Что нужно знать о форм-факторе M.2 у SSD-накопителей
Содержание
Содержание
Что нужно знать о форм-факторе M.2 у SSD-накопителей
Память SSD M.2, заменившая устаревшую mSATA, впервые была использована в мобильных платформах — лэптопах и нетбуках. Позже накопители стали устанавливать в настольные ноутбуки, ПК. Появилось 5 форм-факторов: 2230; 2242; 2260; 2280; 22110. Первые две цифры обозначают ширину, оставшиеся — длину в миллиметрах.
Самая мелкая карта SSD M.2 получила один чип памяти и размеры 22 миллиметра в ширину и 30 миллиметров в длину.
Связка ключей
Чтобы попасть в гнездо на материнской плате, планка M.2 должна иметь совместимый ключ. Могучий инженерский разум породил 12 типов ключей, но нас интересует только два из них:
ключ «B» — 6 контактов, поддержка SATA, PCI Express x2
ключ «M» — 5 контактов, поддержка SATA, PCI Express x4
Визуальные особенности: у ключа «B» зуб наточен справа, у ключа «M» — слева.
Технологии SATA и PCIe x2 — устарели. Разумеется, всем хочется поставить память M.2 c ключом «M», умеющую передавать данные по четырем дорожкам в два потока со скоростью 4 — 7,8 ГБ/с на чтение и запись.
Старые материнки такой ключ не поддерживают, поэтому была разработана универсальная «многозубая» планка, похожая на кремлевскую стену.
Универсальная планка получила две прорези в диапазоне 12–19 и 59–66 контактов, объединив поддержку всех типов интерфейсов, включая USB 3.0, через адаптер.
Не важно, какой ключ поддерживает материнка и, если у нее соответствующий интерфейс, память с ключом «B» и «M» будет работать на всех компьютерах.
SATA или PCI?
Теоретически предпочтителен PCI-интерфейс. Предел SATA — 6,0 Гбит/с, PCI Express x4 — 32 Гбайт/с. На практике, из-за повышенной «жирности» видеоадаптеров, даже одну PCI M.2 сложно установить. Кроме тесноты, возникает еще одна сложность: быстрый SSD — это маленький обогреватель.
Горячая проблема
Слот для M.2 SATA на материнской плате расположен близко к видеокарте. Если установлено сразу две высокотехнологичных «грелки», температура SSD под нагрузкой может подпрыгнуть до 110 ℃.
С одной видеокартой без нагрузки — 60–70 ℃.
Для маленьких корпусов — это серьезная проблема, начинается троттлинг скорости чтения и записи. Очевидное решение — поставить пассивную или активную систему охлаждения, но не все так просто.
Пассивное охлаждение
Алюминиевая планка устанавливается, если температура под нагрузкой SSD M.2 превышает 70–80 ℃. Может понадобиться тем, кто часто перезаписывает большие объемы данных или решил установить 2–3 видеокарты в маленький корпус без водного охлаждения.
Популярный формат: ширина 20–22 мм, толщина — 3,5–6 мм. Длину следует подбирать в соответствии с форм-фактором планки. Вес изделия около 16 грамм. В продаже полно готовых решений.
Некоторые пользователи пытаются приколхозить крепежные пластины из строительных магазинов, — лучше так не делать. В заводском варианте пластины защелкиваются специальным замком, радиатор контактирует с планкой через термопрокладку.
Проблема №1: отсутствие решений для памяти с двухсторонним размещением чипов. Тепло проходит через термопрокладку и отводится алюминиевой панелью только с одной стороны.
Проблема №2: тепло с пластины попадает внутрь корпуса и на видеокарту, необходимо много пустого пространства, что бы накопленные градусы успевали рассеиваться.
Проблема №3: температура действительно падает на 15–20 ℃, но охлаждение после пика нагрузки происходит значительно медленнее и на прямую зависит от внутрисистемных кулеров.
На некоторые планки M.2 производители устанавливают тепловые экраны для защиты от нагрева видеокартой. Такое решение в целом малоэффективно и подходит только пользователям, редко переписывающим данные.
Для М.2 SATA есть еще одно решение — адаптер. Используя длинный «хвостик», можно разместить память в самом холодном месте системного блока или вынести планку за его пределы. Но есть один минус: при передаче через USB скорость чтения и записи снижается на 10–15%.
Активное охлаждение и СЖО
Дополнительный вентилятор, работающий на выдув, способен решить проблему «поджаривания» памяти. Лучше всего его использовать в комплекте с пассивным охлаждением.
Проблема №1: для получения эффекта необходимо установить достаточно большой кулер размером 92–100 мм таким образом, чтобы теплому потоку воздуха не мешали покидать корпус провода и другие элементы внутреннего убранства.
В идеале следует установить СЖО рядом с планкой, тогда температура M.2 при нагрузке будет на уровне 40–50 градусов. Единственная проблема — грамотно разместить охлаждение в корпусе, особенно, если он маленький.
Список известных SMR дисков
Англоязычный оригинал опубликован в форуме ixsystems и вряд ли широко известен всем, кто может столкнуться с проблемой. Хотя оригинал датирован 16 апреля 2020, он ссылается в том числе на более поздние публикации, то есть обновлялся.
Жесткие диски, которые записывают данные в перекрывающихся, «черепичных» дорожках* [под звездочками — прим переводчика, см в конце текста], имеют бо́льшую плотность записи, чем те, которые этого не делают. По причинам стоимости и емкости производители все чаще переходят на SMR, Shingled Magnetic Recording. SMR — это форма PMR (перпендикулярная магнитная запись). Дорожки перпендикулярны и наложены друг на друга. В этой таблице CMR (обычная магнитная запись) будет означать «PMR без использования наложения дорожек».
SMR позволяет производителям предлагать более высокую емкость без необходимости кардинального изменения базовой технологии записи. Новые технологии, такие как HAMR (тепловая магнитная запись), могут использоваться с или без наложения дорожек. Первые такие диски ожидаются в 2020 году, в любом из вариантов.
SMR хорошо подходит для обеспечения большой емкости по невысокой цене, когда число операций записи мало, а чтения — велико.
SMR имеет худшую устойчивую производительность записи, нежели CMR, что может вызвать серьезные проблемы во время ресильвера** или других операций с интенсивной записью, вплоть до сбоя этого ресильвера. В большинстве случаев желательно выбрать привод CMR. Этот пост — попытка собрать вместе известные SMR-диски и источники этой информации.
Существует три типа SMR:
| Производитель и размер | № модели | Название | Тип | Прим |
| WD — 3.5″ | WD20EFAX | 2TB WD Red | DM-SMR | (1), EFRX is CMR |
| WD — 3.5″ | WD30EFAX | 3TB WD Red | DM-SMR | (12) and inferred from (13), EFRX is CMR |
| WD — 3.5″ | WD40EFAX | 4TB WD Red | DM-SMR | (1), EFRX is CMR |
| WD — 3.5″ | WD60EFAX | 6TB WD Red | DM-SMR | (1), EFRX is CMR |
| WD — 3.5″ | WD20EZAZ | 2TB Blue | DM-SMR | Inferred from (4), EZRZ is CMR |
| WD — 3.5″ | WD30EZAZ | 3TB Blue | DM-SMR | ?, EZRZ is CMR |
| WD — 3.5″ | WD40EZAZ | 4TB Blue | DM-SMR | ?, EZRZ is CMR |
| WD — 3.5″ | WD60EZAZ | 6TB Blue | DM-SMR | Inferred from (4), EZRZ is CMR |
| WD — 3.5″ | WD40EMAZ | 4TB Elements | DM-SMR | (12) |
| WD — 3.5″ | WD60EMAZ | 6TB Elements | DM-SMR | (12) |
| WD — 3.5″ | WD60EDAZ | 6TB My Book | DM-SMR | (14) |
| Seagate — 3.5″ | ST2000DM005 | 2TB Barracuda | DM-SMR | Inferred from (8) |
| Seagate — 3.5″ | ST2000DM008 | 2TB Barracuda | DM-SMR | (2) |
| Seagate — 3.5″ | ST3000DM007 | 3TB Barracuda | DM-SMR | Inferred from (8) |
| Seagate — 3.5″ | ST4000DM004 | 4TB Barracuda | DM-SMR | (2) |
| Seagate — 3.5″ | ST5000DM003 | 5TB Barracuda | DM-SMR | 2TB platter as per (15) |
| Seagate — 3.5″ | ST6000DM003 | 6TB Barracuda | DM-SMR | Inferred from (8) |
| Seagate — 3.5″ | ST8000DM004 | 8TB Barracuda | DM-SMR | (2) |
| Seagate — 3.5″ | ST5000DM000 | 5TB Desktop | DM-SMR | (2) |
| Seagate — 3.5″ | ST5000AS0011 | 5TB Archive | DM-SMR | (3) |
| Seagate — 3.5″ | ST6000AS0002 | 6TB Archive v2 | DM-SMR | (3) |
| Seagate — 3.5″ | ST8000AS0002 | 8TB Archive v2 | HA-SMR | (3) and (10) |
| Seagate — 3.5″ | ST8000AS0003 | 8TB Exos (Archive v3) | DM-SMR | (2) |
| Toshiba — 3.5″ | HDWD240UZSVA | 4TB P300 Desktop | DM-SMR | (11) |
| Toshiba — 3.5″ | HDWD260UZSVA | 6TB P300 Desktop | DM-SMR | (11) |
| Toshiba — 3.5″ | DT02ABA400 | 4TB DT02(-V) | DM-SMR | (11) |
| Toshiba — 3.5″ | DT02ABA600 | 6TB DT02(-V) | DM-SMR | (11) |
| HGST — 3.5″ | DC HC600 Series | 14TB, 15TB and 20TB Ultrastar | HM-SMR | (9) |
| — | — | — | — | |
| Toshiba — 2.5″ | HDWL110 | 1TB L200 Slim | DM-SMR | (11) |
| Toshiba — 2.5″ | HDWL120 | 2TB L200 | DM-SMR | (11), see also list at (18) |
| Toshiba — 2.5″ | MQ04ABF100 | 1TB MQ04 | DM-SMR | (11) |
| Toshiba — 2.5″ | MQ04ABD200 | 2TB MQ04 | DM-SMR | (11) |
| WD — 2.5″ | WD9000LPZX | 900GB Blue | DM-SMR | (16) |
| WD — 2.5″ | WD10SPZX | 1TB Blue | DM-SMR | (5), also as HGST Travelstar, see (20) |
| WD — 2.5″ | WD10SPWX | 1TB Blue | DM-SMR | (16) |
| WD — 2.5″ | WD20SPZX | 2TB Blue | DM-SMR | (6) |
| WD — 2.5″ | Various | Not For Resale | DM-SMR | List at (17) |
| Seagate — 2.5″ | ST1000LM048 | 1TB Barracuda | DM-SMR | (7), see also list at (19) |
| Seagate — 2.5″ | ST2000LM015 | 2TB Barracuda | DM-SMR | (7), see also list at (19) |
| Seagate — 2.5″ | ST3000LM024 | 3TB Barracuda | DM-SMR | (7), see also list at (19) |
| Seagate — 2.5″ | ST4000LM024 | 4TB Barracuda | DM-SMR | (7), see also list at (19) |
| Seagate — 2.5″ | ST5000LM000 | 5TB Barracuda | DM-SMR | (7), see also list at (19) |
Дополнения из комментов
1) WD — 2.5″ 1TB Black WD10SPSX Источник
2) Про Seagate — похоже, наблюдается разная конструкция у одной и той же модели.
Как пример см в комментах о ST3000DM001
[Далее идет список литературы и источников со ссылками. Переводить их названия не вижу смысла]
Источники утверждения, что диск использует SMR
**) Resilver — исходно “заново серебрить” при восстановлении зеркала. В настоящее время термин гораздо активнее используется в области zfs и подобных систем… Хорошее публично доступное англоязычное определение
Zpool Resilver — это операция по восстановлению четности в пуле либо из-за поврежденного устройства (например, диск может временно выпасть и нужно «наверстать упущенное»), либо из-за недавно замененного устройства.
Я буду использовать транслитерацию “ресильвер”.
***) SMR вообще и, в частности, HA-SMR, разработаны без всякой оглядки на ZFS. Поэтому IMHO определение автора надо рассматривать как частичное, относящееся лишь к ZFS — что не меняет, впрочем, сути. Напомню также, что HM-SMR и HA-SMR диски уже доступны на рынке (и внесены в таблицу в этом посте).
Чем отличаются SSD M.2 SATA и M.2 PCI-E?
На фоне классических 2.5-дюймовых твердотельных накопителей, новомодные M.2 выглядят настоящим чудом техники: миниатюрные, тонкие, легкие и не требуют дополнительных проводов. Тем не менее, не все М.2 SSD одинаково быстрые, и далеко не все совместимы с конкретно вашим настольным ПК или ноутбуком, даже при наличии соответствующего разъема на материнской плате. О различных тонкостях и премудростях выбора М.2-накопителя, мы расскажем в этой статье.
Большая путаница
На первый взгляд, все M.2 SSD внешне одинаковые. Но зачастую диск, без проблем поместившийся в соответствующий слот, не отображается ни в операционной системе, ни даже в меню BIOS. И уже при более тщательном внешнем осмотре заметны отличия: коннектор M.2-диска имеет один либо два выреза (пропущенных пина), которые называются B-key и M-key.
Так, накопители с двумя ключами B&M, хоть и выполнены в новом формате M.2, но работают по устаревшей шине SATA 3 (примерно 560 Мбайт/с). Проще говоря, это просто уменьшенные версии олдскульных 2.5-дюймовых SSD. Впрочем, многие ноутбуки, в частности с шестым и седьмым поколениями процессоров Intel Core (Skylake и Kaby Lake), совместимы лишь с дисками M.2 SATA.
 |
Ноутбуки же, начиная с восьмого поколения Intel Core (Kaby Lake Refresh, Whiskey Lake) и выше, уже поддерживают M.2-накопители с шиной PCI-E (другое название NVMe) и единственным ключом M. Материнские платы для настольных ПК начали оснащать слотом M.2 с поддержкой обеих шин (SATA и PCI-E), начиная с чипсета Intel Z97 (процессоры четвертого поколения Haswell Refresh).
К тому же, может существенно отличаться пропускная способность шины PCI-E. Например, вышеупомянутый чипсет Z97 выделяет под нужды M.2 SSD лишь две линии версии 2.0 (маркируется как PCI-E 2.0 x2, примерно 1000 Мбайт/с). Современный бюджетный чипсет Intel H310 — четыре линии версии 3.0 (PCI-E 2.0 x4, 2000 МБ/с). Более же функциональные современные чипсеты Intel (B360 и выше) и AMD (A320 и выше) — PCI-E 3.0 x4 (3600 МБ/с). А самые передовые чипсеты AMD X570, TRX40 и, вероятно, грядущий B550 — четыре линии новейшего стандарта PCI-E 4.0 (до 7000 МБ/с).
 |
А теперь перейдем от теории к практике и более подробно рассмотрим функциональные отличия SSD M.2 SATA и M.2 PCI-E на примере новейших моделей компании Western Digital — Red SA500 M.2 и Blue SN550 объемом 1 ТБ.
Твердотельный накопитель M.2 SATA
WD Red SA500 M.2 — твердотельный накопитель «красной серии» компании Western Digital, предназначенной де-юре для RAID-массивов, NAS-хранилищ, домашних и небольших офисных серверов. Но учитывая, что основной акцент WD Red делается на повышенную надежность и долговечность, имеет смысл применять этот SSD и в настольных ПК и ноутбуках для профессиональной работы. Объем может варьировать от 500 ГБ до 2 ТБ.
Как нетрудно догадаться по названию, накопитель выполнен в новомодном форм-факторе M.2. Коннектор имеет два ключа B&M, что явно говорит об использовании интерфейса SATA 3 (6 Гбит/с). Из этого вытекает потолок линейной скорости: 560 Мбайт/с для чтения и 530 Мбайт/с для записи. Больше вышеупомянутый интерфейс пропустить попросту не способен. Хотя отборные чипы флеш-памяти собственного производства WD/SanDisk (сейчас это одна компания) типа 3D TLC BICS 3 явно способны на больше.
Высокий потенциал чипов подтверждает солидная скорость последовательной записи очень больших объемов данных за раз после превышения виртуального SLC-массива — целых 400 МБ/с. Это вчетверо быстрее большинства других TLC SSD, и в восемь раз превосходит бюджетные QLC. Еще больше быстродействия прибавляет отдельный чип оперативной буферной памяти DDR3.
Твердотельный накопитель M.2 PCI-E
И даже после переполнения виртуального SLС-массива, скорость последовательной записи остается достаточно высокой — около 900 МБ/с, что более чем вдвое превосходит показатели даже топовых SATA SSD, уже не говоря о бюджетных. Полупроводниковые же заводы WD/Sandisk достигли настолько высокой плотности компоновки ячеек памяти (96 слоев), что даже в случае максимального объема SSD 1 ТБ флеш-память представлена одним единственным чипом.
В целях снижения себестоимости WD Blue SN550 лишен отдельного чипа ОЗУ-буфера (но небольшой буфер все же интегрирован прямо в контроллер) и металлического радиатора. Охлаждение, впрочем, ему и не требуется — он относительно прохладный даже под длительной нагрузкой. К тому же, радиатор пришлось бы демонтировать при желании установить диск в ноутбук, моноблок или неттоп. Проще говоря, каждая копейка вложена именно в скорость SSD, а не дополнительный необязательный обвес.
Мощный контроллер в паре с высокой плотностью компоновки ячеек памяти позволяют WD Blue SN550 обрабатывать мельчайшие файлики на скорости вплоть до 410 тысяч IOPS. Ранее подобными результатами могли похвастаться лишь значительно более дорогостоящие флагманские SSD. А ведь для многих задач и профессий, например программистов, работающих с системам управления базами данных (СУБД), показатель IOPS намного важнее линейной скорости в мегабайтах в секунду.
Конфигурация тестового стенда
Результаты тестирования
 |
Выводы
Сделать правильный выбор, какой из двух подвидов SSD формата M.2 нужен именно вам, не так уж и сложно. Уже по одному лишь внешнему виду накопителя, а именно наличию одного или двух ключей B&M, можно понять, по какой шине он работает: SATA или PCI-E. При этом стоит учитывать, что скорость SSD PCI-E может быть ограничена версией интерфейса (2.0, 3.0, 4.0) и количеством линий (x2, x4), что зависит от чипсета материнской платы. Диски M.2 SATA сейчас имеет смысл покупать, пожалуй, лишь в том случае, если у вас относительно старый ноутбук, который поддерживает только их. Но если ноут или десктоп оснащены слотом M.2 хотя бы версии PCI-E 2.0 x4, вы получете как минимум двойной прирост быстродействия над SATA. В случае же более современных чипсетов разница в скорости может достигать пяти, а то и десяти раз. Тем более, что относительно недавно в продаже появились бюджетные M.2 PCI-E SSD, которые стоят почти столько же, сколько SATA.
Импульсные блоки питания — устройство и ремонт
Сервисный центр Комплэйс выполняет ремонт импульсных блоков питания в самых разных устройствах.
Схема импульсного блока питания
Импульсные блоки питания используются в 90% электронных устройств. Но для ремонта импульсных блоков питания нужно знать основные принципы схемотехники. Поэтому приведем схему типичного импульсного блока питания.
Работа импульсного блока питания
Первичная цепь импульсного блока питания
Первичная цепь схемы блока питания расположена до импульсного ферритового трансформатора.
На входе блока расположен предохранитель.
Затем стоит фильтр CLC. Катушка, кстати, используется для подавления синфазных помех. Вслед за фильтром располагается выпрямитель на основе диодного моста и электролитического конденсатора. Для защиты от коротких высоковольтных импульсов после предохранителя параллельно входному конденсатору устанавливают варистор. Сопротивление варистора резко падает при повышенном напряжении. Поэтому весь избыточный ток идет через него в предохранитель, который сгорает, выключая входную цепь.
Защитный диод D0 нужен для того, чтобы предохранить схему блока питания, если выйдет из строя диодный мост. Диод не даст пройти отрицательному напряжению в основную схему. Потому, что откроется и сгорит предохранитель.
За диодом стоит варистор на 4-5 ом для сглаживания резких скачков потребления тока в момент включения. А также для первоначальной зарядки конденсатора C1.
Активные элементы первичной цепи следующие. Коммутационный транзистор Q1 и с ШИМ (широтно импульсный модулятор) контроллер. Транзистор преобразует постоянное выпрямленное напряжение 310В в переменное. Оно преобразуется трансформатором Т1 на вторичной обмотке в пониженное выходное.
И еще — для питания ШИМ-регулятора используется выпрямленное напряжение, снятое с дополнительной обмотки трансформатора.
Работа вторичной цепи импульсного блока питания
Во выходной цепи после трансформатора стоит либо диодный мост, либо 1 диод и CLC фильтр. Он состоит из электролитических конденсаторов и дросселя.
Для стабилизации выходного напряжения используется оптическая обратная связь. Она позволяет развязать выходное и входное напряжение гальванически. В качестве исполнительных элементов обратной связи используется оптопара OC1 и интегральный стабилизатор TL431. Если выходное напряжение после выпрямления превышает напряжение стабилизатора TL431 включается фотодиод. Он включает фототранзистор, управляющий драйвером ШИМ. Регулятор TL431 снижает скважность импульсов или вообще останавливается. Пока напряжение не снизится до порогового.
Ремонт импульсных блоков питания
Неисправности импульсных блоков питания, ремонт
Исходя из схемы импульсного блока питания перейдем к ее ремонту. Возможные неисправности:
Примеры ремонта импульсных блоков питания
Например, рассмотрим ремонт импульсного блока питания на несколько напряжений.
Неисправность заключалась в в отсутствии на выходе блока выходных напряжений.
Например, в одном блоке питания оказались неисправны два конденсатора 1 и 2 в первичной цепи. Но они не были вздутыми.
На втором не работал ШИМ контроллер.
На вид все конденсаторы на снимке рабочие, но внутреннее сопротивление у них большое. Более того, внутреннее сопротивление ESR конденсатора 2 в кружке оказалось в несколько раз выше номинального. Этот конденсатор стоит в цепи обвязки ШИМ регулятора, поэтому регулятор не работал. Работоспособность блока питания восстановилась только после замены этого конденсатора. Потому что ШИМ заработал.
Ремонт компьютерных блоков питания
Пример ремонта блока питания компьютера. В ремонт поступил дорогой блок питания на 800 Вт. При его включении выбивало защитный автомат.
Выяснилось, что короткое замыкание вызывал сгоревший транзистор в первичной цепи питания. Цена ремонта составила 3000 руб.
Имеет смысл чинить только качественные дорогие компьютерные блоки питания. Потому что ремонт БП может оказаться дороже нового.
Цены на ремонт импульсных БП
Цены на ремонт импульсных блоков питания очень отличаются. Дело в том, что существует очень много электрических схем импульсных блоков питания. Особенно много отличий в схемах с PFC (Power Factor Correction, коэффициент коррекции мощности). ЗАС повышает КПД.
Но самое важное — есть ли схема на сгоревший блок питания. Если такая электрическая схема есть в доступе, то ремонт блока питания существенно упрощается.
Стоимость ремонта колеблется от 1000 рублей для простых блоков питания. Но достигает 10000 рублей для сложных дорогих БП. Цена определяется сложностью блока питания. А также сколько элементов в нем сгорело. Если все новые БП одинаковые, то все неисправности разные.
Например, в одном сложном блоке питания вылетело 10 элементов и 3 дорожки. Тем не менее его удалось восстановить, причем цена ремонта составила 8000 рублей. Кстати, сам прибор стоит порядка 1 000 000 рублей. Таких блоков питания в России не продают.
Не смогли починить БП? Обращайтесь в Комплэйс.
Устройство китайских зарядок для ноутбуков описано здесь.
