1x SATA, 1x, 2x, or 4x PCIe)

Pin Number	Pin Name	Description
1	CONFIG_3	Defines module type
2	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
3	GND	Ground
4	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
5	PERn3	PCIe Lane 3 Rx
6	N/A
7	PERp3	PCIe Lane 3 Rx
8	N/A
9	GND	Ground
10	DAS/DSS	Device Activity Signal / Disable Staggered Spinup
11	PETn3	PCIe Lane 3 Tx
12	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
13	PETp3	PCIe Lane 3 Tx
14	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
15	GND	Ground
16	3.3V	Supply pin, 3.3 V
17	PERn2	PCIe Lane 2 Rx
18	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
19	PERp2	PCIe Lane 2 Rx
20	N/A
21	CONFIG_0	Defines module type
22	N/A
23	PETn2	PCIe Lane 2 Tx
24	N/A
25	PETp2	PCIe Lane 2 Tx
26	N/A
27	GND	Ground
28	N/A
29	PERn1	PCIe Lane 1 Rx
30	N/A
31	PERp1	PCIe Lane 1 Rx
32	N/A
33	GND	Ground
34	N/A
35	PETn1	PCIe Lane 1 Tx
36	N/A
37	PETp1	PCIe Lane 1 Tx
38	DEVSLP	Device Sleep, input. If driven high the host is informing the SSD to enter a low power state.
39	GND	Ground
40	N/A
41	SATA-B+/PERn0	Host receiver differential signal pair. If in PCIe mode PCIe Lane 0 Rx
42	N/A
43	SATA-B-/PERp0	Host receiver differential signal pair. If in PCIe mode PCIe Lane 0 Rx
44	N/A
45	GND	Ground
46	N/A
47	SATA-A-/PETn0	Host transmitter differential signal pair. If in PCIe mode PCIe Lane 0 Tx
48	N/A
49	SATA-A+/PETp0	Host transmitter differential signal pair. If in PCIe mode PCIe Lane 0 Tx
50	PERST#	PCIe reset
51	GND	Ground
52	CLKREQ#	Reference clock request signal
53	REFCLKN	PCIe Reference Clock signals (100 MHz)
54	PEWAKE#	PCIe WAKE# Open Drain with pull up on platform. Active Low.
55	REFCLKP	PCIe Reference Clock signals (100 MHz)
56	MFG1	Manufacturing pin. Use determined by vendor.
57	GND	Ground
58	MFG2	Manufacturing pin. Use determined by vendor.
59-66	removed	Mechanical notch M
67	N/A
68	SUSCLK	32.768 kHz clock supply input provided by the Platform chipset
69	CONFIG_1	Defines module type
70	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
71	GND	Ground
72	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
73	GND	Ground
74	3.3 V	Supply pin, 3.3 V
75	CONFIG_2	Defines module type

M.2 с ключем A (PCIe ×2, USB 2.0, I2C and DP ×4) и E (PCIe ×2, USB 2.0, I2C, SDIO, UART and PCM).

Pin id.	Pin name	Description
		Ground
	3.3V	3.3 V power supply
	USB_D+	USB high-, full-, and low- speed data pair positive
	3.3V	3.3 V power supply
	USB_D-	USB high-, full-, and low- speed data pair negative
	LED1#
		Ground
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
	LED2#
		Do not connect
		Ground
		Do not connect
		Do not connect
		Do not connect
		Do not connect
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Substrate removed to act as physical key
		Do not connect
		Ground
		Do not connect
	PETp0	PCI Express lane 0 module transmitter pair positive
		Do not connect
	PETn0	PCI Express lane 0 module transmitter pair negative
	Vendor defined
		Ground
	Vendor defined
	PERp0	PCI Express lane 0 module receiver pair positive
	Vendor defined
	PERn0	PCI Express lane 0 module receiver pair negative
	COEX3	Antenna coexistence signal 3
		Ground
	COEX2	Antenna coexistence signal 2
	PEFCLKP0	PCI Express reference clock pair positive
	COEX1	Antenna coexistence signal 1
	PEFCLKN0	PCI Express reference clock pair negative
	SUSCLK	32.768 kHz clock module input
		Ground
	PERST0#	PCI Express reset
	CLKREQ0#	PCI Express clock request
	W_DISABLE2#	Wireless disable 2
	PEWake0#	PCI Express wake
	W_DISABLE1#	Wireless disable 1
		Ground
	SMB_DATA	SMBus data signal
	Reserved
	SMB_CLK	SMBus clock signal
	Reserved
	ALERT#	SMBus alert signal
		Ground
	Reserved
	Reserved
	UIM_SWP
	Reserved
	UIM_POWER_SNK
		Ground
	UIM_POWER_SRC
	Reserved
	3.3V	3.3 V power supply
	Reserved
	3.3V	3.3 V power supply
		Ground

Заключение.

В заключении становятся очевидными преимущества принятые стандартом SATA 3.2. Появление новых спецификаций и разъемов расширит выбор совместимых карт расширения, как для ноутбуков, так и для стационарных компьютеров. Также увеличит общую производительность вычислительных систем от ноутбука — до сервера.

Сам по себе интерфейс таит в себе большое количество ловушек как для простого пользователя, так и для профессионала. Возможно это связано с его новизной, а может и некоторой «сыростью».

В любом случае, я постарался собрать максимум важной информации. Возникшие вопросы можно задать в комментариях к статье. Если статья вам помогла, вы можете отблагодарить меня отправив пожертвования на Yandex кошелек, форма для отправки денег находится в самом низу сайта (подвале). Спасибо за уделенное моей статье внимание.