M.2 - новый интерфейс SSD. Разъем M2 – скоростная трасса для любой информации Разъем m 2 в ноутбуке hp

Что в прошлом, что в этом году статьи про SSD можно смело начинать с одного и того же пассажа: «Рынок твердотельных накопителей стоит на пороге серьёзных изменений». Вот уже который месяц подряд мы с нетерпением ждём того момента, когда производители, наконец, приступят к выпуску принципиально новых моделей массовых SSD для персональных компьютеров, которые вместо привычного интерфейса SATA 6 Гбит/с будут использовать более скоростную шину PCI Express. Но светлый момент, когда рынок наводнят свежие и заметно более высокопроизводительные решения, всё откладывается и откладывается, главным образом из-за задержек с доведением до ума необходимых контроллеров. Те же единичные модели потребительских SSD с шиной PCI Express, которые всё-таки становятся доступны, пока носят явно экспериментальный характер и не могут поразить нас своим быстродействием.

Находясь в таком томительном ожидании перемен, несложно упустить из виду другие события, которые пусть и не оказывают основополагающего влияния на всю индустрию, но тем не менее тоже важны и интересны. Что-то подобное как раз и случилось с нами: незаметно на рынке потребительских SSD получили распространение новые веяния, на которые мы до сих пор почти не обращали внимания. В продаже стали массово появляться SSD нового формата — M.2. Ещё пару лет назад об этом форм-факторе говорилось лишь как о перспективном стандарте, но за последние год-полтора он сумел обрести огромное число сторонников и среди разработчиков платформ, и среди производителей SSD. В результате сегодня накопители в формате M.2 — не редкость, а повседневная реальность. Их выпускают многие производители, они свободно продаются в магазинах и повсеместно устанавливаются в компьютеры. Более того, формат M.2 сумел отвоевать себе место не только в мобильных системах, для которых он предназначался изначально. Многие материнские платы для настольных компьютеров сегодня тоже комплектуются слотом M.2, в результате чего такие SSD активно проникают в том числе и в классические десктопы.

Учитывая всё это, мы пришли к выводу о необходимости обратить пристальное внимание на твердотельные накопители в формате M.2. Несмотря на то, что многие модели таких флеш-дисков являются аналогами привычных 2,5-дюймовых SATA SSD, которые тестируются нашей лабораторией на регулярной основе, среди них есть и самобытные продукты, не имеющие близнецов классического форм-фактора. Поэтому мы решили наверстать упущенное и провести единое сводное тестирование имеющихся в отечественных магазинах M.2 SSD наиболее ходовых ёмкостей 128 и 256 Гбайт. Помощь в осуществлении этой затеи нам оказала московская компания «Регард », предлагающая чрезвычайно широкий ассортимент SSD, в том числе и в форм-факторе M.2.

⇡ Единство и многообразие мира M.2

Слоты и карты формата M.2 (ранее данный формат именовался Next Generation Form Factor — NGFF) изначально разрабатывались как более скоростная и более компактная замена для mSATA — популярного стандарта, используемого твердотельными накопителями в различных мобильных платформах. Но в отличие от своего предшественника M.2 предлагает принципиально большую гибкость как в логической, так и в механической части. Новый стандарт описывает несколько вариантов длины и ширины карт, а также позволяет использовать для подключения твердотельных накопителей как SATA, так и более скоростной интерфейс PCI Express.

В том, что PCI Express сменит привычные нам интерфейсы накопителей, нет никаких сомнений. Непосредственное использование этой шины без дополнительных надстроек позволяет снизить латентности при обращении к данным, а благодаря её масштабируемости существенно увеличивает пропускную способность. Даже две линии PCI Express 2.0 способны обеспечить заметно большую скорость передачи данных по сравнению с привычным интерфейсом SATA 6 Гбит/с, а стандарт M.2 позволяет устанавливать соединение с SSD с привлечением до четырёх линий PCI Express 3.0. Заложенный таким образом фундамент для роста пропускной способности повлечет появление нового поколения высокоскоростных твердотельных накопителей, способных обеспечить более быструю загрузку операционной системы и приложений, а также уменьшение задержек при перемещении значительных объёмов данных.

Формально стандарт M.2 представляет собой мобильную разновидность протокола SATA Express, описанного в спецификации SATA 3.2. Однако сложилось так, что за последнюю пару лет M.2 распространился гораздо шире SATA Express: разъёмы M.2 сегодня можно обнаружить на актуальных материнских платах и в ноутбуках, а SSD в форм-факторе M.2 повсеместно доступны в продаже. SATA Express же подобной поддержкой со стороны индустрии похвастать не способен. Отчасти это связано с большей гибкостью M.2: в зависимости от реализации данный интерфейс может быть совместим с устройствами, работающими по протоколам SATA, PCI Express и даже USB 3.0. Причём в своём максимальном варианте M.2 поддерживает до четырёх линий PCI Express, в то время как разъёмы SATA Express способны обеспечить передачу данных лишь по двум таким линиям. Иными словами, сегодня именно слоты M.2 представляются не только удобным, но и более перспективным фундаментом для будущих SSD. Они не только подходят и для мобильных, и для десктопных применений, но и способны обеспечить самую высокую пропускную способность среди всех существующих вариантов подключения потребительских твердотельных накопителей.

Однако учитывая тот факт, что ключевым свойством стандарта M.2 выступает многообразие его видов, следует иметь в виду, что далеко не все M.2-накопители одинаковы, а их совместимость с различными вариантами соответствующих слотов — это отдельная история. Начать следует с того, что платы доступных на рынке твердотельных накопителей в форм-факторе M.2 обладают шириной 22 мм, но имеют пять вариантов длины: 30, 42, 60, 80 или 110 мм. Данная размерность находит отражение в маркировке, например форм-фактор M.2 2280 означает, что карта накопителя имеет ширину 22 мм и длину 80 мм. Для слотов же M.2 обычно указывается полный перечень размерностей карт накопителей, с которыми они могут быть физически совместимы.

Второй признак, вносящий дифференциацию в разные варианты M.2, — это «ключи» в щелевом слоте и, соответственно, в ножевом разъёме карт, которые препятствуют установке плат накопителей в логически несовместимые с ними разъёмы. На данный момент для M.2 SSD используется два варианта расположения ключей из описанных в спецификации одиннадцати разных положений. Ещё два варианта нашли применение на WLAN и Bluetooth-картах в форм-факторе M.2 (да, бывает и такое —например, беспроводной адаптер Intel 7260NGW), а семь положений ключей зарезервированы на будущее.

Слоты M.2 могут обладать лишь одним ключом-перегородкой, но M.2-карты могут иметь по несколько ключей-вырезов сразу, что сделает их совместимыми с несколькими типами слотов одновременно. Ключ типа B, расположенный вместо контактов с номерами 12-19, означает, что в слот подведено не более двух линий PCI Express. Ключ типа М, занимающий контактные позиции 59-66, означает, что слот обладает четырьмя линиями PCI Express и поэтому может обеспечить более высокую производительность. Иными словами, карта M.2 должна не только подходить по размеру, но и иметь совместимое со слотом расположение ключей. При этом ключи не только ограничивают механическую совместимость между различными разъёмами и платами форм-фактора M.2, но и выполняют ещё одну функцию: их расположение препятствует неправильной установке накопителей в слоте.

Приведённая в таблице информация должна помочь правильно идентифицировать имеющийся в системе тип слота. Но нужно иметь в виду, что возможность механической состыковки слота и разъёма является лишь необходимым, но не достаточным условием для их полной логической совместимости. Дело в том, что в слоты с ключами B и M может быть выведен не только интерфейс PCI Express, но и SATA, однако расположение ключей не даёт никакой информации о его отсутствии или наличии. То же самое касается и разъёмов M.2 карт.

Есть и еще одна проблема. Она заключается в том, что многие разработчики материнских плат игнорируют требования спецификаций и устанавливают на свои продукты наиболее «крутые» слоты с ключом типа M, но заводят на них при этом лишь две из четырёх положенных линий PCIe. Кроме того, имеющиеся на материнских платах M.2-слоты могут быть вообще не совместимы с SATA-накопителями. В частности, своей любовью к установке M.2-слотов с урезанной SATA-функциональностью грешит компания ASUS. На эти вызовы адекватно отвечают и производители SSD, многие из которых предпочитают делать на своих картах сразу оба ключа-выреза, чем они обеспечивают возможность физической установки накопителей в слоты M.2 любого типа.

В итоге получается, что определить реальные возможности, совместимость и наличие интерфейса SATA в слотах и разъёмах M.2 по одним только внешним признакам невозможно. Поэтому полную информацию об особенностях реализации тех или иных слотов и накопителей можно получить только из паспортных характеристик конкретного устройства.

К счастью, на данный момент ассортимент M.2-накопителей не столь велик, так что ситуация не успела запутаться окончательно. Фактически на рынке пока представлена лишь одна модель M.2-накопителя с интерфейсом PCIe x2 — Plextor M6e — и одна модель с интерфейсом PCIe x4 — Samsung XP941. Все остальные доступные в магазинах флеш-накопители в форм-факторе M.2 используют привычный протокол SATA 6 Гбайт/с. При этом все встречающиеся в отечественных магазинах M.2 SSD имеют по два ключа-выреза — в положениях B и M. Исключением является лишь Samsung XP941, у которого есть только один ключ — в позиции M, но он в России не продаётся.

Тем не менее если в компьютере или на материнской плате имеется слот M.2, и вы планируете заполнить его твердотельным накопителем, то предварительно нужно проверить несколько вещей:

• Поддерживает ли ваша система M.2 SATA SSD, M.2 PCIe SSD или оба варианта накопителей сразу?
• Если в системе есть поддержка M.2 PCIe-накопителей, то сколько линий PCI Express заведено на слот M.2?
• Какое расположение ключей на карте SSD допускает имеющийся в системе слот M.2?
• Какова максимальная длина карты M.2, которую можно установить в вашу материнскую плату?

И только после того, как вы сможете определённо ответить на все эти вопросы, можно переходить к выбору подходящей модели SSD.

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).

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:

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)

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

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).

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.

Всем привет!

M2, SATA, PCI Express – Что лучше?

Перед тем как отвечать на данный вопрос, стоит ознакомиться с терминологией.
Начнем с самого простого и привычного – Что такое SSD?

Solid-State Drive – Это способ хранения данных. То есть, если мы говорим про жесткий диск, то подразумеваем, что данные хранятся на круглых магнитных пластинах, а если говорим про SSD, то предполагается, что они содержатся на чипах памяти.

M2 или SSD что лучше?

Форм-фактор

По размеру они такие, как и 2.5 дюймовые жесткие диски, но так как это SSD, то внутри корпуса находятся чипы памяти, на которых хранятся данные.

Подключаются все это дело к материнской плате с помощью SATA-коннектора.
Также есть более экзотичные варианты, такие как M2 накопители.
Это тонкие, длинные и по сути голые платы на которых видны те самые чипы.

SSD от Samsung

Это такой же SSD накопитель, только использующий тип подключения/разъем, который называется M2. Также есть еще PCI Express накопители, правда зачастую, это те же M2 накопители, которые просто вставлены в переходник на PCI Express и все это продается одним комплектом.

Протокол и интерфейс

С размерами и типами подключения стало все понятно. Осталось изучить такую вещь как протокол. Простым языком это технология общения накопителя с остальными компонентами компьютера и в частности процессором.
Самые обычные 2.5 дюймовые SATA SSD используют протокол AHCI, который был разработан довольно давно для использования жестких дисков и как следствие имеет ограничения. Само SATA подключение также ограничено пропускной способностью 550-600 MB/s.

Как раз для того, чтобы обойти эти скоростные ограничения были придуманы PCI Express и M2, правда они все также используют, либо эмулируют AHSI, но из-за нового интерфейса имеют пропускную способность гораздо выше чем их предшественники.

Также относительно недавно был разработан протокол NVMe, который может передавать уже до 65 000 очередей, в то время как AHSI только 32 очереди.

Пора перейти от слов к делу и посмотреть на сравнение интерфейсов:

Преимущества и недостатки

Преимущества:

1. Малогабаритность. Даже довольное малые, по сравнению с HDD, SSD – требуют отдельного место в корпусе персонального компьютера, М2 же идет почти в плотную к материнской плате, за счёт чего подходит даже для ноутбуков, в которых нет пространства для стандартных SSD.
2. Универсальность. SSD с форм-фактором М2 могут подключаться как через SATA и PCI-E, так и в свой М2 разъем. С обычным жестким или твердотельным диском такого не сделаешь.
3. Высокая производительность и малое потребление ресурсов. Как показывают большинство тестов интерфейс М2 действительно превосходит привычный нам SATA, а также требует меньше энергии.
4. Отсутствие дополнительного питания. Для стандартных дисков нужен дополнительный кабель от блока питания формата 15Pin, для М2 – нет.

Недостатки:

1. Сложность совместимости с компьютерами.
   Перед покупкой SSD M.2 вы должны убедиться, что ваша материнская плата поддерживает данный разъем. Для этого надо знать присутствует ли сам разъем на плате, а затем и совместимость конкретного диска и платы. Также нужно знать длину SSD и проверить подходит ли она вам.
2. Перегрев.
   Длительная запись на диск нагревает чип до очень высокой температуры, из-за этого срабатывает контроллер, который сбавляет скорость записи, чтобы охладиться. Такая проблема возникает не так часто, но производители уже начали выпускать накопители с внешним охлаждением в виде радиаторов.
3. Цена
   Раньше ССД М.2 стоили на порядок выше, чем их аналоги на SATA интерфейсе, но на 2018 год ситуация довольно быстро выровнялись и в среднем ценовом сегменте (8-14 т.р) диски на М.2 стоят всего на 2000-3000 тысячи дороже, чем их предшественники.
4. Гарантия
   Если вы думаете выбирать дорогой диск с запасом на будущее, обязательно убедитесь, чтобы срок гарантии вашего устройства был долгим. В последнее время практически все именитые производители – например: Samsung, Intel, Plextor, Western Digital дают несколько лет гарантии

Заключение

Подводя итог, хочется сказать, что интерфейс M2, а в частности технология NVMe – это новый стандарт, на который будут переходить все производители.

Поэтому начать ознакомление с данными технологиями нужно начать как можно раньше или же в ближайшее время, так как цены уже снизились из-за конкуренции среди производителей.

И на ютубе, и мне был задан вопрос, а можно ли в нем заменить обычный HDD диск современным, существенно более производительным SSD-диском? Конечно можно, но вот зачем? Не в том смысле, что я почему-то противник новых технологий, но, как мне кажется, уже сформировался стереотип мышления: жесткий диск выбросить, установить на его место твердотельный накопитель, и наступит благодать. Так то оно так, но все немного интереснее. Установка SSD в ноутбук может быть произведена несколькими способами. Давайте разберемся. Рассмотрим интерфейсы жестких дисков ноутбука, их варианты и возможности.

HDD vs SSD

Описывать преимущества твердотельных дисков перед обычными винчестерами смысла нет никакого. Достоинства и недостатки каждого хорошо известны любому, кто отличает «ноту до от ноты фа», или, в переложении к компьютерной тематике, процессорный сокет от интерфейса подключения дисков. Речь хочу повести немного о другом. Чтобы не быть голословным, возьмем для примера пару-тройку современных SSD-накопителей, относящихся к разным классам, от бюджетного до топового производительного устройства. Ну и для компании – обычный жесткий диск, просто для сравнения.

Сразу оговорюсь, что SSD-диски я выберу емкостью 256 Гб, ибо считаю, что на данный момент это оптимальный объем как по деньгам, так и по достаточности места для установки операционной системы, нужных программ. Винчестер же возьму емкостью 1 Тб. Для нашего разговора емкость диска не важна. Я сразу приведу кое-какие характеристики каждой модели, в частности, пиковую скорость чтения/записи. Остальные параметры в данный момент нас не интересуют.

Заметили закономерность у всех твердотельных дисков? Максимальная скорость чтения/записи практически одинаковая у всех. При том, что цены различаются в несколько раз. Конечно, другие параметры дисков, как то: используемые контроллеры, тип установленной флеш-памяти, скорость случайного чтения/записи на блоках разного размера и т. п. будут различаться. Почему так?

Ответ кроется в интерфейсе, используемом для подключения накопителя, будь то винчестер или SSD для ноутбука или стационарного компьютера. Об интерфейсах и пойдет далее речь.

SATA, mSATA, M.2

Современные ноутбуки, как и стационарные компьютеры, как минимум имеют один, но чаще, несколько SATA-разъемов для подключения. Можно встретить и mSATA разъем, или M.2. Чем они различаются, что могут предложить в плане скоростных показателей и удобства использования? Немного теории.

Предупрежу сразу, оперировать будет примерными цифрами, дающими верное представление по возможностях интерфейса, но не усложняющие расчеты. Для простоты будем считать в килобайте 1000 байт.

SATA

Этот интерфейс пришел на смену уже ушедшему в историю PATA. Сейчас уже существует третья версия этого интерфейса. Кратко упомянем характеристики каждой версии:

1. SATA 1. Спецификация представлена в 2003-м году. Частота шины, на которой работал контроллер, составляла 1.5 ГГц. Это позволило достичь пропускной способности 1.5 Гбит/с, или примерно 150 Мбайт/с.
2. SATA 2. Частота шины была удвоена, до 3 ГГц, что удвоило и пропускную способность до 3 Гбит/с, или 300 Мбайт/с.
3. SATA 3. Частота шины контроллера опять увеличилась и достигла 6 ГГц. Пропускная способность – 6 Гбит/с, примерно 550-600 Мбайт/с.

Может возникнуть вопрос, если в байте 8 бит, то и пропускная способность должна быть выше, чем указано, ведь если разделить 6 Гбит на 8 получится 750 Мбайт/с. Дело в том, что при передаче данных используется система кодирования «8b/10b», при которой каждый байт данных сопровождается двумя битами служебной информации.

Учитывая, что SATA 3 активно вытесняет старые версии, наиболее интересен именно он. Если внимательно приглядеться к приведенным характеристикам пропускной способности, то можно заметить одну интересную вещь: она примерно равна скорости чтения SSD-дисков. Вернее, сказать надо наоборот – современные SSD-диски при операции последовательного чтения достигли потолка возможностей интерфейса SATA 3.

Что касается обычных жестких дисков, то для них и версии SATA 2, на самом деле, много. Ни один винчестер не в состоянии достигнуть его предела по передаче данных. Что уж говорить про SATA 3. Целесообразность его использования заключается только при чтении/записи в буфер винчестера. Механика все равно не позволяет достигнуть таких скоростей передачи.

mSATA

Это некая модификация обычного SATA для применения в ноутбуках и прочих подобных устройствах. Он позволяет подключить компактный SSD накопитель. Принципиально ничем не отличается от того же SATA 3, используя тот же контроллер с теми же характеристиками. Его наличие в ноутбуке позволяет подключить дополнительный твердотельный накопитель в пару с обычным винчестером или заменяющим его 2.5-дюймовым твердотельным. Установка SSD в ноутбук этого форм-фактора все равно даст заметный выигрыш в скорости, и может оказаться весьма полезной процедурой для не самых современных компьютеров.

M.2

Вот на этом интерфейсе подключения накопителей остановимся немного подробнее. Он пришел на смену mSATA, имеет другой разъем, и служит для тех же целей – подключения компактных SSD накопителей. Кстати сказать, не только их, этот интерфейс пригоден для установки карт расширения, например, Wi-fi модулей, Bluetooth адаптеров и т. п. Сейчас нас интересует подключение дисков.

И интересует потому, что хоть к нему и подключаются накопители, от SATA он отличается существенно. И не только разъемом. Все прелесть в том, что помимо контроллера SATA используется и более мощная в плане скоростных характеристик шина PCI-Express. Эта шина также добралась до третьей версии, что дает возможность интерфейсу M.2 использовать 4 линии шины PCI-Express.

Если переводить это в цифры, то:

• PCI Express 2.0 с двумя линиями (PCI-E 2.0 x2) обеспечивает пропускную способность 8 Гбит/с, или примерно 800 Мбайт/с.
• PCI Express 3.0 с четырьмя линиями (PCI-E 3.0 x4) дает 32 Гбит/с, что соответствует примерно 3.2 Гбайт/с.

Как видно, существенная разница по сравнению с SATA. Правда, следует оговориться. Подключаемый диск может использовать как интерфейс SATA, так и один из вариантов PCI-Express. К тому же важно, чтобы производитель материнской платы обеспечил выполнение требования спецификаций этого интерфейса.

Поясним таблицу. Диск от Plextor использует интерфейс SATA, что накладывает свои ограничения на скорость обмена накопителя с контроллером. Возможности используются полностью. Kingston же работает на другой шине, PCI-E, что заметно сказывается на производительности. К сожалению, и на цене тоже, но это уже другая тема.

Продолжая разговор об интерфейсе M.2, нельзя не сказать об различиях разъемов этого интерфейса, заключающихся в вариантах расположения ключей, т. е. вырезов. Формат разъема бывает следующих видов:

Тип ключа	B key (M.2 Socket2)	M key (M.2 Socket3)
Схема
Расположение ключа	Контакты 12-19	Контакты 59-66
Поддерживаемые интерфейсы	PCIe ×2, SATA, USB 3.0, Audio, PCM, IUM, SSIC и I2C	PCIe ×4 и SATA

Соответственно, SSD-диски имеют коннекторы также нескольких типов:

Тип ключа	B key	M key	M&B key
Схема
Расположение ключа	Контакты 12-19	Контакты 59-66	Контакты 12-19 и 59-66
Поддерживаемые интерфейсы	PCIe ×2, SATA	PCIe ×4, SATA	PCIe ×2, PCIe ×4, SATA

Как видно, SSD-накопители выпускаются не только с B или M, но и с универсальным M&B ключом, который позволяет устанавливать такой диск в любой разъем с ключом B или M.

Сразу становится понятно, чем разъем M.2 лучше SATA, к которому мы все уже привыкли. Название последнего говорит само за себя - интерфейс подключения дисков только один, SATA, и вариантов быть не может. В то же время M.2, обладая всеми характеристиками этого интерфейса, способен работать и на другой шине, т. е. PCI-Express, а это уже, как говорится, совсем другие деньги. Вернее, совсем другие скорости.

Следует сказать, что разъем M.2 весьма универсален, и применяется для подключения самых разнообразных устройств. Тип устройства определяется расположением ключа, что предотвращает установку неподдерживаемого устройства в данный разъем. Например, M.2 с ключом E (контакты 24–31), как и ключ A (контакты 8–15) используется для подключения Wi-fi и Bluetooth адаптеров, ряда других устройств, но не предназначен для подключения SSD дисков.

Мало того, в спецификации зарезервированы ключи, не используемые в данный момент, но могут оказаться востребованными в будущем. Ключ F запланирован для использования с будущими интерфейсами памяти, предусмотрены также ключи C, D, G и т. д.

Заканчивая о маркировке, упомянем и такую: в спецификации разъема на материнской плате часто стоят цифры, например, «поддерживает устройства 2242, 2260, 2280». Ничего страшного в этой маркировке нет. Все просто. Это габариты диска, для которых есть крепеж, т. е. площадка, в которую закручивается винт для фиксации накопителя. Получается, если декларирована поддержка накопителей 2280, это означает, что их размеры должны быть 22 мм в ширину и 80 мм в длину.

Выбор и установка SSD в ноутбук

На что обратить внимание при выборе твердотельного диска формата M.2?

Во-первых, на тип ключа, хотя большинство моделей предлагается с универсальным M&B.

Во-вторых, используемый диском интерфейс. Если это SATA 3, то скорость обмена примерно 550 Мбайт/с – это потолок. Если используется PCI Express, то тут уже интереснее, но и дороже.

Вопросы о том, какой контроллер лучше, какая память используется, наличие поддержки команд TRIM и прочие характеристики конкретных накопителей – тема отдельного разговора.

Заключение

Подведем итоги. Ноутбуки, в силу своей компактности, большого выбора в апгрейде дисковой системы не предоставляют. Всегда можно было заменить установленный диск на более емкий, производительный, или вообще заменить его твердотельным, проиграв в емкости, но существенно выиграв в скорости.

Наличие в ноутбуке разъема M.2 – приятный бонус, дающий интересную возможность изменить конфигурацию и, главное, существенно увеличить скорость обмена с накопителями. Возможны несколько вариантов.

Вариант 1

Жесткий диск, особенно если у него емкость 1 Тб или даже выше, не трогать, а вот в качестве системного установить SSD-диск форм-фактора M.2 (или mSATA). Что получаем? После переноса на этот диск системы имеем быстрый загрузочный носитель с полным набором программ, критичных к производительности дисковых операций. Это могут быть и графические пакеты, и программы для монтажа видео, и даже «тяжелые» игры. Жесткий диск остается в качестве файлопомойки и для установки программ, не нуждающихся в большой скорости обмена с накопителем. Таким образом, заодно бережем ресурс SSD диска.

Что в минусах такого варианта? Как ни странно, увеличенное энергопотребление. Это актуально для тех, кто часто работает автономно, без подключения к сети. Казалось бы, много ли потребляет SSD? Немного, но дело в другом. Жесткий диск то никуда не девается, и все равно «кушает» батарею. Замена его на твердотельный немного, но увеличивает продолжительность работы от аккумулятора. Зато уменьшает полезную емкость дисков.

На мой взгляд – самое оптимальное решение. Установка SSD в ноутбук выполняется как дополнение к жесткому диску еще и SSD. Именно так я и поступил.

Вариант 2

Использовать самый маленький по объему SSD для кеширования дисковых операций. Бюджетное решение, некая полумера, но компьютер станет работать шустрее.

Имеет право на существование.

Вариант 3

Установить SSD формата M.2, но не делать его системным, а использовать для работы программ, которым необходима высокая производительность дисков.

M.2, возможно, в какой-то мере также переходной этап в ожидании следующего поколения интерфейса подключения накопителей. Ну а пока… Пока следует воспользоваться тем что есть, использовать разъем M.2 для установки SSD диска, которому вполне по силам обогнать самый крутой 2.5-дюймовый накопитель, какой можно поставить взамен традиционного жесткого диска. Интерфейс это позволяет!