Что значит ssd m 2. Разъем M2 – скоростная трасса для любой информации

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.

Интерфейс SSD	Максимальная теоретическая пропускная способность	Максимальная реальная пропускная способность (оценка)
SATA III	6 Гбит/с (750 Мбайт/с)	600 Мбайт/с
PCIe 2.0 x2	8 Гбит/с (1 Гбайт/с)	800 Мбайт/с
PCIe 2.0 x4	16 Гбит/с (2 Гбайт/с)	1,6 Гбайт/с
PCIe 3.0 x4	32 Гбит/с (4 Гбайт/с)	3,2 Гбайт/с

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.

	Слот M.2 c ключом типа B (Socket 2)	Слот M.2 c ключом типа M (Socket 3)
Схема
Расположение ключа	Контакты 12-19	Контакты 59-66
Поддерживаемые интерфейсы	PCIe x2 и SATA (опционально)	PCIe x4 и SATA (опционально)

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.

	Ножевой разъём с ключом типа B	Ножевой разъём с ключом типа M	Ножевой разъём с ключами типа B и M
Схема
Расположение прорезей	Контакты 12-19	Контакты 59-66	Контакты 12-19 и 59-66
Интерфейс SSD	PCIe x2	PCIe x4	PCIe x2, PCIe x4 или SATA
Механическая совместимость	Слот M.2 c ключом типа B	Слот M.2 c ключом типа М	Слоты M.2 c ключами типа B или типа M
Распространённые модели SSD	Нет	Samsung XP941 (PCIe x4)	Большинство M.2 SATA SSD Plextor M6e (PCIe x2)

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.

Crucial M500

Твердотельный накопитель Crucial M500 в формате M.2 — это аналог хорошо знакомой нам одноимённой 2,5-дюймовой модели . Архитектурных различий между «большим» флеш-накопителем и его M.2-собратом нет никаких, а значит, мы имеем дело с недорогими SSD, основанными на популярном контроллере Marvell 88SS9187 и комплектующимися 20-нм флеш-памятью производства Micron c 128-гигабитными ядрами. Чтобы уместить накопитель на M.2-карте, размеры которой составляют всего 22 × 80 мм, использована более тесная компоновка и микросхемы флеш-памяти с более плотной упаковкой кристаллов MLC NAND. Иными словами, Crucial M500 вряд ли способен удивить кого-то своей аппаратной конструкцией, всё в ней привычно и давно знакомо.

На тесты мы получили две модели — ёмкостью 120 и 240 Гбайт. Как и в 2,5-дюймовых SSD, их ёмкости оказались несколько урезаны относительно привычных кратных 16 Гбайт объёмов, что означает наличие большей резервной области, занимающей в данном случае 13 процентов от общего массива флеш-памяти. Выглядят же M.2-версии Crucial M500 следующим образом:

Crucial M500 120 Гбайт (CT120M500SSD4)

Crucial M500 240 Гбайт (CT120M500SSD4)

И тот и другой накопитель представляет собой M.2-карту формата 2280 с ключами типа B и M, то есть он может быть помещён в любой слот M.2. Однако не стоит забывать, что Crucial M500 (в любом варианте исполнения) — это накопитель с интерфейсом SATA 6 Гбит/с, поэтому работать он будет только в тех слотах M.2, которые поддерживают SATA SSD.

Обе модификации рассматриваемого накопителя несут на себе по четыре микросхемы флеш-памяти. На 120-гигабайтном накопителе — это Micron MT29F256G08CECABH6, а на 240-гигабайтном — MT29F512G08CKCABH7. Оба вида чипов собраны из 128-гигабитных 20-нм кристаллов MLC NAND, соответственно в 120-гигабайтной версии накопителя восьмиканальный контроллер имеет по одному устройству флеш-памяти на каждом своём канале, а в 240-гигабайтном SSD он пользуется двукратным чередованием устройств. Это объясняет заметные отличия в производительности Crucial M500 разных объёмов. Зато обе рассматриваемые модификации Crucial M500 оснащены одинаковым объёмом оперативной памяти. На обоих SSD установлена 256-мегабайтная микросхема DDR3-1600.

Следует отметить, что одним из положительных свойств потребительских накопителей Crucial выступает аппаратная защита целостности данных при внезапных отключениях питания. M.2-модификации Crucial M500 таким свойством тоже обладают: несмотря на размер платы, флеш-диски оснащены батареей конденсаторов, позволяющих контроллеру штатно завершать своё функционирование и сохранять таблицу трансляции адресов в энергонезависимой памяти даже в случаях каких-либо эксцессов.

Crucial M550

Компания Crucial начала осваивать новый форм-фактор одной из первых, дублируя все свои потребительские модели SSD как в традиционном 2,5-дюймовом формате, так и в виде M.2-карт. Неудивительно, что после появления M.2-версий M500 на рынок были выпущены и соответствующие модификации более новой и более производительной модели Crucial M550 . Общий же подход к проектированию таких SSD сохранился: фактически мы получили кальку с 2,5-дюймовой SATA-модели, но втиснутую в рамки карты размера M.2. Поэтому с точки зрения архитектуры M.2-вариант Crucial M550 совсем не удивляет. Это накопитель на базе контроллера Marvell 88SS9189, в котором применена MLC NAND компании Micron, изготовленная по 20-нм нормам.

Напомним, Crucial M550 до недавних пор выступал флагманским накопителем этого производителя, поэтому инженеры не только снабдили его передовым контроллером, но и стремились придать массиву флеш-памяти максимальный уровень параллелизма. Поэтому в модификациях Crucial M550 объёмом до полутерабайта используется MLC NAND c 64-гигабитными ядрами.

Для проведения тестов мы получили образец Crucial M550 объёмом 128 Гбайт. Этот накопитель представляет собой M.2-карту типового формата 2280, которая снабжена двумя ключами типа B и M. Значит, установить этот накопитель получится в любой слот, но для его работы необходима поддержка этим слотом SATA-интерфейса, через который работают любые версии Crucial M550.

Crucial M550 128 Гбайт (CT128M550SSD4)

Плата полученного нами накопителя Crucial M550 128 Гбайт интереса тем, что все микросхемы на ней расположены лишь на одной стороне. Это позволяет с успехом применять его в ультратонких портативных системах в так называемых односторонних слотах S2/S3, где задняя поверхность печатной платы накопителя вплотную прижимается к материнской плате. Для большинства пользователей это неважно, но, к сожалению, борьба за снижение толщины обернулась тем, что с накопителя пришлось убрать конденсаторы, дающие дополнительную гарантию целостности данных при внезапных отключениях питания. Вакантные места под них на печатной плате есть, но они пустуют.

Весь 128-гигабайтный массив флеш-памяти Crucial M550 разместился в двух микросхемах. Очевидно, в данном случае применены чипы, которые содержат по восемь 64-гигабитных полупроводниковых кристаллов. Это значит, что контроллер Marvell 88SS9189 на рассматриваемой модели SSD может пользоваться двукратным чередованием устройств. В качестве же оперативной памяти применена микросхема 256 Мбайт LPDDR2-1067.

M.2-версии Crucial M550, как и, кстати, Crucial M500, наряду с их более внушительно выглядящими 2,5-дюймовыми собратьями, поддерживают аппаратное шифрование данных по алгоритму AES-256, не вызывающее снижение быстродействия. Причём оно полностью соответствует спецификации Microsoft eDrive, а значит, управлять шифрованием флеш-памяти можно прямо из среды Windows, например с помощью стандартного средства BitLocker.

Kingston SM2280S3

Компания Kingston выбрала для освоения ниши твердотельных накопителей форм-фактора M.2 несколько нестандартный путь. Она не стала выпускать M.2-версии уже имеющихся у неё моделей, а спроектировала отдельный SSD, который не имеет аналогов в других форм-факторах. Причём в качестве аппаратной платформы был выбран не контроллер SandForce второго поколения, который Kingston продолжает ставить почти во все свои 2,5-дюймовые флеш-накопители, а чип Phison PS3108-S8, облюбованный в качестве бюджетной платформы производителями SSD третьего эшелона. И это значит, что, несмотря на свою уникальность, Kingston SM2280S3 не является чем-то особенным: он ориентирован на нижний ценовой сегмент, а его контроллер имеет SATA-интерфейс и все возможности M.2, естественно, не использует.

Для проведения тестирования нам была предоставлена 120-гигабайтная версия этого накопителя. Выглядит она следующим образом.

Kingston SM2280S3 120 Гбайт (SM2280S3/120G)

Как следует из названия, данный SSD использует M.2 плату формата 2280. А так как работает он по интерфейсу SATA 6 Гбит/с, ножевой разъём накопителя имеет сразу два ключа-выреза: типа B и типа M. То есть физически установить Kingston SM2280S3 можно в любой M.2-слот, но для работы он потребует поддержки этим слотом SATA-интерфейса.

По аппаратной конфигурации Kingston SM2280S3 похож на многочисленные 2,5-дюймовые флеш-накопители с аналогичным контроллером. Среди них мы, например, рассматривали Silicon Power Slim S55 . Как и продукт Silicon Power, Kingston SM2280S3 оснащён флеш-памятью производства Toshiba. Хотя микросхемы, установленные на рассматриваемом SSD, перемаркированы, по косвенным признакам с большой долей достоверности можно утверждать, что в них используются 64-гигабитные кристаллы MLC NAND, выпущенные по 19-нм техпроцессу. Таким образом, восьмиканальный контроллер Phison PS3108-S8 в Kingston SM2280S3 может пользоваться двукратным чередованием устройств в каждом своём канале. Кроме того, на плате SSD есть и 256-мегабайтный чип DDR3L-1333 SDRAM, который работает в паре с контроллером и используется им в качестве оперативной памяти.

Интересная особенность Kingston SM2280S3: производитель заявляет для него на редкость большой ресурс. Официальными спецификациями разрешается ежедневная запись на этот SSD объёма информации, в 1,8 раза превосходящего его ёмкость. Правда, работоспособность в столь суровых условиях гарантируется лишь в течение трёх лет, но это всё равно означает, что на 120-гигабайтный M.2-накопитель Kingston можно записать до 230 Тбайт данных.

Plextor M6e

Plextor M6e — это твердотельный накопитель, о котором мы уже не раз писали , но как о решении, устанавливаемом в слоты PCI Express. Однако вместе с такими тяжеловесными версиями производитель предлагает и M.2-варианты M6e, благо те накопители, которые предлагается устанавливать в слоты PCI Express, на самом деле собираются на основе миниатюрных карт в форм-факторе M.2. Но самое интересное в накопителе компании Plextor даже не это, а то, что он кардинально отличается от всех других участников обзора использованием шины PCI Express, а не SATA-интерфейса.

Иными словами, в лице Plextor M6e мы имеем флагманское устройство, производительность которого не ограничивается полосой пропускания SATA 600 Мбайт/с. В его основе лежит восьмиканальный контроллер Marvell 88SS9183, передающий данные от SSD по двум линиям PCI Express 2.0, что в теории позволяет достичь максимальной пропускной способности около 800 Мбайт/с. Со стороны же флеш-памяти Plextor M6e похож на многие другие современные SSD: в нём используется MLC NAND компании Toshiba, которая производится по 19-нм техпроцессу первого поколения.

В нашем тестировании приняли участие сразу две версии Plextor M6e в M.2-исполнении: объёмом 128 и 256 Гбайт.

Plextor M6e 128 Гбайт (PX-G128M6e)

Plextor M6e 256 Гбайт (PX-G256M6e)

Оба M.2-варианта накопителя располагаются на картах размером 22 × 80 мм. Причём, обратите внимание, их ножевой разъём имеет вырезы в положениях ключа B и M. И хотя, согласно спецификации, Plextor M6e, использующий для подключения шину PCIe x2, должен был иметь лишь один ключ типа B, разработчики для совместимости добавили ему и второй ключ. В результате Plextor M6e можно будет установить и в слоты, подключенные к четырём линиям PCIe, но накопитель от этого, естественно, быстрее работать не станет. Поэтому M6e подходит в первую очередь для тех слотов M.2, которые имеются на многих современных материнских платах на базе интеловских наборов логики H97/Z97 и питаются от пары чипсетных линий PCIe.

Помимо контроллера Marvell 88SS9183 на платах M6e имеется по восемь чипов флеш-памяти компании Toshiba. В версии накопителя объёмом 128 Гбайт эти микросхемы содержат по два 64-гигабитных кристалла MLC NAND, а у накопителя на 256 Гбайт в каждой микросхеме содержится по четыре подобных ядра. Таким образом, в первом случае контроллер пользуется двукратным чередованием устройств в своих каналах, а во втором — четырёхкратным чередованием. Кроме этого, на платах установлен и играющий роль оперативной памяти чип DDR3-1333. Его ёмкость различна — 256 Мбайт у младшей версии SSD и 512 Мбайт — у старшей.

Несмотря на то, что использование слотов M.2 и шины PCI Express для подключения SSD — относительно новая тенденция, никаких проблем с совместимостью Plextor M6e не возникает. Поскольку работают они через стандартный протокол AHCI, при их установке в совместимые слоты M.2 (то есть такие, которые поддерживают PCIe-накопители) они обнаруживаются в BIOS материнской платы наряду с обычными дисками. Соответственно, в их назначении стартовыми устройствами нет никаких проблем, а операционной системе для работы M6e не требуется специальных драйверов. Иными словами, эти M.2 PCIe SSD проявляют себя внешне ровно так же, как и их собратья M.2 SATA.

SanDisk X300s

Компания SanDisk в отношении M.2-накопителей придерживается той же стратегии, что и Crucial, — она повторяет в этом формате свои 2,5-дюймовые SATA SSD. Однако касается это не всех потребительских продуктов, а лишь моделей для бизнеса. Это касается и выполненного в форм-факторе M.2 SanDisk X300s — мы имеем дело с накопителем на базе четырёхканального контроллера Marvell 88SS9188 и фирменной MLC-флеш-памяти SanDisk, произведённой по 19-нм техпроцессу второго поколения.

Не стоит забывать и о том, что у SanDisk X300s, как и у любого другого SSD данного производителя, есть и ещё одна особенность — технология nCache. В её рамках небольшая часть MLC NAND работает в быстром SLC-режиме и используется для кеширования и консолидации операций записи. Это позволяет X300s обеспечивать достойную производительность, даже несмотря на четырёхканальную архитектуру контроллера.

На тестирование нам был предоставлен образец SanDisk X300s объёмом 256 Гбайт. Выглядел он следующим образом.

SanDisk X300s 256 Гбайт (SD7UN3Q-256G-1122)

Сразу же бросается в глаза, что плата накопителя односторонняя, то есть он совместим в том числе и с «тонкими» слотами M.2, которые используются в некоторых ультрабуках, позволяя сэкономить дополнительные полтора миллиметра толщины. В остальном ничего необычного: формат платы — привычные 22 × 80 мм, для максимальной механической совместимости ножевой разъём снабжён обоими типами ключевых вырезов. Для работы SanDisk X300s требуется M.2-слот с поддержкой интерфейса SATA 6 Гбит/с, то есть в данном случае мы вновь имеем накопитель в новом формате, но работающий по старым правилам и не использующий открывающиеся возможности передачи данных по шине PCI Express.

На плате SanDisk X300s 256 Гбайт, помимо базового контроллера Marvell 88SS9188 и микросхемы оперативной памяти, установлено четыре микросхемы флеш-памяти, в каждой из которых зашито по восемь 19-нм полупроводниковых кристаллов MLC NAND объёмом по 64 Гбит. Таким образом, контроллер пользуется восьмикратным чередованием устройств, что в итоге даёт достаточно высокую степень параллелизма массива флеш-памяти.

Модель накопителя SanDisk X300s уникальна не только по своей аппаратной архитектуре, в основе которой лежит четырёхканальный контроллер компании Marvell. Ориентируясь на бизнес-использование, она может предложить аппаратное шифрование данных корпоративного уровня, не вносящее в работу SSD никаких задержек. Аппаратный движок AES-256 не только соответствует спецификациям TCG Opal 2.0 и IEEE-1667, но и сертифицирован ведущими производителями корпоративного программного обеспечения для защиты данных, в частности компаниями Wave, McAfee, WinMagic, Checkpoint, Softex и Absolute Software.

Transcend MTS600 и MTS800

Мы объединили рассказ о двух накопителях компании Transcend, поскольку, по мнению производителя, в архитектурном плане они почти полностью идентичны. Действительно, для них используется похожая элементная база и заявляются одинаковые показатели производительности. Различия же, по официальной версии, кроются лишь в разном размере M.2-карт, на которых они собраны. В основе MTS600 и MTS800 лежит фирменный чип Transcend TS6500, который на самом деле является перемаркированным контроллером Silicon Motion SM2246EN. А это значит, что попавшие к нам на тесты M.2 SSD компании Transcend по своей начинке аналогичны предлагаемому этой же фирмой достаточно популярному 2,5-дюймовому накопителю SSD370 . Таким образом, флеш-диски Transcend в формате M.2, как и многие другие участвующие в нашем тестировании модели, используют интерфейс SATA 6 Гбит/с.

Следует подчеркнуть, что контроллер Silicon Motion SM2246EN обычно применяется в бюджетных продуктах, так как он имеет четырёхканальную архитектуру. Именно с таким прицелом и были спроектированы Transcend MTS600 и MTS800. Вместе с простым контроллером в этих SSD используется также и недорогая 20-нм флеш-память с 128-гигабитными ядрами компании Micron, в результате чего MTS600 и MTS800 оказались одними из самых дешёвых SSD в M.2-формате в сегодняшнем тестировании.

На испытаниях у нас побывали Transcend MTS600 и MTS800 ёмкостью по 256 Гбайт. Надо сказать, что по внешнему виду они оказались совсем не похожи друг на друга.

Transcend MTS600 256 Гбайт (TS256GMTS600)

Transcend MTS800 256 Гбайт (TS256GMTS800)

Дело в размерах: модель MTS600 использует формат M.2 2260, а MTS800 — M.2 2280. Это означает, что длина карт этих SSD расходится на целых 2 см. Зато ножевой разъём у обоих накопителей одинаков и снабжён двумя пазами в положениях B и M. Соответственно, никаких механических ограничений совместимости нет, однако для работы этих SSD необходима поддержка слотом M.2 интерфейса SATA.

Платы обоих накопителей оснащены контроллером Transcend TS6500 и 256-мегабайтным чипом DDR3-1600 SDRAM, используемым в качестве оперативной памяти. А вот микросхемы флеш-памяти у накопителей неожиданно различаются, что хорошо видно по их маркировке. Количество и организация этих микросхем одинаковы: четыре чипа, в каждом из которых содержится по четыре 128-гигабитных устройства MLC NAND, произведённых по 20-нм техпроцессу. Отличия же состоят в том, что они используют разный уровень напряжений и имеют слегка различающиеся тайминги. Таким образом, несмотря на заверения производителя, MTS600 и MTS800 всё же несколько расходятся по своим характеристикам: на первом SSD из этой пары установлена память со слегка меньшей латентностью. Впрочем, возможно, связано это не с каким-то тонким маркетинговым расчётом, а с тем, что на разные партии накопителей может устанавливаться разная память.

Любопытный факт: Transcend решила взять на вооружение тактику Kingston и стала гарантировать для своих SSD весьма впечатляющий ресурс. Например, для рассматриваемых моделей ёмкостью по 256 Гбайт обещается возможность записи до 380 Тбайт данных. Это — существенно больше заявленной выносливости накопителей лидеров рынка.

⇡ Сравнительные характеристики протестированных SSD

	Crucial M500 120 Гбайт	Crucial M500 240 Гбайт	Crucial M550 128 Гбайт	Kingston SM2280S3 120 Гбайт	Plextor M6e 128 Гбайт	Plextor M6e 256 Гбайт	SanDisk X300s 256 Гбайт	Transcend MTS600 256 Гбайт	Transcend MTS800 256 Гбайт
Форм-фактор	M.2 2280	M.2 2280	M.2 2280	M.2 2280	M.2 2280	M.2 2280	M.2 2280	M.2 2260	M.2 2280
Интерфейс	SATA 6 Гбит/с	SATA 6 Гбит/с	SATA 6 Гбит/с	SATA 6 Гбит/с	PCIe 2.0 x2	PCIe 2.0 x2	SATA 6 Гбит/с	SATA 6 Гбит/с	SATA 6 Гбит/с
Контроллер	Marvell 88SS9187	Marvell 88SS9187	Marvell 88SS9189	Phison PS3108-S8	Marvell 88SS9183	Marvell 88SS9183	Marvell 88SS9188	Silicon Motion SM2246EN	Silicon Motion SM2246EN
DRAM-кеш	256 Мбайт	256 Мбайт	256 Мбайт	256 Мбайт	256 Мбайт	512 Мбайт	512 Мбайт	256 Мбайт	256 Мбайт
Флеш-память		Micron 128-Гбит 20-нм MLC NAND	Micron 64-Гбит 20-нм MLC NAND		Toshiba 64-Гбит 19-нм MLC NAND	Toshiba 64 Гбит 19-нм MLC NAND	SanDisk 64 Гбит A19-нм MLC NAND	Micron 128-Гбит 20-нм MLC NAND	Micron 128-Гбит 20-нм MLC NAND
Скорость последовательного чтения	500 Мбайт/с	500 Мбайт/с	550 Мбайт/с	500 Мбайт/с	770 Мбайт/с	770 Мбайт/с	520 Мбайт/с	520 Мбайт/с	520 Мбайт/с
Скорость последовательной записи	130 Мбайт/с	250 Мбайт/с	350 Мбайт/с	330 Мбайт/с	335 Мбайт/с	580 Мбайт/с	460 Мбайт/с	320 Мбайт/с	320 Мбайт/с
Скорость случайного чтения	62000 IOPS	72000 IOPS	90000 IOPS	66000 IOPS	96000 IOPS	105000 IOPS	90000 IOPS	75000 IOPS	75000 IOPS
Скорость случайной записи	35000 IOPS	60000 IOPS	75000 IOPS	65000 IOPS	83000 IOPS	100000 IOPS	80000 IOPS	75000 IOPS	75000 IOPS
Ресурс записи	72 Тбайт	72 Тбайт	72 Тбайт	230 Тбайт	Н/д	Н/д	80 Тбайт	380 Тбайт	380 Тбайт
Гарантийный срок	3 года	3 года	3 года	3 года	5 лет	5 лет	5 лет	3 года	3 года

Методика тестирования

Тестирование проводится в операционной системе Microsoft Windows 8.1 Professional x64 with Update, корректно распознающей и обслуживающей современные твердотельные накопители. Это значит, что в процессе прохождения тестов, как и при обычном повседневном использовании SSD, команда TRIM поддерживается и активно задействуется. Измерение производительности выполняется с накопителями, находящимися в «использованном» состоянии, которое достигается их предварительным заполнением данными. Перед каждым тестом накопители очищаются и обслуживаются с помощью команды TRIM. Между отдельными тестами выдерживается 15-минутная пауза, отведённая для корректной отработки технологии сборки мусора. Во всех тестах, если не указано иное, используются случайные несжимаемые данные.

Используемые приложения и тесты:

• Iometer 1.1.0

1. Измерение скорости последовательного чтения и записи данных блоками по 256 Кбайт (наиболее типичный размер блока при последовательных операциях в десктопных задачах). Оценка скоростей выполняется в течение минуты, после чего вычисляется средний показатель.
2. Измерение скорости случайного чтения и записи блоками размером 4 Кбайт (такой размер блока используется в подавляющем большинстве реальных операций). Тест проводится дважды — без очереди запросов и с очередью запросов глубиной 4 команды (типичной для десктопных приложений, активно работающих с разветвлённой файловой системой). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
3. Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов (в пределах от одной до 32 команд). Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
4. Установление зависимости скоростей случайного чтения и записи при работе накопителя с блоками разного размера. Используются блоки объёмом от 512 байт до 256 Кбайт. Глубина очереди запросов в течение теста составляет 4 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
5. Измерение производительности при смешанной многопоточной нагрузке и установление её зависимости от соотношения между операциями чтения и записи. Используются последовательные операции чтения и записи блоков объёмом 128 Кбайт, выполняемые в два независимых потока. Соотношение между операциями чтения и записи варьируется с шагом 10 процентов. Оценка скоростей выполняется в течение трёх минут, после чего вычисляется средний показатель.
6. Исследование падения производительности SSD при обработке непрерывного потока операций случайной записи. Используются блоки размером 4 Кбайт и глубина очереди 32 команды. Блоки данных выравниваются относительно страниц флеш-памяти накопителей. Продолжительность теста составляет два часа, измерения моментальной скорости проводятся ежесекундно. По окончании теста дополнительно проверяется способность накопителя восстанавливать свою производительность до первоначальных величин за счёт работы технологии сборки мусора и после отработки команды TRIM.

• CrystalDiskMark 3.0.3b
  Синтетический тест, который выдает типовые показатели производительности твердотельных накопителей, измеренные на 1-гигабайтной области диска «поверх» файловой системы. Из всего набора параметров, которые можно оценить с помощью этой утилиты, мы обращаем внимание на скорость последовательного чтения и записи, а также на производительность произвольных чтения и записи 4-килобайтными блоками без очереди запросов и с очередью глубиной 32 команды.
• PCMark 8 2.0
  Тест, основанный на эмулировании реальной дисковой нагрузки, которая характерна для различных популярных приложений. На тестируемом накопителе создаётся единственный раздел в файловой системе NTFS на весь доступный объём, и в PCMark 8 проводится тест Secondary Storage. В качестве результатов теста учитывается как итоговая производительность, так и скорость выполнения отдельных тестовых трасс, сформированных различными приложениями.
• Тесты копирования файлов
  В этом тесте измеряется скорость копирования директорий с файлами разного типа, а также скорость архивации и разархивации файлов внутри накопителя. Для копирования используется стандартное средство Windows — утилита Robocopy, при архивации и разархивации — архиватор 7-zip версии 9.22 beta. В тестах участвует три набора файлов: ISO — набор, включающий несколько образов дисков c дистрибутивами программ; Program — набор, представляющий собой предустановленный программный пакет; Work — набор рабочих файлов, включающий офисные документы, фотографии и иллюстрации, pdf-файлы и мультимедийный контент. Каждый из наборов имеет общий объём файлов 8 Гбайт.

⇡ Тестовый стенд

В качестве тестовой платформы используется компьютер с материнской платой ASUS Z97-Pro, процессором Core i5-4690K со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 4600 и 16 Гбайт DDR3-2133 SDRAM. Данная материнская плата обладает штатным слотом M.2, в котором и испытываются накопители. Следует подчеркнуть, что данный слот M.2 обслуживается средствами набора логики Intel Z97 и поддерживает режимы SATA 6 Гбит/с и PCI Express 2.0 x2. С учетом того, что все участвующие в настоящем сравнении SSD используют либо первый, либо второй вариант подключения, возможностей этого слота в контексте данного тестирования вполне достаточно. Работа твердотельных накопителей в операционной системе обеспечивается драйвером Intel Rapid Storage Technology (RST) 13.2.4.1000.

Объём и скорость передачи данных в бенчмарках указываются в бинарных единицах (1 Кбайт = 1024 байт).

⇡ Участники тестирования

Полный список M.2-накопителей, принявших участие в этом сравнении, выглядит следующим образом:

• Crucial M500 120 Гбайт (CT120M500SSD4, прошивка MU05);
• Crucial M500 240 Гбайт (CT120M500SSD4, прошивка MU05);
• Crucial M550 128 Гбайт (CT128M550SSD4, прошивка MU02);
• Kingston SM2280S3 120 Гбайт (SM2280S3/120G, прошивка S8FM06.A);
• Plextor M6e 128 Гбайт (PX-G128M6e, прошивка 1.05);
• Plextor M6e 256 Гбайт (PX-G256M6e, прошивка 1.05);
• SanDisk X300s 256 Гбайт (SD7UN3Q-256G-1122, прошивка X2170300);
• Transcend MTS600 256 Гбайт (TS256GMTS600, прошивка N0815B);
• Transcend MTS800 256 Гбайт (TS256GMTS800, N0815B).

⇡ Производительность

Последовательные операции чтения и записи

Сразу же необходимо сказать, что, поскольку накопители в формате M.2 не имеют никаких принципиальных отличий от обычных моделей 2,5 дюйма или PCI Express, и используют для подключения те же самые интерфейсы, их производительность в целом похожа на производительность привычных нам SSD. В частности, скорость последовательного чтения, как это обычно и бывает, приближается к пропускной способности интерфейса, и по этому параметру впереди оказываются обе модификации Plextor M6e, которые работают через шину PCIe x2.

Скорость же записи определяется особенностями внутреннего строения конкретных моделей, и здесь на первых местах оказываются накопители Plextor M6e и SanDisk X300s 256-гигабайтной ёмкости. Так уж получилось, что большинство накопителей в нашем тесте — это модели среднего и нижнего уровня, поэтому более 400 Мбайт/с при записи выдают очень немногие SSD.

Случайные операции чтения

Любопытно, что при измерении производительности случайного чтения Plextor M6e 256 Гбайт, оснащенный интерфейсом PCIe x2, уступает первое место обладающему эффективной технологией nCache флеш-накопителю SanDisk X300s 256 Гбайт. Иными словами, получается, что M.2 SSD, использующие SATA-подключение, могут вполне на равных конкурировать с моделями PCIe x2, по крайней мере с теми, которые есть на рынке в данный момент. Кстати, из твердотельных накопителей с ёмкостью 128 Гбайт наилучшей производительностью обладает тоже не продукт Plextor, а Crucial M550.

Более развёрнутую картину можно увидеть на следующем графике, на котором показано, как зависит производительность SSD от глубины очереди запросов при чтении 4-килобайтных блоков.

С ростом глубины очереди запросов накопители Plextor всё-таки захватывают лидерство, однако следует понимать, что в реальных задачах эта глубина редко превышает четыре команды. Этот же график явно показывает слабые места тех SSD, которые построены на четырёхканальных контроллерах. При росте нагрузки их результаты масштабируются гораздо хуже, поэтому такие продукты не следует использовать в применениях, где необходима обработка сложных многопоточных обращений.

В дополнение к этому предлагаем посмотреть, как зависит скорость случайного чтения от размера блока данных:

Чтение большими блоками позволяет вновь столкнуться с ограничениями, которые создаёт SATA-интерфейс. Использующие его накопители в форм-факторе M.2 демонстрируют заметно худшие результаты, чем их собратья того же формата, но работающие через PCIe x2. Причём их превосходство начинается уже на 8-килобайтных блоках, что указывает на явную востребованность быстрой шины.

Случайные операции записи

Производительность случайной записи во многом определяется скоростью используемой в накопителях флеш-памяти. И так уж получилось, что верхние места на диаграммах заняли те SSD, которые основаны на MLC NAND компании Micron. Но самое удивительное, что лучшим быстродействием выделяется Crucial M550 128 Мбайт, даже несмотря на свой небольшой объём, который не даёт контроллеру пользоваться максимально эффективным чередованием устройств флеш-памяти в своих каналах.

Целиком же зависимость скорости произвольной записи 4-килобайтными блоками от глубины очереди запросов выглядит следующим образом:

Высокая производительность Crucial M550 проявляется при любой, кроме максимальной, глубине очереди операций. А вот накопители того же производителя, но из предыдущей линейки M500, напротив, отличаются крайне невысокой скоростью работы при записи данных.

Следующий график отражает зависимость производительности случайных записей от размера блока данных.

Если при чтении большими блоками наивысшую производительность показывали накопители Plextor благодаря более высокой пропускной способности используемого ими интерфейса, то при записи высокими показателями блещет лишь 256-гигабайтная версия M6e. Аналогичный SSD вдвое меньшего объёма оказывается ничем не лучше остальных моделей, работающих через SATA, среди которых, кстати, вновь выделяется Crucial M550 128 Гбайт. Этот твердотельный накопитель, похоже, является самым эффективным SSD для сред с преобладанием операций записи.

По мере удешевления твердотельные накопители перестают использоваться в качестве исключительно системных и становятся обычными рабочими дисками. В таких ситуациях на SSD поступает не только рафинированная нагрузка в виде записи или чтения, но и смешанные запросы, когда операции чтения и записи инициируются разными приложениями и должны обрабатываться одновременно. Однако работа в дуплексном режиме для современных контроллеров SSD остаётся существенной проблемой. При смешивании операций чтения и записи в одной очереди скорость большинства твердотельных накопителей потребительского уровня заметно проседает. Это стало поводом для проведения отдельного исследования, в рамках которого мы проверяем, как работают SSD при необходимости обработки последовательных операций, поступающих вперемежку. Следующая диаграмма демонстрирует наиболее характерный для десктопов случай, когда соотношение количества операций чтения и записи составляет 4 к 1.

Оба Plextor M6e здесь удерживают лидерство. Они сильны при операциях последовательного чтения и примешивание к ним некоторой небольшой доли операций записи этим накопителям совсем не вредит. На втором месте — Crucial M550: он уверенно держался при чистых операциях и продолжает демонстрировать неплохую производительность в том числе и при смешанной нагрузке.

Следующий график даёт более развёрнутую картину производительности при смешанной нагрузке, показывая зависимость скорости SSD от того, в каком соотношении приходят на него операции чтения и записи.

При тех соотношениях между операциями чтения и записи, где скорость SSD не определяется пропускной способностью интерфейса, результаты почти всех участников тестирования сбиваются в тесную группу, от которой отстают лишь три аутсайдера: Crucial M500 120 Гбайт, SanDisk X300s 256 Гбайт и Kingston SM2280S3 120 Гбайт.

PCMark 8 2.0, реальные сценарии использования

Тестовый пакет Futuremark PCMark 8 2.0 интересен тем, что он имеет не синтетическую природу, а напротив — основывается на работе реальных приложений. В процессе его прохождения воспроизводятся настоящие сценарии использования диска в распространённых десктопных задачах и замеряется скорость их выполнения. Текущая версия этого теста моделирует нагрузку, которая взята из реальных игровых приложений Battlefield 3 и World of Warcraft и программных пакетов компаний Abobe и Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint и Word. Итоговый результат исчисляется в виде усреднённой скорости, которую показывают накопители при прохождении тестовых трасс.

Два первых места в PCMark 8 отвоёвывают Plextor M6e объёмом 128 и 256 Гбайт. Получается, что при реальной работе в приложениях эти накопители, сильной стороной которых выступает использование не SATA-интерфейса, а PCIe x2, всё-таки превосходят остальные M.2 SSD, основанные на позаимствованной из 2,5-дюймовых моделей архитектуре. А среди заметно более дешёвых SATA-моделей наилучшие показатели выдают Crucial M550 120 Гбайт и SanDisk X300s 256 Гбайт, то есть те SSD, которые базируются на контроллерах Marvell.

Интегральный результат PCMark 8 нужно дополнить и показателями производительности, выдаваемыми флеш-дисками при прохождении отдельных тестовых трасс, которые моделируют различные варианты реальной нагрузки. Дело в том, что при разной нагрузке флеш-приводы зачастую ведут себя немного по-разному.

Накопители Plextor показывают отличную производительность в любых приложениях из списка PCMark 8. SATA SSD, к сожалению, конкурировать с ними могут разве только в World of Warcraft. Однако связано это в первую очередь не с тем, что Plextor M6e способны выдавать недосягаемую скорость, а с тем, что среди полученных нами на тестирование моделей M.2 SATA SSD не было, например, предложений Samsung или новых накопителей Crucial, которые вполне способны тягаться в скорости с работающим через PCIe x2 накопителем Plextor M6e.

Копирование файлов

Имея в виду, что твердотельные накопители внедряются в персональные компьютеры всё шире и шире, мы решили добавить в нашу методику измерение производительности при обычных файловых операциях — при копировании и работе с архиваторами, — которые выполняются «внутри» накопителя. Это — типичная дисковая активность, возникающая в том случае, если SSD исполняет роль не системного накопителя, а обычного диска.

Копирование, как ещё один пример реальной нагрузки, вновь выводит на первые позиции накопители Plextor, работающие через шину PCIe x2. Из моделей с интерфейсом SATA лучшими результатами могут похвастать Crucial M550 128 Гбайт и Transcend MTS600 256 Гбайт. Кстати, обратите внимание, данная модель SSD компании Transcend в реальной работе оказалась заметно лучше Transcend MTS800, так что эти накопители всё же не совсем идентичны по своему быстродействию.

Вторая группа тестов проведена при архивации и разархивации директории с рабочими файлами. Принципиально отличие этого случая заключается в том, что половина операций выполняется с разрозненными файлами, а вторая половина — с одним большим файлом архива.

Здесь ситуация отличается от копирования лишь тем, что к числу SATA-моделей накопителей, которые демонстрируют сравнительно неплохую производительность, добавляется SanDisk X300s 256 Гбайт.

Работа TRIM и фоновой сборки мусора

Испытывая различные твердотельные накопители, мы всегда проверяем то, как они отрабатывают команду TRIM и способны ли они собирать мусор и восстанавливать свою производительность без поддержки со стороны операционной системы, то есть в такой ситуации, когда команда TRIM не передаётся. Такое тестирование было проведено и в этот раз. Схема этого испытания стандартна: после создания длительной непрерывной нагрузки на запись данных, которая приводит к деградации скорости записи, мы отключаем поддержку TRIM и выжидаем 15 минут, в течение которых SSD может попытаться самостоятельно восстановиться за счёт собственного алгоритма сборки мусора, но без помощи со стороны операционной системы, и замеряем скорость. Затем на накопитель принудительно подаётся команда TRIM — и после небольшой паузы скорость измеряется ещё раз.

Результаты такого тестирования приведены в следующей таблице, где для каждой протестированной модели указано, реагирует ли она на TRIM очисткой неиспользуемой части флеш-памяти и может ли она заготавливать чистые страницы флеш-памяти под будущие операции, если команда TRIM на неё не подаётся. Для накопителей, которые оказались способны осуществлять сборку мусора и без команды TRIM, мы также указали тот объём флеш-памяти, который был самостоятельно освобождён контроллером SSD под будущие операции. Для случая эксплуатации накопителя в среде без поддержки TRIM это — как раз тот объём данных, который можно будет сохранить на накопитель с высокой первоначальной скоростью после простоя.

	TRIM	Без TRIM
		Сборка мусора	Объём освобождаемой флеш-памяти
Crucial M500 120 Гбайт	Работает	Работает	0,9 Гбайт
Crucial M500 240 Гбайт	Работает	Работает	1,7 Гбайт
Crucial M550 128 Гбайт	Работает	Работает	1,8 Гбайт
Kingston SM2280S3 120 Гбайт	Работает	Работает	7,6 Гбайт
Plextor M6e 128 Гбайт	Работает	Работает	1,9 Гбайт
Plextor M6e 256 Гбайт	Работает	Работает	12,7 Гбайт
SanDisk X300s 256 Гбайт	Работает	Не работает	-
Transcend MTS600 256 Гбайт	Работает	Работает	2,7 Гбайт
Transcend MTS800 256 Гбайт	Работает	Работает	2,7 Гбайт

Все прошедшие через наше тестирование M.2-накопители нормально обрабатывают команду TRIM. Да и было бы странно, если в 2015 году какой-то из SSD вдруг не справился бы с такой, можно сказать базовой, функцией. А вот с более сложной задачей — сборкой мусора без поддержки со стороны операционной системы — ситуация складывается по-разному. Наиболее эффективными алгоритмами, которые позволяют упреждающе высвобождать наибольшее количество флеш-памяти под будущие записи, отличаются Kingston SM2280S3 на базе контроллера Phison S8 и Plextor M6e объёмом 256 Гбайт с контроллером Marvell 88SS9183. Любопытно, что 128-гигабайтная версия PCIe-накопителя Plextor осуществляет сборку мусора гораздо менее эффективно. Однако в любом случае почти все из протестированных накопителей в моменты простоя занимаются реорганизацией данных во флеш-памяти и готовят её под быстрое выполнение последующих операций. Исключение лишь одно — SanDisk X300s 256 Гбайт, у которого без TRIM сборка мусора не работает в принципе.

При этом нужно напомнить, что для современных твердотельных накопителей необходимость работающей без TRIM сборки мусора можно поставить под вопрос. Все актуальные версии распространённых операционных систем TRIM поддерживают, поэтому считать, что SanDisk X300s, в котором автономная сборка мусора не работает, принципиально хуже других фигурирующих в этом обзоре SSD, было бы неверным. В повседневном использовании такая его особенность вряд ли как-либо сможет проявиться.

⇡ Выводы

Итак, многообразие способов комплектации персональных компьютеров твердотельными накопителями увеличилось. К трем уже привычным вариантам — подключению к SATA-порту, в слот mSATA или установке в разъем PCI Express — добавился ещё один: в продаже появились SSD в виде плат форм-фактора M.2, а в различных платформах теперь нередко можно встретить соответствующие разъёмы. Невольно возникает вопрос: лучше M.2-накопители всех остальных разновидностей SSD или хуже?

В теории стандарт M.2, действительно, предлагает более широкие возможности по сравнению с другими видами подключения. И дело тут не только в том, что карты M.2 компактны, имеют удобный для размещения микросхем флеш-памяти размер и могут находить применение в совершенно различных по своему назначению и уровню портативности платформах. M.2 — ещё и более гибкий и перспективный стандарт. Он позволяет системе взаимодействовать с SSD как по традиционному SATA-протоколу, так и по шине PCI Express, что открывает перед индустрией пространство для создания более быстрых флеш-накопителей, максимальная скорость которых не ограничивается величиной 600 Мбайт/с и обмен данными с которыми не обязательно выполняется по AHCI-протоколу с высокими накладными расходами.

Другое дело, что на практике всё это великолепие пока в полной мере не раскрывается. Доступные сегодня модели M.2-накопителей в большинстве своём основываются ровно на той же самой архитектуре, что и их 2,5-дюймовые собратья, а, значит, работают через всё тот же набивший оскомину интерфейс SATA. Почти все рассмотренные нами SSD в форм-факторе M.2 оказались аналогами каких-либо моделей привычного формата, а потому они предлагают совершенно типичные для массовых твердотельных накопителей характеристики, в том числе и уровень быстродействия. Единственным же исконным M.2-приводом из числа доступных в отечественных магазинах продуктов является лишь Plextor M6e, который работает через интерфейс PCIe x2, благодаря чему показывает лучшую, чем все его конкуренты, скорость при последовательных операциях. Но даже и его нельзя назвать идеальным SSD в M.2-формате: в Plextor M6e применяется относительно слабый контроллер, что обуславливает его невысокую производительность при нагрузках с произвольным доступом.

Так стоит ли стремиться заполнить твердотельным накопителем слот M.2, если он присутствует на вашей материнской плате? Если не брать в рассмотрение те мобильные конфигурации, которые иные варианты SSD попросту не допускают, то, откровенно говоря, сейчас в пользу положительного ответа на этот вопрос никаких явных аргументов не просматривается. Однако и отрицательных аргументов мы тоже привести не можем. Фактически, приобретя и установив в свою систему M.2 SSD, вы получите примерно то же самое, что и в случае использования стандартного 2,5-дюймого SATA SSD. При этом M.2-карты в среднем стоят немного дороже полноразмерных накопителей (бывает, что и наоборот), но зато они позволяют получить более компактную платформу и высвободить в корпусе лишний отсек. Что важнее в каждом конкретном случае — решать вам.

Но если в итоге вы решитесь на приобретение SSD в форм-факторе M.2, то из числа доступных в продаже вариантов рекомендуем обратить внимание на следующие модели:

• Plextor M6e . Единственный доступный в отечественной рознице M.2-накопитель с интерфейсом PCIe 2.0 x2. За счёт увеличенной пропускной способности интерфейса демонстрирует высокие скорости при последовательных операциях, что делает его высокопроизводительным решением и при некоторых видах реальной нагрузки. К сожалению, стоимость такого SSD заметно выше, чем у моделей, работающих через SATA.
• Crucial M550 . Отличный 2,5-дюймовый накопитель имеет почти не отличающийся от него аналог в M.2-формате. Компактные версии Crucial M550 столь же быстры и всеядны, как и одноимённые полноразмерные флеш-диски, а единственное свойство, которое было утрачено при переходе на M.2, — это аппаратная защита целостности данных от внезапных отключений питания.
• SanDisk X300s . Данный накопитель в форм-факторе M.2 также является аналогом очень неплохой 2,5-дюймовой модели. Пусть она и не столь производительна, как флагманские SSD, но её несомненными плюсами выступает пятилетняя гарантия и совместимость с широким набором средств шифрования корпоративного уровня.
• Transcend MTS600 . Бюджетный накопитель компании Transcend, пожалуй, предлагает наиболее выгодное соотношение цены и производительности среди всех представленных в тестировании моделей. Именно этим он и интересен — это очень достойное решение для недорогих платформ.

Может быть, теперь все знают, что твердотельные накопители очень быстро и очень хорошо ладят с операционной системой, что делает его «дым». Конечно, многие из вас уже купили SSD и наслаждаться скоростью и временем отклика.
Сегодня увидите SSD выглядит как M.2, который установлен непосредственно на материнской плате или ноутбук со свободным слотом M.2.

Что такое M.2?
M.2 слот, который можно подключить SSD-накопителей и других плат беспроводной сети.
В настоящее время M.2 поставляется в двух версиях:
1. SATA M.2
2. M.2 PCI-Express

Внимание!
1. Перед тем, как купить SSD, проверить, какой тип M.2 вас. Просто зайдите на M.2 SATA твердотельных накопителей M.2 SATA и PCI-E SSD M.2 просто пойти PCI-E.
2. M.2 SATA SSD-накопители имеют разные размеры. SSD учебник 2280, что 22mm 80mm ширина и длина. На вашем ноутбуке или вашей материнской платы может быть нанесен еще один аспект (30, 42, 60 или 110 миллиметров).
3. Не все ноутбуки и материнские платы имеют слот M.2. Обычно последняя может, но не обязательно.

Тестирование скорости SSD было никакой конкуренции SSHD не слишком медленно для SSD. В дополнение к тому SSD M.2 не несли никакого наказания скорости пути; Более того, этот MX200 Crucial SSD быстрее, чем на рабочем столе.
Несмотря на то, очень медленно, HDD или SSHD имеют преимущество большой емкости, обеспечивая емкость хранения по низкой цене. Это, конечно, не займет слишком много времени. Технология поймал фантастический курс в последние годы, и не исключено, что в ближайшее время иметь SSD-накопители 2-3 ТБ дешевле, чем жесткие диски, так как технически, SSD-накопители производятся быстрее и дешево, когда это весы производства.
SSD преимущества M.2?
1. Очень компактный формат
2. Отсутствие данных и силовых кабелей
3. Скорость сравнима с твердотельных накопителей 2.5
4. Идеально подходит для ноутбуков / планшетов
5. SSD-накопители являются M.2 PCI-E SATA 5 раза быстрее

Видеоурок - Установка M.2 SSD и SSD разница в производительности по сравнению SSHD
SSD-накопители M.2 - цены ваучер I1I7YG41

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:

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.

Подробнее

Какие конфигурации M.2 и разъемов несовместимы?



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.

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.

Тип	HDD	SSD
Модель	HGST Travelstar 7K1000	SanDisk Plus	Samsung 850 EVO	PNY EP7011
Емкость, Гб	1000	240	250	240
	120	530	540	525
	120	440	520	490
Ориентировочная стоимость.	4600	3940	6700	14500

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.

Модель	Plextor PX-256M7VG	Kingston HyperX Predator
Емкость, Гб	256	240
Интерфейс	SATA 3	PCI-E x4
Макс. скорость последовательного чтения, Мбайт/с	560	1290
Макс. скорость последовательной записи, Мбайт/с	530	600
Ориентировочная стоимость.	6100	11100

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!

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

Карты расширения M.2 могут предоставлять различные функции, например: Wi-Fi, Bluetooth, спутниковая навигация, NFC-радиосвязь, цифровое радио, Wireless Gigabit Alliance (WiGig), Wireless WAN(WWAN) и другие. В виде модулей M.2 часто изготавливают быстрые и компактные твердотельные флеш-накопители (SSD).

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

Форм-фактор и ключи.

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

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

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

Тип	Сверху	Снизу
S1	1.20	Не допускаются
S2	1.35	Не допускаются
S3	1.50	Не допускаются
D1	1.20	1.35
D2	1.35	1.35
D3	1.50	1.35
D4	1.50	0.70
D5	1.50	1.50

Для указания типа M.2 — устройства маркируются кодом по схеме WWLL-HH-K-K или WWLL-HH-K, где WW и LL - размеры модуля в ширину и длину в миллиметрах. В HH кодируется, является ли модуль односторонним или двухсторонним, а также максимальная допустимая высота (толщина) размещённых на нём компонентов, например «D2». Часть K-K обозначает ключевые разрезы если модуль использует лишь один ключ, используется одна буква K. Если используется K-K, то модуль имеет 2 ключа.

Диаграмма с подробной расшифровкой всех значений маркировки с указанием величин.

По состоянию на 2018 год, наиболее популярными размерами определены: ширина 22 мм, длина 80 или 60 мм (M.2-2280 и M.2-2260), реже 42 мм. Многие ранние M.2 накопители и материнские платы использовали интерфейс SATA, для них наиболее популярны ключи B (SATA и PCIe x2). Современные же материнские платы реализуют в разъеме M.2 PCI Express 3.0 x4 и соответствующий ключ M (SATA и PCIe x4). Устройства разработанные под использование в разъемах с ключом M, электрически не совместимы с разъемом B, и наоборот, без явного на то указания. Хотя не редко, как показывает практика физически совместимы (если перевернуть). Для подключения карт расширения, например WiFi, используются модули размера 1630 и 2230 и ключи A или E .

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

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

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

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

Принцип деления наглядно показан в следующей таблице:

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

Разберем пример на основе реальных интернет-магазинов:

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

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

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

Попробуем еще:

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

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

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

Реализации логического интерфейса и набора команд.

Для плат расширения M.2 доступно три варианта реализации логического интерфейса и набора команд, по аналогии со стандартом SATA Express:

«Legacy SATA» Используется для SSD с SATA интерфейсом, драйвером AHCI и скоростями до 6.0 Гбит/с (SATA 3.0) «SATA Express» с использованием AHCI Используется для SSD с интерфейсом PCI Express и драйвером AHCI (для совместимости с большим количеством операционных систем). Из-за использования AHCI производительность может быть несколько ниже оптимальной (получаемой с NVMe), так как AHCI был разработан для взаимодействия с более медленными накопителями с медленным последовательным доступом (например, НЖМД), а не для SSD с быстрым случайным доступом. «SATA Express» с использованием NVMe Используется для SSD с интерфейсом PCI Express и высокопроизводительным драйвером NVMe, созданным для работы с быстрыми флеш-накопителями. NVMe был разработан с учётом низких задержек и параллелизма SSD с интерфейсом PCI Express. NVMe лучше использует параллелизм в управляющем компьютере и программном обеспечении, требует меньше стадий при передаче данных, предоставляет более глубокую очередь команд и более эффективную обработку прерываний.

Что такое NVMe?

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

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

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

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

Распиновка типовых разъемов M.2.

M.2 с ключем B (1x SATA, 2x PCIe)

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

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

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

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

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

Заключение.

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

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

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