Что такое слот расширения M

Что такое M.2?

Прежде чем описать модели устройств, нужно разобраться, что значит M.2 в названии модели? Это типоразмер или интерфейс для подключения твердотельных накопителей, беспроводных адаптеров (Wi-Fi, Bluetooth), NFS и GPS модулей, других комплектующих для небольших устройств (например, нетбук, планшет и т. п.).

M.2 – это мини-вариант SATA Express (с поддержкой интерфейсов PCI Express 3.0 и SATA 3.0) + дополнительно USB 3.0 (обратно совместим с 2.0).

Разъем M.2 занимает меньше места, имеет множество типоразмеров (по ширине/высоте). В форм-факторе 67 контактов, которые разделяются ключами (по типу ключа предполагается деление подключаемых модулей, в зависимости от типа устройства – Wi-Fi, Bluetooth, NFS, 3G/4G и другие).

Как выглядит M.2 и для чего нужен

Это небольшой разъем, расположенный на материнской плате или плате расширения, которая устанавливается в слот PCI-Express. Использовать M.2 можно не только для SSD, но и для установки Wi-fi, Bluetooth модулей, и проч. Сфера применения может быть весьма большой, что делает M.2 очень полезным. Если планируется апгрейд компьютера, то я считаю, что наличие этого разъема на материнской плате, даже если вы пока не планируете ничего в него устанавливать, может оказаться полезным. Кто знает, что произойдет через несколько месяцев, какое новое устройство захотите купить…

Пример M.2 можно увидеть на иллюстрациях. Он может быть таким

или таким.

В чем разница? В перемычке (называется «ключом»), которая есть в разъеме. Для того, чтобы понять ее назначение, немного углубимся в интерфейсы компьютера.

Откуда появился M.2?

Формат M.2, ранее известный как форм-фактор следующего поколения (NGFF), технически является заменой стандарта mSATA, который был популярен среди производителей сверхкомпактных ноутбуков и других небольших гаджетов. Это может показаться удивительным, поскольку большинство дисков M.2, продаваемых в розницу, предназначены для использования в полноразмерных настольных компьютерах, но M.2 эффективно заменил жёсткие диски mSATA и твердотельные накопители в компактных ноутбуках, таких как MacBook от Apple или XPS 13 от Dell. Там они запечатаны внутри корпуса и не могут быть обновлены большинством пользователей.

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:

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 2021 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).

В крайнем случае посчитать контакты разъема и сравнить с рисунком ниже.

Что может делать M.2?

M.2 — это больше, чем просто эволюционный форм-фактор. Потенциально он может полностью заменить устаревший формат Serial ATA. M.2 — это слот, который может взаимодействовать с SATA 3.0 (кабель, который, вероятно, сейчас подключён к накопителю на вашем настольном ПК), PCI Express 3.0 (интерфейс по умолчанию для видеокарт и других основных устройств расширения) и даже USB 3.0.

Это означает, что потенциально любой накопитель или диск, графический процессор или расширение порта, а также маломощный гаджет, использующий USB-соединение, могут быть одновременно установлены на карту, вставленную в слот M.2. На самом деле всё немного сложнее — например, один слот M.2 имеет только четыре линии PCI Express, четверть от общего количества, необходимого для видеокарт, — но гибкость этого крошечного слота впечатляет.

При использовании шины PCI вместо шины SATA устройства M.2 могут передавать данные со скоростью от 50% до примерно 650% быстрее, чем стандартный SATA, в зависимости от возможностей материнской платы и самой карты M.2. Если у вас есть возможность использовать твердотельный накопитель M.2 на материнской плате, поддерживающей PCI 3-го поколения, он может быть значительно быстрее обычного диска SATA.

Какие устройства используют слот M.2

На данный момент M.2 в основном используется в качестве интерфейса для сверхбыстрых твердотельных накопителей как на ноутбуках, так и на настольных ПК. Если Вы зайдете в магазин компьютерного оборудования и попросите диск M.2 — они почти наверняка покажут Вам SSD с разъемом M.2.

Некоторые модели ноутбуков также используют порт M.2 в качестве средства беспроводного соединения, устанавливая крошечные карты с низким энергопотреблением, которые объединяют радиомодули Wi-Fi и Bluetooth. Это менее распространено для настольных компьютеров, где предпочтение отдается простоте USB-ключа или карты PCIe 1x.

Наконец, некоторые компании начинают расширять использование слота в категориях, которые не подходят для хранения или расширения. Хотя никто еще не производил видеокарту M.2, Intel продает свою повышающую скорость кэш-память «Optane» в формате M.2.

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.

Socket 1

Обычно, модули связи (WIFi адаптеры, Bluetooth, NFC и прочее)

Socket 2

Для компактных 3G/4G модемов M.2, но возможно появление другого оборудования

Socket 2

Для M.2 SSD и другого оборудования с универсальным ключом B+M

Socket 3

Для M.2 SSD и другого оборудования с ключом М и универсальным ключом B+M

Особенности

SSD диски, предназначенные для разъема м2, выпускаются в разных размерах: 2230, 2242, 2260, 2280 и 22110. Первые две цифры обозначают ширину, а две последующие — длину (в миллиметрах). Чем длиннее планка, тем больше чипов на ней можно расположить, тем больше будет емкость диска. Не смотря на такое многообразие форм-факторов, наиболее популярным является 2280.

Разъем m 2 на современных материнских платах может иметь разное положение. Речь идет о неких «ключах». Опять же, можно провести аналогию с планками ОЗУ: память DDR3 отличается от DDR2 расположение ключей — небольших вырезов в планках и самих слотах, соответственно. Так же и тут, небольшие вырезы могут располагаться в левой и правой частях порта.

Разъем m2 может иметь два ключа: B и M. Получается, что они не совместимы между собой. Однако, можно найти материнские платы с разъемом типа B + M (комбинированный). Помимо PCIe интерфейса, порт м2 поддерживает еще и SATA режим. Но и скорость в SATA режиме будет значительно ниже, нежели в PCI Express. Ключи обычно определяют то, какой тип интерфейса будет использоваться.

В обычных жестких дисках (HDD) контроллер связывается с операционной системой посредством протокола AHCI. Но, этот протокол не в состоянии использовать все возможности современных твердотельных накопителей. Это подтолкнуло к появлению нового протокола, который называется NVMe. Новый протокол характеризуется малыми задержками и позволяет выполнить больше операций в секунду, при этом минимально нагружая процессор.

Параметры беспроводного адаптера

Коротко для новичков в теме расскажу, что такое беспроводной адаптер. Это устройство, с помощью которого компьютер, ноутбук и т. д. подключаются к роутеру и получают доступ к интернету.

Что нужно знать, при выборе устройства:

1. Поддержка MU-MIMO. Эта технология позволяет увеличить пропускную способность домашней сети, где для передачи и приема данных используется 2 и более антенн.

2. Тип защиты. На сегодня самый эффективный стандарт безопасности закрытой сети – WPA2-PSK. Для корпоративных пользователей используется 802.1x.
3. Мощность передатчика (измеряется в dBm). От этого показателя зависит расстояние, на которое будет транслироваться беспроводной сигнал, и скорость передачи данных. Для квартиры нормальным показателем считается от 18 dBm.
4. Рабочая частота (диапазон). Их 2 – 2,4 и 5 ГГц. Первая частота самая распространенная, но более загруженная. 5 ГГц более свободен, но в этом диапазоне работают только стандарты 802.11 a/n/ac. Сегодня можно найти множество моделей двухдиапазонных роутеров и адаптеров.
5. Интерфейс подключения – внешний (через USB порт) или внутренний (PCI, M.2).
6. Стандарт беспроводной связи. Самый распространенный сегодня – 802.11 n. Но практически все новые устройства выпускаются с поддержкой протокола ac (работает в диапазоне 5 ГГц, максимальная скорость – до 6,77 Гб/с при 8 MU-MIMO антеннах).

Это самые значимые параметры, которые следует учесть при покупке адаптера. А теперь я сделаю обзор нескольких моделей, которые подключаются через интерфейс M.2.

Длина M.2

Эта материнская плата поддерживает карты M.2 длиной 42 мм, 60 мм и 80 мм.

Для настольных компьютеров длина обычно не проблема. Даже крошечная материнская плата Mini-ITX может легко освободить место для печатной платы M.2 максимальной длины, которая составляет 110 миллиметров. Некоторые карты имеют длину всего 30 мм. Предпочтительно, чтобы карта была размером, предназначенным для использования производителем материнской платы, поскольку выемка на конце печатной платы позволяет небольшому винту надёжно удерживать её на месте.

Все диски M.2 используют одинаковую ширину, определяемую подключением. «Размер» выражается в следующем формате; при выборе проверьте совместимость с вашим ноутбуком или материнской платой:

• M.2 2230: ширина 22 мм, длина 30 мм.
• M.2 2242: ширина 22 мм, длина 42 мм.
• M.2 2260: ширина 22 мм, длина 60 мм.
• M.2 2280: ширина 22 мм, длина 80 мм.
• M.2 2210: ширина 22 мм, длина 110 мм.

Некоторые материнские платы гибкие, предлагая монтажные отверстия для фиксирующего винта через некоторые или все эти интервалы.

Разъём M.2

Хотя в стандарте M.2 для всех карт используется один и тот же слот шириной 22 мм, это не обязательно один и тот же слот. Поскольку M.2 разработан для использования с очень большим количеством различных устройств, он имеет несколько разочаровывающе похожих портов.

• B Key: использует зазор с правой стороны карты (левая сторона хост-контроллера) с шестью контактами справа от зазора. Эта конфигурация поддерживает подключения по шине PCIe x2.
• M Key: использует зазор в левой части карты (правая сторона хост-контроллера) с пятью контактами слева от зазора. Эта конфигурация поддерживает подключения по шине PCIe x4 для удвоения пропускной способности данных.
• B+M Key: использует оба указанных выше промежутка, с пятью контактами на левой стороне карты и шестью на правой. Из-за физической конструкции карты разъёма B+M ограничены скоростью PCIe x2.

Карты M.2 с интерфейсом B могут вставляться только в слот хоста B, как и для M. Но карты с дизайном разъёма B+M могут поместиться в слот хоста B или M, поскольку они имеют зазоры для обоих.

Проверьте характеристики вашего ноутбука или материнской платы, чтобы узнать, какие из них поддерживаются. Мы рекомендуем просматривать документацию, а не «глядеть» на слот, поскольку два стандарта разъёмов легко перепутать.

M-key и B-key

Современные жесткие диски (и SSD в том числе) традиционно подключают к шине SATA.
SATA III имеет максимальную пропускную способность в 6 Гбит/с, примерно 550-600 Мбайт/с. Для обычных винчестеров такие скорости недостижимы, а вот для SSD-дисков развить гораздо большую скорость, в общем то, труда не составляет. Только смысла в этом нет, если интерфейс все равно не сможет «прокачать» поток данных с скоростью большей, на которую сам способен.

Поэтому появилась возможность задействовать шину PCI-Express, имеющую большую пропускную способность:

• 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.

То, какой интерфейс используется для подключения устройств, и определяет положение ключа (перемычки).

SATA (M+B ключ):

PCI-Express (M ключ):

SSD-диски могут иметь следующие варианты ключей:

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

Для примера возьмем материнскую плату ASUS Z170-P. На ней установлен разъем M.2 с М-ключом. Это означает, что используется шина PCIe ×4. Сразу возникает вопрос, а можно ли туда установить SSD диск с SATA интерфейсом? А вот это вопрос уже интересный.

Придется залезть в спецификации материнский платы и посмотреть, поддерживает ли она M.2 SATA. Если верить сайту производителя, то да. Значит, если покупается SSD-диск, например, Intel 600p Series, то он изначально предназначен для шины PCIe ×4 и никаких проблем быть не должно.

А если есть, например, Crucial MX300, работающий на шине SATA? По спецификации производителя, такой SSD также должен работать.

На то, поддерживается ли шина SATA в интерфейсе M.2, следует обратить особое внимание при покупке материнской платы.

Резюмируем сказанное.

1. M.2 – просто другой форм-фактор (размер и разъем) SSD-дисков. Используется шина SATA и/или PCI-Express. Устанавливаемые на материнские платы разъемы M.2 используют шину PCIe ×4. Возможность установки SSD с SATA интерфейсом должна быть указана в спецификациях на материнскую плату.
2. Тип используемой шины SDD-диском зависит от ключей. SATA диски обычно выпускаются в формулой ключей M+B, а PCIe x4 – с ключом M.

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.

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.

Есть ли на моем компьютере слот M.2

Если Ваш компьютер был изготовлен или собран за последние несколько лет, он, вероятно, имеет слот M.2. К сожалению, гибкость формата означает, что на самом деле использовать его не так просто, как просто подключить карту.

Карты M.2 поставляются с двумя основными переменными совместимости: длина и ключ. Первое довольно очевидно — на Вашем компьютере должно быть достаточно физического пространства для поддержки длины карты, которую Вы хотите использовать. Вторая переменная — просто означает, что разъем карты должен соответствовать гнезду, в которое Вы будете его вставлять.

Что нужно для установки карты M.2

Немного. Большинство карт M.2 являются твердотельными накопителями и автоматически распознаются Вашей операционной системой на основе драйверов AHCI. В Windows 10 большинство карт Wi-Fi и Bluetooth также распознаются автоматически, общие драйверы активируются немедленно, а определенные драйверы загружаются позже. Однако Вам может потребоваться включить слот M.2 с помощью настроек в BIOS или UEFI Вашего компьютера. Вам также понадобится отвертка, чтобы вставить крепежный винт.

1) Выбор накопителя

Думаю, это первое, что следует отметить. Дело в том, что существует несколько типов SSD M2: SATA, PCIe (а эти в свою очередь, подразделяются на несколько подтипов). Во всем этом многообразие не мудрено запутаться.

Кстати, здесь также хочу отметить (так как не раз уже спрашивали): вот разница между переходом с HDD на SSD (SATA) — заметна невооруженным глазом, даже слабенький ноутбук начинает «летать». А вот разница между SSD (SATA) и SSD (PCIe (32 Гбит/с)) — незаметна, если не смотреть результаты тестов (по крайней мере, если вы очень активно не работаете с диском).

Лично считаю, что большинству гнаться за «суперским» SSD (PCIe) большого смысла нет, а вот добавить к классическому HDD — какой-нибудь твердотельный накопитель, определенно стоит!

2) Что нам понадобиться

1. Ноутбук (в котором есть слот M2 под твердотельный накопитель). Сразу отмечу: в некоторых случаях (зависит еще от типа устройства), самостоятельная установка диска в ноутбук, является причиной в отказе гарантийного обслуживания (если ноутбук на гарантии — следует уточнить этот момент)
2. сам SSD накопитель (о тонкостях выбора SSD M2 рассказывал здесь: https://ocomp.info/ssd-m2-kak-vyibrat-nakopitel.html

   NVMe SSD Samsung — как выглядит SSD M2 накопитель