Как используется ssd pci e
Перейти к содержимому

Как используется ssd pci e

Разница между третьим и четвертым поколением PCI Express

Сегодня PCIe 4.0 быстро набирает популярность во всех аспектах применения этой технологии в сфере ПК и все чаще встречается в SSD, видеокартах, материнских платах и высокопроизводительных картах расширения. Но что представляет собой интерфейс PCIe 4-го поколения (PCIe Gen 4, PCIe 4.0)? Давайте разберем основные моменты.

PCI Express (PCIe) – стандартный интерфейс, в последние 10 лет обычно используемый для подключения высокоскоростных компонентов ПК к материнской плате. О выходе четвертого поколения этого интерфейса, или версии PCIe 4.0, было официально объявлено в 2017 году. Однако первые SSD-накопители и видеокарты с поддержкой новой версии технологии PCIe мы увидели только на Computex-2019.

заставка pcie

Что такое PCIe Gen 4?

PCIe Gen 4 – это четвертая и на данный момент последняя из используемых версия спецификаций стандарта PCI Express. Обновленный аналог PCIe Gen 3, интерфейс PCIe Gen 4 сегодня является самой быстрой опцией PCIe из доступных на рынке.

Для чего используется PCIe Gen 4?

PCIe Gen 4 используется для подключения к системе высокопроизводительных устройств с интерфейсом PCIe, таких как видеокарты и NVMe (PCIe) SSD.

pcie-logo

Зачем была разработана версия PCIe Gen 4?

Модернизация технологии PCIe обусловлена необходимостью удовлетворения растущих потребностей в высокоскоростном интерфейсе передачи данных, способном обеспечить адекватную скорость выполнения современных рабочих сценариев.

В чем разница между PCIe Gen 3 и PCIe Gen 4?

PCIe Gen 4 обеспечивает удвоенную скорость передачи данных по сравнению с PCIe Gen 3, то есть аналогичные устройства с PCIe Gen 4 могут работать вдвое быстрее. PCIe Gen 3 передает данные со скоростью 8 GT/s (гигатрансферов в секунду), что примерно эквивалентно одному гигабайту в секунду (ГБ/с) в пересчете на одну линию PCIe. Сравните: PCIe Gen 4 работает со скоростью 16 GT/s, или 2 ГБ/с на линию.

Что такое максимальная пропускная способность PCIe Gen 4?

Чтобы определить максимальную пропускную способность, обеспечиваемую устройством с PCIe Gen 4, необходимо знать количество линий PCIe, поддерживаемое данным устройством. Устройства с PCIe используют “линии” для приема и передачи данных, так что, чем больше линий PCIe может использовать устройство, тем больше максимальная пропускная способность PCIe на конкретном устройстве. Поддерживаемое устройством число линий PCIe обычно обозначается как “x4” для четырех линий, “x8” для восьми линий и т.д.

Поддерживаемое число линий PCIe x1 x2 x4 x8 x16
Пропускная способность PCIe Gen 3, ГБ/с 1 2 4 8 16
Пропускная способность PCIe Gen 4, ГБ/с 2 4 8 16 32

Обладает ли PCIe Gen 4 обратной совместимостью?

PCIe Gen 4 обладает полной обратной совместимостью, так что устройство с PCIe Gen 4, подключенное к системе с PCIe Gen 3, будет нормально работать со скоростями PCIe Gen 3. Это значит, что если вы покупаете NVMe SSD с PCIe Gen 4, то можете сразу подключать его к своей текущей системе, даже если она не поддерживает PCIe Gen 4. В дальнейшем, в случае апгрейда системы до PCIe Gen 4, вы сможете воспользоваться всем потенциалом производительности своего NVMe SSD с PCIe Gen 4.

Когда будет доступна версия PCIe Gen 4?

Стандарт PCIe Gen 4 уже принят в отрасли, и сегодня рынок предлагает достаточно много различных устройств с PCIe Gen 4. Однако в настоящее время PCIe Gen 4 поддерживают только новейшие модели устройств. Постепенно версия Gen 4 станет основным стандартом PCIe.

Как использовать PCIe Gen 4?

Чтобы вы могли воспользоваться преимуществами PCIe Gen 4, все коммуницирующие компоненты – процессор, материнская плата и PCIe-устройства – должны поддерживать PCIe Gen 4.

Какие настольные платформы в настоящее время поддерживают PCIe Gen 4?

  • процессоры AMD Ryzen 3000 и 5000;
  • материнские платы AMD X570, B550 и TRX40;
  • процессоры Intel Core 11-го поколения «Rocket Lake» и 12-го поколения “Alder Lake”;
  • материнские платы Intel Z490, Z590 и Z690.

Что такое PCIe NVMe SSD?

PCIe NVMe SSD – это твердотельные накопители (SSD), которые используют высокоскоростной интерфейс PCIe для передачи данных, а также протокол NVMe (Non-Volatile Memory Express) для осуществления служебной коммуникации с хост-системой. Так как для чтения/записи данных эти диски используют быструю шину PCIe, они предлагают намного большую пропускную способность и намного более быстрый отклик, чем SATA SSD.

Являются ли PCIe NVMe SSD с PCIe Gen 4 еще более быстрыми?

Версия PCIe Gen 3 не позволяла использовать весь потенциал пропускной способности высокопроизводительных PCIe NVMe SSD, создавая, по существу, «узкое место». PCIe Gen 4 расширяет это «бутылочное горлышко», позволяя PCIe NVMe SSD осуществлять чтение и запись данных с намного большими скоростями.

Какие форм-факторы используются в категории PCIe NVMe SSD?

Накопители PCIe NVMe SSD могут выпускаться в различных форм-факторах, как то: AIC (карта расширения), M.2 и U.2. Пользовательские PCIe NVMe SSD обычно выпускаются в компактном формате M.2 2280, который удобен как для настольных ПК, так и для ноутбуков. PCIe NVMe SSD корпоративного класса бывают всех трех форматов, из которых наиболее популярен формат U.2, совместимый с серверными бэкплейнами.

сравнение-форматов

Резюме

Платформы с PCIe 4.0 обладают большей гибкостью и потенциально большей пропускной способностью. SSD, использующие интерфейс PCIe 4.0, являются идеальным решением для всех видов нагрузки, где происходит интенсивный обмен данными с накопителем. Они обеспечивают более быструю загрузку операционной системы, игр и приложений. PCIe 4.0 также обладает большей энергетической эффективностью, то есть ваши устройства в процессе работы будут меньше нагреваться и потреблять меньше электричества. С ростом количества продукции с PCIe 4.0 выбор между версиям PCIe 3.0 и 4.0 станет очевидным. PCIe 4.0 станет общеупотребительным стандартом раньше, чем вы об этом узнаете.

SATA SSD, M.2 и NVMe: разница между форм-факторами и протоколами передачи данных

Разбираемся в основных терминах, связанных с твердотельными накопителями: M.2, SATA, NVMe и другие.

Изображение записи

На самом деле сравнивать понятия SSD, M.2 и NVMe некорректно. Один из них — это накопитель данных, другой — форм-фактор накопителя, а третий — вообще стандарт передачи данных. Чтобы не путаться в терминах, углубимся в эти понятия. Начнем с жестких дисков и их отличий от SSD, подчеркнем различия 2,5-дюймовых SSD от M.2-накопителей, а также сравним SATA с NVMe.

Что такое жесткий диск, или HDD

Сначала разберемся с основными видами дисков, которые можно встретить в серверах, — HDD и SSD.

Обычный ПК, как и сервер, состоит из множества компонентов, из которых нас интересуют четыре:

  • Процессор: отвечает за обработку информации, вычисления, за исполнение кода программ и операционной системы, управляет работой всех остальных частей.
  • Материнская плата. На нее устанавливаются процессор, оперативная память, видеокарты, контроллеры, на ней расположены порты для подключения внешней памяти. Материнская плата питает все компоненты и объединяет в единое целое.
  • Шины, интерфейс, порты. Могут называться по-разному, но суть одна: это соединение, которое необходимо для передачи данных — например, от оперативной памяти, к процессору.
  • Жесткий диск — накопитель данных, на котором хранятся программы, файлы и операционная система. Именно ему и его вариациям посвящен этот текст.

Устройство HDD-диска

HDD, или Hard (magnetic) Disk Drive, — классический жесткий диск, хранилище данных.

HDD.

В жестком корпусе диска находятся магнитные пластины, на которые записываются данные. Считываются и записываются они так: диск вращается, а головка при помощи магнитных импульсов считывает или записывает данные. Диск вращает двигатель, а всей работой заправляет микросхема — контроллер.

Данные записываются в дорожках на поверхности диска, примерно как на виниловых пластинках. При этом информация хранится не в одном месте, а в кластерах или секторах, разбросанных по диску, поэтому для считывания данных диск должен вращаться.

Треки и сектора.

Чем быстрее диск вращается, тем больше данных в секунду можно считывать или записывать. Но здесь возникает ограничение: если бесконечно увеличивать скорость, то материал может не выдержать колебаний и разрушиться от нагрузок.

Эту проблему пытались решить. Например, в 2000 году компания Seagate выпустила диск Х15, который раскручивался до 15 000 оборотов в минуту. Но это скорее экзотика — обычные диски не превышают 7200 оборотов в минуту для домашних ПК, что дает 85-120 МБ/с считывания. Максимальная скорость дисков на домашних ПК не превышает 150 МБ/с.

В зависимости от размера существует несколько форм-факторов, или видов, HDD:

  • 3,5 дюйма — чаще встречаются в серверах,
  • 2,5 дюйма — для домашних ПК,
  • внешние HDD — используют в качестве внешнего носителя данных (в них также используется диск на 2,5 дюйма, но есть внешний корпус).

Слева направо: HDD 3,5

Что такое SSD-диск и его отличия от HDD

SSD-диск, Solid State Drive, — это твердотельный накопитель. Он работает по отличному от HDD принципу: сохраняет информацию на полупроводниковых чипах в ячейках памяти. Это так называемые «энергонезависимые немеханические запоминающие устройства». «Энергонезависимые» означает, что при потере питания данные сохраняются.

SSD состоят из резисторов, конденсаторов, контроллера, буферной DRAM-памяти, чипов постоянной NAND-памяти и разъемов подключения. Фактически это большая «флэшка». Главное отличие от HDD — не в комплектующих (здесь диски во многом схожи), а в отсутствии движущихся частей.

Из «статичности» SSD-диска следует ряд его преимуществ:

  • занимает меньше места,
  • бесшумный,
  • более надежный (не «изнашивается» из-за чтения данных),
  • быстрее записывает и считывает данные.

Скорость чтения у них варьируется от 270 до 500 МБ/c, что в разы выше, чем у HDD. Так, время полной загрузки Windows 7 у HDD составляет в среднем 49 секунд, а у SSD — 19 секунд.

Интерфейсы подключения дисков: SATA и NVMe

Интерфейс — это набор способов подключения к материнской плате, методов и правил взаимодействия диска с остальными частями ПК. Сюда входят и виды физических разъемов, и протоколы передачи данных, и способы передачи данных.

Параллельный интерфейс подключения IDE

Наглядный пример интерфейса применительно к HDD-дискам — это IDE (Integrated Drive Electronics), или ATA (Advanced Technology Attachment). Условно это простой способ подключения жесткого диска к материнской плате через шлейф из 40 или 80 жил.

Так выглядят порты для IDE на HDD.

На фото хорошо просматривается разъем под IDE.

Мы упоминали, что в интерфейс входят и методы передачи данных. Для IDE таких методов несколько. Например, PIO (Programmed input/output), когда данные передаются между устройствами через процессор, или DMA (Direct Memory Access), когда процессор для передачи данных не используется.

Информация через интерфейс IDE передаются параллельно, когда каждый бит данных идет по своей сигнальной линии — по физическому каналу. Поэтому для интерфейса подключение идет через 40- или 80-жильный шлейф. Передача данных идет порциями, равными количеству каналов.

Из минусов решения: параллельные каналы влияют друг на друга, что приводит к искажению сообщений. Эта проблема решена в интерфейсе SATA, ставшим развитием параллельного IDE.

Последовательный интерфейс обмена данными SATA

SATA, или Serial ATA (SATA), — это последовательный способ передачи битов информации. При нем биты идут друг за другом, по одному биту за раз.

На материнской плате могут располагаться несколько SATA-разъемов. Это позволяет подключать несколько жестких дисков, которые будут работать одновременно, что было невозможно в IDE.

Так выглядят SATA-разъемы.

Через SATA-интерфейс данные передаются быстрее, чем через IDE. В SATA меньше контактов и микросхем, и они меньше перегреваются.

Интерфейс SATA-подключения получил большее распространение в SSD-дисках. Изначально интерфейс разрабатывался для HDD-дисков, головка которых может получить доступ только к одной ячейке одной пластины (блина) диска. Поэтому в SATA-устройствах только один канал и невысокая скорость передачи данных. Такую скорость чтения предлагают разные спецификации SATA:

  • 1 — 150 МБ/с;
  • SATA 2 — 300 МБ/с;
  • SATA 3 – 600 МБ/с.

Это теоретически максимальная скорость, и она в разы меньше скоростей стандарта NVMe, о котором мы поговорим дальше.

NVMe

NVMe, или Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification, — это спецификация на протоколы доступа к накопителям. Позволяет твердотельным накопителям считывать и передавать данные через слот PCIe, о котором мы расскажем ниже.

NVMe может обеспечить скорость записи до 3,2 ГБ/с, что в 6 раз больше, чем у SATA 3. Такие показатели достигаются благодаря нескольким особенностям:

  • Слот PCIe расположен прямо на материнской плате — нет «посредников» в виде кабелей.
  • Для выполнения команды NVMe обращается к оперативной памяти всего один раз, когда SATA — два.
  • Есть параллельность потоков.
  • Есть механизмы работы с очередями и обработкой прерываний — команды с высоким приоритетом будут обрабатываться быстрее.

Протоколы передачи данных PCIe и AHCI

Теперь расскажем про режимы передачи данных на основе рассмотренных интерфейсов. Здесь наибольший интерес представляют PCIe и AHCI.

PCIe

Peripheral Component Interconnect Express, или PCIe, — это последовательная шина ввода-вывода. Физически это соединение, «переходник», в виде слота или разъема для подключения устройств напрямую к материнской плате.

Верхний разъем — PCIe x4, в центре — PCIe x16, внизу — PCIe x1.

У PCIe есть прямой канал «общения» с процессором и оперативной памятью, а также независимые друг от друга каналы приема и передачи данных, или линии.

Линия — это некое соединение между устройствами в виде четырех проводов: два для передачи, два для приема данных. Они передают данные как на двухполосном шоссе: в одну и другую сторону одновременно. Это называется дуплексным режимом. Два сигнальных провода с противоположной полярностью позволяет бороться с помехами.

Линии PCIE.

Скорость передачи данных через PCIe зависит от версии и количества линий. Например, теоретическая скорость PCIe 3.0 — 986 МБ/с с одной линией, а с двумя — 1970 МБ/с.

Примечание. PCIe-шина рассчитана на подключение периферийных устройств — не только жестких дисков, но также GPU или сетевых карт.

PCI Express — это способ соединения с материнской платой и передачи данных. Именно его использует протокол/интерфейс NVMe.

AHCI

Несмотря на название, AHCI (Advanced Host Controller Interface) — это не интерфейс в прямом смысле. Это скорее механизм или режим, который улучшает стандарт SATA.

Например, в AHCI есть горячая замена дисков без отключения сервера и алгоритм аппаратной установки очередности команд NCQ, которая достигается за счет оптимизации движения считывающей головки. Так как для SSD-дисков проблемы с той же головкой не возникает, принято считать, что режим AHCI скорее подходит для HDD-дисков.

Различие SATA в режиме AHCI и NVMe

Протокол NVMe разработан специально под SSD, чтобы раскрыть потенциал твердотельных накопителей. Дело в том, что их потенциальная скорость с SATA-подключением ограничена протоколом SATA 3, а именно — 600 МБ/с на чтение. Физически накопители способны работать в десятки раз быстрее. Для обхода ограничения есть NVME, с ним скорость SSD достигает 3,2 ГБ/с.

SATA в режиме AHCI разработан для HDD-дисков. Режим ускоряет запуск файлов, показатель IOPS и повышает производительность примерно на 20%. Можно работать в AHCI-режиме и с SSD-дисками, но большого прироста в скорости не будет.

Типы твердотельных накопителей

Теперь, когда мы рассказали об SSD, интерфейсах и режимах подключений, можно разобраться с типами SSD-дисков. Они различаются по следующим критериям:

  • размер и форма;
  • способ передачи данных — SATA или NVMe;
  • интерфейсы, о которых мы уже писали.

SSD 2,5 дюйма SATA

Это SSD-диск, установленный в пластиковый корпус, с разъемами для SATA-подключения через SATA-кабель. На картинке видно, что плата с чипами установлена в пластиковый корпус, в котором много пустого пространства.

SSD-диск в пластиковом корпусе.

Это сделано не просто так: такой формат позволяет ставить SSD 2,5” вместо HDD 2,5” в то же посадочное место. К тому же «лишнее» пространство защищает плату от повреждений и позволяет пассивно охлаждать устройство.

В этом же форм-факторе 2,5 дюйма встречаются SSD-диски не только с интерфейсом SATA. Например, WD Gold WDS384T1D0D 3.8ТБ, 2.5 дюйма, работает по интерфейсу PCIе x4.

SSD-диск Western Digital.

Это накопитель для корпоративных систем, поскольку интерфейс PCIe обеспечивает быстрый доступ к данным. Форм-фактор SSD 2,5″, но с разъемом не на SATA, а U.2, который подключается к PCIe и использует 4 линии.

Подключение происходит также через кабель — например, такой.

SSD M.2

M.2 — это форм-фактор SSD. Это тот же SSD, но без пластикового корпуса: просто плата, на которой расположены чипы, контроллер, буферная память.

У них есть несколько размеров: 2230, 2242, 2260, 2280, 22110. Первые две цифры — ширина в миллиметрах, остальные — длина. Ширина всех плат — 22 миллиметра, а длина варьируется от 30 миллиметров до 110 миллиметров.

Накопители SSD M.2 подключаются в специальные слоты, без кабелей питания или шлейфов. Питаются от материнской платы.

Пример SSD M.2.

Взаимодействие с материнской платой и процессором идет через разные шины и стандарты: SATA, PCIe и NVMе. Через один и тот же М.2-слот диск может передавать данные по-разному: по старой и медленной шине SATA или более современной PCIе.

Поэтому, когда речь идет об M.2, подразумевают просто форм-фактор. Как он будет подключаться и насколько быстро работать, зависит от ключа M.2 — M.2 SATA или M.2 NVMe.

Примечание. M.2 — это не всегда про SSD. Это лишь форма, в которой могут существовать и другие модули — например, Wi-Fi, Bluetooth, NFC, иные технологии.

M.2 SATA

M.2 SATA — это тот же SSD 2,5 дюйма, но в форм-факторе М.2. Он подключается через SATA.

Пример диска M.2 SATA.

Почти всегда у них два «разреза» на плате — ключи M и B. Отличить их довольно просто: «разрез» ключа В справа, а у М — слева (если смотреть на плату сверху).

Скорость M.2 SATA ограничена скоростью самой последней версии SATA 3 – 600 МБ/с.

M.2 NVMe, или М.2 PCIе NVME

Это тот же SSD-диск M.2, но с интерфейсом подключения NVMe, который передает данные через шину PCI Express.

Пример диска NVMe M.2.

Как видно на картинке, у такой платы один ключ — М. Поэтому М.2 SATA SSD можно подключить к любому разъему М.2, а вот совместимость M.2 NVMe не такая высокая. Версии с ключом B уже практически не встречаются.

Такие диски могут развивать большие скорости на чтение, потому что нет помехи в виде пропускной способности SATA-шины. Отклик при доступе к устройствам M.2 NVMe тоже гораздо выше. Например, скорость диска Samsung 970 EVO Plus MZ-V7S250BW 250ГБ, M.2 2280, PCI-E x4, NVMe (на картинке выше) на чтение – 3500 МБ/с, а на запись — 2300 МБ/с.

При этом SSD-накопитель Kingston 120GB A400 (SA400M8/120G) в том же форм-факторе, который работает по SATA 3, имеет меньшие характеристики IOPS — 500/320.

Тот самый SSD от Kingston.

Сравнение M.2 SATA и M.2 NVMe

Нюанс в том, что эти скорости теоретические. На практике большинство операций происходит с маленькими файлами, поэтому важна не последовательная скорость чтения файлов, а скорость работы со случайными блоками. У NVMe здесь небольшое преимущество перед SATA. Скорость загрузки ОС и программ с NVMe ненамного выше, чем у SATA. NVMе-накопители – хороший выбор при работе с крупными файлами, например, с видео.

У M.2 SATA тоже есть достоинства — они не греются, а значит, не требуют дополнительных радиаторов для охлаждения. Хотя сам слот M.2 SATA обычно стоит рядом с видеокартой.

При этом для M.2 NVME ситуация противоположная: потребление электричества NVME-устройства превышает SATA в несколько раз и они сильно греются. Как следствие, контроллер может перегреться и показатели накопителя ухудшатся. В качестве решения можно купить NVMe-устройства с комплектным радиатором или установить алюминиевую планку для пассивного охлаждения.

Можно сравнивать накопители M.2 NVMe и M.2 SATA, но не M.2 и NVMe. NVMe — это стандарт передачи данных, а M.2 – это форм-фактор SSD, где есть поддержка NVMe. Это логически и физически разные вещи.

При выборе SSD-диска нужно ориентироваться на выбранную материнскую плату, требования к скорости чтения/записи и финансовые возможности.

Снижаем цены на выделенные серверы в реальном времени

Арендуйте готовые конфигурации или предложите свой вариант.

Резюме

  • Твердотельный накопитель SATA — это SSD-накопитель с интерфейсом SATA, разработанным под HDD-диски.
  • M.2 SSD— один из видов твердотельных накопителей. Они могут подключаться, как через SATA, так и через более быструю шину PCIе.
  • NVMe — быстрый протокол передачи данных через шину PCIе. Протокол разработан под SSD-накопители.

Если объединить эти понятия, то получится, что NVMe — это не устройство, а спецификация протокола передачи данных через интерфейс PCIe с накопителя SSD M.2. Поэтому, например, словосочетание «накопитель NVMe» некорректно.

Максимальная скорость и производительность у накопителей M.2 PCIе. Но не все материнские платы и компании их поддерживают — дорогие. Не у всех плат есть слоты М.2, а если есть, чаще встречаются М.2 SATA.

M.2 SATA и SATA SSD 2,5 имеют практически одинаковые характеристики из-за общего протокола. Поэтому, если нужна компактность (например, у вас ноутбук), лучше выбрать М.2 SATA или увеличить количество M.2 NVMe-портов переходниками. Но если это стационарный компьютер, то разницы с SSD 2,5’’ нет, как по скорости, так и цене. При этом оперативно менять диски удобнее через кабель.

Интерфейс M.2 SATA и PCI-E — вопросы и ответы

M.2 разработан организациями стандартизирования PCI-SIG и SATA-IO и описывается в спецификациях PCI-SIG M.2 и SATA 3.2. Ранее он назывался Next Generation Form Factor (NGFF), а в 2013 году был формально переименован в M.2. Многие по-прежнему называют M.2 стандартом NGFF.

Компактный форм-фактор M.2 используется для многих типов добавляемых карт, таких как карты Wi-Fi, Bluetooth, спутниковой навигации, Near Field Communication (NFC), цифрового радио, Wireless Gigabit Alliance (WiGig), Wireless WAN (WWAN), и твердотельных накопителей (SSD).

M.2 имеет подгруппу особых форм-факторов специально для SSD.

SSD M.2 — это то же самое, что и SSD mSATA?

Нет, они отличаются; M.2 поддерживает варианты интерфейса накопителей SATA и PCIe, а mSATA — только SATA. Физически они отличаются по внешнему виду и не могут подключаться к одинаковым системным разъемам. На рисунке ниже представлены SSD M.2 и SSD mSATA (различаются разъемы и размеры карт):

M.2 2280 (выше) в сравнении с mSATA. Обратите внимание на ключи (или прорези), которые предотвращают размещение карты в несовместимых разъемах.

Зачем создан форм-фактор M.2?

Форм-фактор M.2 создан для обеспечения различных вариантов карт с компактными форм-факторами, в том числе SSD. Ранее в SSD использовался mSATA благодаря самому маленькому форм-фактору, однако mSATA невозможно масштабировать до 1ТБ за разумную цену. Поэтому была выбрана новая спецификация M.2, обеспечивающая различные размеры и емкости карт SSD M.2. Спецификация M.2 позволяет производителям систем стандартизировать общий компактный форм-фактор, который при необходимости можно использовать с большими емкостями накопителей.

В чем преимущества SSD M.2?

Все SSD M.2 имеют утапливаемое крепление в разъемах M.2 системных плат. Форм-фактор M.2 обеспечивает возможность повышенной производительности при пониженном потреблении ресурсов, а также технологического усовершенствования SSD в будущем.Кроме того, для подключения карт не требуются кабели питания или данных. Как и SSD mSATA, накопители SSD M.2 просто вставляются в разъем.

В каких системах работают SSD M.2?

SSD M.2 SATA и PCIe поддерживают системные платы, использующие современные наборы микросхем Intel z97 и AMD FX 990. Кроме того, SSD M.2 поддерживают многие модели ноутбуков. Перед покупкой SSD M.2 изучите спецификации системы и руководство пользователя, чтобы убедиться в совместимости.

В этих часто задаваемых вопросах рассматриваются различные форм-факторы M.2?

В этих часто задаваемых вопросах мы рассматриваем только форм-фактор SSD M.2 и предупреждаем читателей: существуют разъемы M.2 в системах, не совместимых с SSD M.2.

Я знаю, что M.2 имеют различные размеры, какие именно?

Существует множество различных размеров модулей M.2, т.к. имеются разные типы карт M.2: от карт SSD до карт глобальных сетей (WAN).

Для модулей SSD M.2 наиболее часто используются размеры 22мм (ширина) x30мм (длина), 22мм x 42мм, 22мм x 60мм, 22мм x 80мм и 22мм x 110мм. Карты имеют название, связанное с их размерами: Первые 2 цифры определяют ширину (у всех 22мм), а остальные цифры определяют длину от 30мм до 110мм. Для SSD M.2 существуют названия 2230, 2242, 2260, 2280 и 22110.

На рисунке ниже представлен 2,5-дюймовый SSD и SSD M.2 2242, 2260 и 2280:

Почему SSD M.2 имеют разную длину?

Есть две причины использования различных вариантов длины SSD M.2:

Различные длины позволяют использовать различные емкости накопителей SSD; чем длиннее накопитель, тем больше микросхем NAND можно в него установить вместе с контроллером и иногда с микросхемой памяти DRAM. Варианты длины 2230 и 2242 поддерживают 1-3 микросхемы NAND, а 2280 и 22110 поддерживают до 8 микросхем NAND, что позволяет создавать SSD емкостью до 1ТБ в самых больших форм-факторах M.2.
Размер разъема в системной плате может ограничивать размер M.2: Некоторые ноутбуки могут поддерживать M.2 для кэширования, однако имеют мало свободного места, в которое можно установить только SSD M.2 2242 (SSD M.2 2230 меньше по размеру, но в большинстве случаев не требуются там, где можно установить SSD M.2 2242).

Например, если SSD M.2 используется в качестве кэш-памяти (с установленным на клиентских системах ПО Intel® Smart Response Technology (SRT)) или загрузочного накопителя ОС с низкой емкостью в ультрабуках или Chromebook, обычно применяются SSD M.2 2242.Если SSD M.2 используется в качестве первичного накопителя в ноутбуке или настольной системе, обычно применяются более длинные и емкие SSD M.2 2280.
Kingston представил SSD M.2 2280 SATA в июне 2014 года и планирует внедрять различные размеры в соответствии с потребностями рынка.

В чем разница между SSD M.2 SATA и M.2 PCIe?

M.2 — это физический форм-фактор.SATA и PCIe — это интерфейсы накопителей, основным различием является разная производительность и протоколы (языки), которыми «общаются» SSD M.2.

Спецификация M.2 разработана для использования интерфейсов SATA и PCIe в SSD.SSD M.2 SATA будут использовать тот же контроллер, который сейчас используется в стандартных 2,5-дюймовых SSD SATA.SSD M.2 PCIe будут использовать контроллер, специально разработанный для поддержки протокола PCIe.

SSD M.2 может поддерживать только один протокол, но в некоторых системах имеются разъемы M.2, поддерживающие SATA и PCIe.

Поддерживает ли SSD M.2 SATA и PCIe вместе?

Нет. SSD M.2 поддерживает либо SATA, либо PCIe, но не оба стандарта одновременно. Кроме того, разъемы системных плат разных производителей могут поддерживать либо SATA, либо PCIe, или, в некоторых случаях, оба протокола. Следует изучить руководство по системе, чтобы знать, какие технологии поддерживаются; в некоторых системных платах могут существовать разъемы, поддерживающие оба интерфейса, или ограниченные только SATA или PCIe.

Быстрее ли SSD M.2 PCIe, чем M.2 SATA?

Интерфейс PCIe быстрее, поскольку спецификация SATA 3.0 ограничена максимальной скоростью ~600МБ/с; 2 канала PCIe Gen 2 имеют скорость до 1000МБ/с, а 4 канала Gen 2 — до 2000МБ/с. Также существует новая технология PCIe Gen 3, которая станет более популярной в 2015 году, в ней 4 канала обеспечивают скорость до 4000МБ/с.

Нужен ли специальный драйвер для работы SSD M.2?

Почему нужно включать SSD M.2 в BIOS?
В некоторых случаях разъем SSD M.2 может делить каналы PCIe или порты SATA с другими устройствами на системной плате. Изучите документацию своей системной платы, поскольку при одновременном использовании обоих общих портов одно из устройств может отключиться.

Быстрее ли SSD M.2 SATA обычных 2.5-дюймовых SSD SATA или mSATA?

Производительность будет сравнимой; она также зависит от типа контроллера хост-системы, в которой используются SSD, а также от внутренней схемы и контроллера каждого SSD. Спецификация SATA 3.0 поддерживает до 600МБ/с в форм-факторах SSD 2,5-дюйма, mSATA или M.2.

Что произойдет при подключении SSD PCIe M.2 к порту SATA M.2, и наоборот?

Если хост-система не поддерживает протокол PCIe, SSD PCIe M.2 скорее всего не распознается BIOS и поэтому не будет совместим с системой. Аналогично, при установке SSD SATA M.2 в разъем, поддерживающий только SSD PCIe M.2, накопитель SSD SATA M.2 невозможно будет использовать.

Что произойдет, если подключить SSD PCIe x4 M.2 к порту, поддерживающему только скорости PCIe x2?

На такой системной плате SSD PCIe M.2 сможет работать только на скоростях PCIe x2 (2-канальная работа). В случае покупки системной платы с поддержкой скоростей PCIe x4 четырехканальный SSD M.2 сможет работать со скоростью, возможной в данной системе. Кроме того, существуют ограничения PCIe в системных платах, на которых общее количество каналов PCIe может быть превышено; четырехканальный SSD PCIe M.2 ограничивается до двух каналов или полностью отключается.

Что означают различные ключи на накопителях SSD M.2?

Спецификация M.2 предусматривает 12 типов ключей или прорезей на карте M.2 или в интерфейсе разъема; многие из них зарезервированы для использования в будущем:

varwwwsetionhttp filesmediacms page media437m2 faq q17 top.png 391x208 q85 subsampling 2

Уже назначенные ключи M.2 (к SSD M.2 относятся только B и M)
Источник: All About M.2 SSDs, SNIA, June 2014.

Специально для SSD M.2 обычно используют 3 вида ключей:

  • B
  • M
  • B+M (на SSD M.2 есть оба ключа)

Различные типы ключей помечаются на концевых контактах (позолоченных) SSD M.2 или рядом с ним, а также на разъеме M.2.

На рисунке ниже представлены ключи SSD M.2 на SSD M.2 и совместимых разъемах M.2 с прорезями, позволяющими вставлять накопители в соответствующие разъемы:

varwwwsetionhttp filesmediacms page media437m2 faq q17 bottom.png 388x285 q85 subsampling 2

Следует учесть, что SSD M.2 с ключом B имеют другое количество концевых контактов (6) по сравнению с SSD M.2 с ключом M (5); такая асимметричная схема позволяет избежать ошибок размещения SSD M.2 с ключом B в разъем M, и наоборот.

Что означают разные ключи?

SSD M.2 с концевыми контактами ключа B могут поддерживать протокол SATA и/или PCIe в зависимости от устройства, однако ограничены скоростью PCIe x2 (1000МБ/с) на шине PCIe.

SSD M.2 с концевыми контактами ключа M могут поддерживать протокол SATA и/или PCIe в зависимости от устройства и поддерживают скорость PCIe x4 (2000МБ/с) на шине PCIe, если хост-система также поддерживает режим x4.

SSD M.2 с концевыми контактами ключа B+M могут поддерживать протокол SATA и/или PCIe в зависимости от устройства, однако ограничены скоростью x2 на шине PCIe.

Какие конфигурации M.2 и разъемов несовместимы?

varwwwsetionhttp filesmediacms page media437nesovmestimy razemy ssd m2.png 457x242 q85 subsampling 2

Ключ SSD M.2 Ключ B Ключ M
Концевые контакты SSD SSD edge connector — B Key SSD edge connector — M Key
Несовместимые разъемы Not Compatible Sockets — B Key Not Compatible Sockets — M Key

В чем преимущества наличия ключа B+M на SSD M.2?

Ключи B+M на SSD M.2 обеспечивают перекрестную совместимость с различными системными платами, а также поддержкой соответствующего протокола SSD (SATA или PCIe). Хост-разъемы некоторых системных плат могут быть рассчитаны на подключение только SSD с ключами M или только с ключами B. SSD с ключами B+M предназначены для устранения этой проблемы; однако подключение SSD M.2 в разъем не гарантирует его работы, это зависит от общего протокола между SSD M.2 и системной платой.

Какие типы хост-разъемов SSD M.2 встречаются на системных платах?

Хост-разъемы M.2 могут быть основаны на ключе B или на ключе M. Они могут поддерживать как протокол SATA, так и протокол PCIe. И наоборот, они могут поддерживать только один из двух протоколов.

Если концевое контакты SSD имеют ключ B+M, они физически подходят к любому хост-разъему, однако необходимо изучить спецификацию системной платы/производителя системы, чтобы убедиться в совместимости протоколов.

Как узнать, какой длины SSD M.2 поддерживает системная плата?

Следует всегда изучать информацию производителя системной платы/системы для проверки поддерживаемых вариантов длины карт, однако большинство системных плат поддерживает 2260, 2280 и 22110. Многие системные платы имеют перемещаемый фиксирующий винт, позволяющий пользователю установить SSD M.2 2242, 2260, 2280 или даже 22100 . Объем пространства на системной плате ограничивает размер устанавливаемых в разъем и используемых SSD M.2.

Что означает «socket 1, 2 или 3»?

Различные типы разъемов являются частью спецификации и используются для поддержки специальных типов устройств в разъеме.

Socket 1 предназначен для Wi-Fi, Bluetooth®, NFC и WI Gig

Socket 2 предназначен для WWAN, SSD (кэш-память) и GNSS

Socket 3 предназначен для SSD (SATA и PCIe, скорость до x4)

Socket 2 поддерживает и WWAN, и SSD?

Если в системе есть и не используется Socket 2 для поддержки карты WWAN, его можно использовать для SSD M.2 (обычно компактного форм-фактора, например 2242), если он имеет ключ B. SSD M.2 SATA можно вставить в совместимые разъемы WWAN, если системная плата поддерживает его. Обычно используются SSD M.2 2242 малой емкости для кэширования вместе с 2,5-дюймовым жестким диском. В любом случае следует изучить документацию по системе, чтобы проверить поддержку M.2.

Возможно ли горячее подключение SSD M.2?

Нет, SSD M.2 не предназначены для горячего подключения. Установка и удаление SSD M.2 допускается только при отключенном питании системы.

Что такое односторонние и двухсторонние SSD M.2?

Для некоторых встраиваемых систем с ограниченным пространством спецификации M.2 предусматривают различную толщину SSD M.2 – 3 односторонних версии (S1, S2 и S3) и 5 двухсторонних версий (D1, D2, D3, D4 и D5). Некоторые платформы могут иметь определенные требования вследствие ограничений пространства под разъемом M.2, см. рисунок ниже (собственность LSI).

SSDM.2 Kingston соответствуют спецификациям двухсторонних M.2 и могут устанавливаться в большинство системных плат, совместимых с двухсторонними SSD M.2; обратитесь к своему торговому представителю, если вам требуются односторонние SSD для встраиваемых систем.

Что планируется в будущем?

SSD M.2 PCIe следующего поколения перейдут от использования старых драйверов AHCI, встроенных сейчас в операционные системы, к новой архитектуре, использующей новый хост-интерфейс Non-Volatile Memory Express (NVMe). NVMe с самого начала разрабатывался с поддержкой SSD на основе NAND (и, возможно, более новой энергонезависимой памяти) и обеспечивает еще более высокие уровни производительности. Предварительное производственное тестирование показывает, что его скорости в 4–6 раз выше, чем у современных SSD SATA 3.0.

Ожидается, что его начнут внедрять в 2015 году в корпоративной сфере, а затем перенесут на клиентские системы. Поскольку промышленность подготавливает экосистему для выпуска SSD NVMe, во многих операционных системах уже существуют бета-версии драйверов.

Выбрать и купить SSD в нашем интернет-магазине с доставкой по всей России и гарантией производителя

PCI-Express SSD и SATA SSD диски. Какой лучше?

SSD накопители с интерфейсом PCI-Express являются технологически более совершенными чем диски с интерфейсом SATA. Но это не означает, что вам, как пользователю, необходимо тотчас же выкинуть все старые SATA накопители. В этой статье разберёмся со слабыми и сильными сторонами твердотельных накопителей SSD с обоими интерфейсами. Рассмотрим в чем их различия и на какие именно параметры следует обратить внимание при выборе того или иного SSD.

PCI-Express SSD и SATA SSD диски. Какой лучше?

  • Особенности PCI-Express SSD
  • Особенности SATA SSD
  • Что такое форм-факторы M.2 и U.2?
  • Что же лучше выбрать SATA или PCI-Express?
  • Вопросы и ответы
  • Комментарии

Особенности PCI-Express SSD

Какие именно технологии применяются в PCI-Express SSD, что на самом деле делает их более совершенными по сравнению с SATA SSD? Почему они гораздо дороже, неужели они намного производительнее своих SATA аналогов? Да, это так, но давайте рассмотрим каждый аспект по порядку.

Особенности PCI-Express SSD

Интерфейс PCI-Express (Peripheral Component Interconnect Express) – это средство взаимодействия устройства с материнской платой, состоящее из контроллера шины и слота. Он является более скоростным интерфейсом подключения устройств к материнской плате, чем SATA. На данный момент выпускается огромное количество устройств, поддерживающих этот разъем: WiFi-карты, WiMax-карты, GSM-модемы, GPS-приемники, Контроллеры USB (2.0 или 3.0), SATA (I, II или III), Контроллер COM-портов (RS232) и так далее. По умолчанию, все современные видеокарты подключаются именно через него. Потому что, являются очень требовательными к скорости обработки и передачи огромных объемов данных. Современные компьютерные игры имеют умопомрачительные спецэффекты и выглядят просто потрясающе, а для этого ПК необходимо почти мгновенно обрабатывать и передавать значительные объемы графических данных от процессора к видеокарте и обратно.

До появления технологии SSD не было никакой необходимости использовать шину PCI-Express для подключения жестких дисков, по причине их небольшой скорости обработки данных. Такой скоростью могли похвастаться только RAID массивы. Но в наше время PCI-Express не просто можно а и нужно использовать для жестких дисков.

PCI-Express

PCI-Express 3.0 имеет эффективную скорость передачи данных 985 Мб/с на полосу. Устройства, поддерживающие шину PCI-Express, могут работать на 1, 4, 8 или 16 полосах (контактах). Таким образом, максимальная скорость передачи данных на 16-ти полосах потенциально составит 15,76 ГБ/с, против максимальных 6 ГБ/с на интерфейсе SATA3. То есть, если подключить SSD диск с 16-тью полосами в слот PCI-Express 3.0 х16, то вы как пользователь, получите прирост скорости обработки данных в 2,5 раза! Теоретически – это возможно, но практически вы просто не купите SSD накопитель потребительского уровня с таким количеством каналом передачи данных. А если вы захотите использовать коммерческие версии жестких дисков SSD, то это будет стоить просто заоблачных денег!

Обычные SSD твердотельные накопители потребительского уровня имеют от 2-х до 4-х потоков, а это означает что, максимальная скорость передачи данных не превышает 3,94 ГБ/с. К тому же, вы сможете заметить какую-либо разницу только при передаче огромных файлов, например, образов Blu Ray дисков (40-50 ГБ). Допустим, вы играете в компьютерную игру и хотите значительно сократить время ее загрузки, или время между сменой локаций, то оба SSD жёстких диска, как PCI-Express так и SATA, покажут себя во всей красе.

Перейти к просмотру

Как в ноутбуке �� заменить HDD на SSD, добавить оперативную память или жесткий диск

К тому же, как показывает практика, твердотельные накопители с интерфейсом PCI-Express имеют одну нехорошую конструктивную особенность, они расходуют больше энергии чем SATA SSD.

Если вы используете свои ноутбук для сёрфинга в Интернете, работаете в Google Docs или других онлайн-приложениях, просматриваете почту или выполняете задачи, которые сильно нагружают процессор и оперативную память, то вы не почувствуете разницы между дисками. Разница будет видна только при выполнении задач, требующих скоростной передачи больших объёмов данных. Следовательно, устройство будет потреблять гораздо больше энергии и, соответственно, значительно быстрее будет расходовать батареи ноутбука.

Ещё есть замечания относительно AHCI против NVMe. Если вам придётся выбирать между этими двумя стандартами, я настоятельно рекомендую выбрать именно NVMe. Стандарт AHCI гораздо старше и был разработан специально для обычных SATA HDD жестких дисков, а это означает, что PCI-Express SSD, использующий этот стандарт, не сможет работать на максимально возможных скоростях. Напротив, NVMe достаточно новый стандарт и был разработан именно под использование интерфейса PCI-Express. Естественно, он поможет раскрыть весь потенциал твердотельного накопителя.

Особенности SATA SSD

Особенности SATA SSD

Интерфейс SATA (Serial ATA) – это, разработанный ещё в 2003 году, стандартный интерфейс подключения жестких дисков к материнской плате, он используется как для SSD, так и для обычных жестких дисков, а также CD\DVD\BlueRay устройств.

С 2003 года он отлично зарекомендовал себя как один из наиболее широко используемых типов подключения запоминающих устройств на сегодняшний день. SATA SSD имеют более лучшую аппаратную совместимость, То есть, их можно установить в любой ПК, поддерживающий интерфейс SATA, не опасаясь каких-либо проблем. Он гарантированно будет работать с любым настольным ПК или ноутбуком, которые находятся у вас прямо сейчас, даже если им уже больше 10-ти лет.

При этом, у SATA SSD немного худшая относительная производительность, по сравнению с PCI-Express SSD. На данный момент, интерфейс SATA 3.0 является самым распространённым для SSD дисков, их максимальная скорость передачи данных составляет всего 6 Гбит/с, а это 750 Мбайт/с. Но, из-за дополнительной нагрузки, возникающей при кодировании\декодировании данных для передачи, настоящая скорость не превышает 4,8 Гбит/с, а это всего 600 Мбайт/с. Проигрыш в скорости очевиден. Несмотря на то, что 600 Мбайт/с – это все равно очень быстро, но SATA SSD и близко не приближаются к скорости передачи данных через интерфейс PCI-Express.

Перейти к просмотру

Компьютер с Windows 10, 8, 7 не видит жесткий диск или SSD в 2019 - Как подключить! ��⚙️��️

Однако, для обычных пользователей скорость SATA SSD более чем достаточна. Чтобы показать это более наглядно приведу такой пример: обычный SATA SSD накопитель передаёт всю информацию, хранящуюся на целом CD диске каждую секунду!

К тому же, что не менее важно, твердотельные накопители с интерфейсом SATA значительно дешевле, чем собратья с интерфейсом PCI-Express. С учётом того, что пользователь при решении обычных задач на ПК не почувствует разницы между накопителями, то вопрос цены – является самым важным фактором для большинства пользователей. Разница в цене может колебаться в несколько раз. Похожую разницу, мы можем наблюдать и между обычными HDD накопителями и SSD дисками.

Для примера, рассмотрим два SSD диска:

  • Samsung 860 EVO 500 Gb SATA SSD,
  • Samsung 970 EVO 500 GB PCIe SSD.

Хотя они имеют одинаковый точный объём в 500 Гбайт, но твердотельный накопитель с интерфейсом SATA почти в двое дешевле чем PCI-Express собрат. Такое соотношение цен будет верно практически для всех SSD дисков одинакового объёма. К тому же, SATA накопители более экономичны и потребляю значительно меньше электроэнергии, что немаловажно для ноутбуков.

Что такое форм-факторы M.2 и U.2?

Что такое форм-факторы M.2 и U.2?

M.2 и U.2 – являются стандартами форм-фактора SSD дисков, которые определяют форму, размеры и внешний вид самих устройств. Оба стандарта используют для проектирования и производства как SATA так и PCI-Express твердотельных накопителей. Формат M.2 более распространён и используется более продолжительное время, поэтому, если вы не знаете какой форм-фактор выбрать, берите M.2 – не ошибётесь. Форм-фактор U.2 в основном используется для производства SSD дисков от компании Intel 750-й серии, а других вы по большому счёту и не найдёте на рынке, другие производители считают его менее удачным чем другой.

SATA SSD изготовленные в формате M.2 являются такими же производительными как и обычные SATA SSD. Но, при использовании формата M.2 для SATA твердотельного накопителя, диск будет ограничен 4-мя полосами передачи данных. Как правило, этого более чем достаточно для большинства пользователей. К тому же, SSD диски с 4-мя полосами передачи данных более распространены, чем с 2-мя полосами. Так как, они не намного дороже, а скорость в 2 раза быстрее. На рынке широко представлены переходники, которые превращают разъём M.2 в U.2 и наоборот, но такие адаптеры могут дополнительно ограничивать скорость передачи данных SSD.

Перейти к просмотру

Как программой восстановить данные SSD диска после удаления или форматирования ⚕️����

Что же лучше выбрать SATA или PCI-Express?

В любом случае, если вы собираетесь покупать новый жесткий диск, то им однозначно должен быть именно SSD. Если ваш бюджет ограничен, то ваш выбор это SATA SSD.

Если же вы занимаетесь обработкой видео или имеете дело с большими объёмами данных каждый день, или же собираете супер-пупер игрового монстра, то вам следует присмотреться к PCI-Express SSD. Оба варианта удобно использовать в форм-факторе M.2. Любые твердотельные накопители как SATA, так и PCI-Express в несколько раз быстрее чем стандартные HDD, поэтому вы не ошибётесь в любом случае.

В процессе работы с SSD дисками вам желательно получить сведения о таких функциях как TRIM, об особенностях модулей памяти SLC\MLC\TLC. Также, крайне желательно, установить специальное ПО от производителя вашего SSD. В нём вы найдёте всю нужную информацию о диске, прогноз стабильной работы диска, а также несколько полезных функций.

Andrey Mareev

Автор: Andrey Mareev, Технический писатель

В далеком 2005 году, я получил диплом по специальности «Прикладная математика» в Восточноукраинском национальном университете. А уже в 2006 году, я создал свой первый проект по восстановлению данных. С 2012 года, начал работать в компании «Hetman Software», отвечая за раскрутку сайта, продвижение программного обеспечения компании, и как специалист по работе с клиентами.

Michael Miroshnichenko

Редактор: Michael Miroshnichenko, Технический писатель

Мирошниченко Михаил – одни из ведущих программистов в Hetman Software. Опираясь на пятнадцатилетний опыт разработки программного обеспечения он делится своими знаниями с читателями нашего блога. По мимо программирования Михаил является экспертом в области восстановления данных, файловых систем, устройств хранения данных, RAID массивов.

  • Обновлено:
  • 14.10.2023 14:31

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *