Русская Википедия:M.2
M.2 (ранее известный как Next Generation Form Factor и NGFF) — спецификация компактных компьютерных карт расширения и их разъёмов. Шаблон:Нет АИ 2, использовавшему физический разъём и размеры модулей Mini PCI-E. Стандарт M.2 допускает более разнообразные размеры модулей, как по ширине, так и по длине. Формат M.2 часто используется для реализации производительных твердотельных накопителей (на базе флеш-памяти, SSD), особенно при использовании в компактных устройствах, таких как ультрабуки и планшеты[1].
Интерфейсы, выведенные на разъём M.2, являются надмножеством интерфейса PCI Express. Платы M.2 могут иметь различные ключевые вырезы для обозначения конкретного варианта используемого интерфейса[1][2].
Возможности
Карты расширения M.2 могут предоставлять различные функции, например: Wi-Fi, Bluetooth, спутниковая навигация, NFC-радиосвязь, цифровое радио, Wireless Gigabit Alliance (WiGig), Wireless WAN (WWAN). В виде модулей M.2 часто изготавливают быстрые и компактные твердотельные флеш-накопители (SSD). На разъём M.2 выводятся шины PCI Express 3.0, Serial ATA 3.0 и USB 3.0 (включая обратную совместимость с USB 2.0). Спецификация SATA 3.2 по состоянию на август 2013 определила формат SATA M.2 для носителей информации[3][4].
В составе M.2 реализован PCI Express 4x (4 линии) и один порт SATA 3.0 со скоростью до 6 Гбит/с, поэтому в форм-факторе M.2 могут быть реализованы как устройства PCI Express, так и накопители SATA. Используется стандартный PCI Express без каких-либо дополнительных слоёв абстракции[5]. Группа PCI-SIG выпустила спецификацию M.2 версии 1.0 в декабре 2013 года[6].
Для карт расширения M.2 доступно три варианта реализации логического интерфейса и набора команд:
- Legacy SATA
- Используется для SSD с SATA интерфейсом, драйвером AHCI и скоростями до 6,0 Гбит/с (SATA 3.0)
- PCI 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 HDD), а не для SSD с быстрым случайным доступом.
- PCI 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.
Форм-фактор и ключи
Стандарт M.2 разрабатывался в качестве обновления и улучшения формата mSATA, позволяя использовать печатные платы большего размера. Если mSATA использовал размеры модулей Mini PCI-E, то M.2 позволил увеличить использование площади карты, например, в M.2 возможны более длинные модули и двухстороннее размещение компонентов на плате.
Модули M.2 имеют прямоугольную форму, на одной из сторон карты расположен разъём (75 позиций с 67 контактными площадками с шагом в 0,5 мм). На противоположной стороне находится полукруглое отверстие для фиксации. Каждый контакт выдерживает напряжение до 50 В и ток до 0,5 А. Разъём гарантирует как минимум 60 циклов подключения-отключения. В стандарте M.2 допускаются модули шириной 12, 16, 22 или 30 мм и длиной 16, 26, 30, 38, 42, 60, 80 или 110 мм. Изначально карты M.2 производились с шириной 22 мм и длиной 30, 42, 60, 80 и 110 мм[1][2][7][8].
Шаблон:Col-begin Шаблон:Col-break
| Ключ | Разрезы | Интерфейсы |
|---|---|---|
| A | 8-15 | PCIe ×1, USB 2.0, I2C and DP ×4 |
| B | 12-19 | PCIe ×2, SATA, USB 2.0 и 3.0, Звук, PCM, IUM, SSIC и I2C |
| C | 16-23 | Резерв |
| D | 20-27 | Резерв |
| E | 24-31 | PCIe ×1, USB 2.0, I2C, SDIO, UART и PCM |
| F | 28-35 | «Future Memory Interface» (FMI) |
| G | 39-46 | «Generic» (не используется в спецификации M.2) |
| H | 43-50 | Резерв |
| J | 47-54 | Резерв |
| K | 51-58 | Резерв |
| L | 55-62 | Резерв |
| M | 59-66 | PCIe ×4 и SATA |
| 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 |
По краю платы M.2 располагается 75-контактный ножевой печатный разъём. Для идентификации платы, вместо части контактов этого разъёма делают ключевые вырезы. Ответная часть (слот M.2) на материнской плате имеет соответствующие заглушки, позволяющие исключить установку несовместимых плат в слот. По состоянию на апрель 2014 года слоты выполнялись с единственной заглушкой либо в позиции B, либо в позиции M[2][7][9]. Например, модуль M.2 с двумя ключевыми разрезами B и M может использовать до двух линий PCI Express и совместим с большим количеством карт М.2. Карты M.2 с ключом в позиции M могут использовать до 4 линий PCI Express. Оба варианта - B и M - поддерживают интерфейс SATA. Сходная система ключей используется для карт M.2 с интерфейсом USB 3.0.[2][9][10]
Типы карт M.2 маркируются кодом по схеме WWLL-HH-K-K или WWLL-HH-K, где WW и LL — размеры модуля в ширину и длину в миллиметрах. В HH кодируется, является ли модуль односторонним или двухсторонним, а также максимальная допустимая высота (толщина) размещённых на нём компонентов, например «D2». Часть K-K обозначает ключевые разрезы; если модуль использует лишь один ключ, используется одна буква K[2][7].
Наиболее популярные форм-факторы M.2 по состоянию на 2016 год: ширина 22 мм, длина 80 или 60 мм (M.2-2280 и M.2-2260), реже 42 мм. Многие ранние M.2 накопители и материнские платы использовали интерфейс SATA. Некоторые материнские платы также реализуют PCI Express[11]. Для SSD наиболее популярны ключи B (SATA и PCIe x2) и M (SATA и PCIe x4). Для подключения карт расширения, например WiFi, используются модули размера 1630 и 2230 и ключи A или E[12].
Кроме сменных карт расширения, стандарт M.2 определяет вариант модулей, припаиваемых к материнской плате в процессе её изготовления[7].
Примечания
Ссылки
- The Serial ATA International Organization Шаблон:Wayback (SATA-IO)
- PCIe SSD 101: An Overview of Standards, Markets and Performance, SNIA, August 2013, pp. 6-7
- Samsung XP941 M.2 PCIe SSD Review (512 GB), September 22, 2013
- LFCS: Preparing Linux for nonvolatile memory devices // LWN.net, April 19, 2013
- Шаблон:US patent US patent 20130294023, November 7, 2013
- MY Blog: M.2 NGFF SSD Compatibility List, October 19, 2016 = Список совместимости форматов M.2 и компьютерной техники / Блог Выбор Пост, 2016-09-06
