پورت یا اسلات M.2 و کارت‌های M.2 با وجود ابعاد کم و تنوع باس ارتباطی مثل پی‌سی‌آی‌اکسپرس سریع و USB 2.0 کند و قدیمی، کاربردهای متنوعی از وای-فای و بلوتوث کم‌سرعت گرفته تا کارت‌های SSD فوق سریع دارند.

در این مقاله به معرفی پورت M.2 و انواع کارت‌های M.2 می‌پردازیم.

مروری بر تاریخ SSD و شناخت فلسفه‌ی ظهور M.2

یکی از پورت‌های جدید برای وسایل ذخیره‌سازی، پورتی به اسم M.2 است. در مادربوردهای چیپ‌ست Z87 اینتل، معمولاً چنین پورتی وجود نداشت اما در مادربوردهای Z97 یکی از پورت‌های اصلی مادربورد، پورتی به اسم M.2 است.

اولین نیاز، سرعت بیشتر

تا چند سال پیش که SSDها در بازار بسیار کم‌رنگ بودند، کسی به محدودیت پورت ساتا 2 و ساتا 3 نمی‌اندیشید. SATA III یا SATA 3 پهنای باندی معادل 6 گیگابیت بر ثانیه دارد. بر 8 تقسیم کنید، به سرعت 750 مگابایت بر ثانیه می‌رسیم که فراتر از حداکثر سرعت درایوهای SSD رده اول است.

سرعت بوت ویندوز از 60 ثانیه در یک هارددیسک عادی به 20 ثانیه کاهش پیدا کرد اما باز هم سرورها و ابرکامپیوترها به سرعت بالاتر نیاز داشتند. لذا کم‌کم وضعیت تغییر کرد. درایوهایی با سرعت‌های بالاتر معرفی شدند؛ درایوهایی برای اسلات پی‌سی‌آی‌اکسپرس و درایوهایی با باس سریع‌تر مثل ساتااکسپرس.

Z-Drive کمپانی OCZ را احتمالاً می‌شناسید، البته فقط یک زد-درایو معرفی نشده است. چند مدل مختلف با سرعت‌های فراتر از 1000 مگابایت بر ثانیه رونمایی شده است که سرعت عمل سیستم در کاربردهای خاص را به شدت افزایش می‌دهند.

دومین نیاز، ابعاد کم

کارت‌های پی‌سی‌آی‌اکسپرس مثل محصولی که OCZ معرفی کرده، مرز 1000 مگابایت بر ثانیه را هم پشت سر می‌گذارند اما یک اشکال جدی به آنها وارد است: ابعاد نسبتاً زیاد.

به همین علت پورت‌های جدیدی وارد دنیای مادربوردهای می‌شود. ساتا اکسپرس اولین راه حل است. پورتی درست شبیه ساتا اما با سرعت بیشتر. تفاوت بسیار مهم دیگری هم بین ساتاهای قبلی و ساتا اکسپرس وجود دارد که به باس ارتباطی برمی‌گردد. در ساتا اکسپرس به جای استفاده از باس ساتا، از پی‌سی‌آی‌اکسپرس استفاده شده که سرعت را به مراتب بیشتر می‌کند.

در ادامه پورت دیگری هم ظهور کرده است: پورت M.2 که پیش‌زمینه‌ی معرفی حافظه‌های SSD بسیار کوچک و در عین حال بسیار سریع است. حافظه‌هایی به شکل کارت که کانکتور M.2 دارند، کوچک هستند و احتمالاً در لپ‌تاپ‌ها و اولترابوک‌های رده اول به وفور از آنها استفاده شود. البته فعلاً در سال‌های اولیه‌ی وسایل ذخیره‌سازی مجهز به کانکتور M.2 هستیم و محبوبیت چندانی نصیبشان نشده است.

در تصویر فوق می‌بینید که کارت‌های M.2 تا چه حد ممکن است کوچک باشند. M.2 حتی کوچک‌تر از mSATA است:

مقایسه ابعاد کارت M.2 با mSATA

ساختار ساتا اکسپرس و M.2 را دقیق‌تر بشناسیم

هر دو پورت سرعتی معادل 10 گیگابیت بر ثانیه یا به عبارت دیگر 1250 مگابایت بر ثانیه دارند که نسبت به اغلب اس‌اس‌دی‌های موجود، بیشتر است و البته اخیراً مدل‌هایی با سرعت‌های بالاتر هم معرفی شده است. به همین علت است که M.2 با در نظر گرفتن انعطاف‌پذیری طراحی شده است.

USB 3.0 با سرعت 5 گیگابیت بر ثانیه و ساتا 3 با سرعت 6 گیگابیت بر ثانیه جزء پورت‌های سریع سیستم محسوب می‌شوند. LAN هم با سرعت معمول 1 گیگابیت بر ثانیه، در مادربوردهای جدید به کار رفته است اما فعلاً مهم‌ترین پورتی که برای SSDها معرفی شده، پورت M.2 است.

M.2 است و انواع باس ارتباطی. محدودیتی وجود ندارد!

منظورم از انعطاف‌پذیری این است که باس ارتباطی پورت M.2 می‌تواند پی‌سی‌آی‌اکسپرس سریع باشد اما مشکلی با استفاده از باس ساتا هم ندارد. از طرفی M.2 می‌تواند جای پی‌سی‌آی‌اکسپرس و mSATA را پر کند. اینتل هم حساب جدی روی M.2 باز کرده به طوری که در پلتفرم برودول و مادربوردهایی با چیپ‌ست سری 100، به صورت پیش‌فرض بوت کردن سیستم عامل از وسایل ذخیره‌سازی متصل به M.2 و پی‌سی‌آی‌اکسپرس را اضافه کرده است و بدین‌ ترتیب محدودیتی در نصب سیستم عامل روی این وسایل ذخیره‌سازی وجود نخواهد داشت.

انواع کارت‌های M.2 و پورت‌های M.2 را دقیقاً بشناسیم

کارت‌هایی که به M.2 متصل می‌شوند را کارت M.2 می‌گوییم، درست مثل کارت‌های پی‌سی‌آی و پی‌سی‌آی‌اکسپرس. با توجه به تفاوتی که در باس ارتباطی M.2 دیدیم، نباید از تنوع کارت‌های M.2 تعجب کنیم.

در تصویر زیر 4 کارت M.2 را مشاهده می‌کنید:

چند کارت M.2 مختلف

  • در سمت چپ یک کارت ترکیبی برای ارتباطات بی‌سیم یعنی وای-فای و بلوتوث را می‌بینید.
  • دومین کارت M.2 یک SSD محصول Sandisk است که از باس ساتا استفاده می‌کند.
  • سومین کارت، یک اس‌اس‌دی اینتل است که از باس ساتا استفاده می‌کند.
  • کارت کوچک سمت راست هم یک اس‌اس‌دی فوق سریع سامسونگ است که می‌تواند از حداکثر 4 مسیر پی‌سی‌آی‌اکسپرس بهره بگیرد و به سرعتی بسیار بالا برسد.

تفاوت ابعادی و کانکتور M.2 در کارت‌های مختلف

طول و عرض کارت‌ها متفاوت است اما همگی به پورت M.2 متصل می‌شوند.

انواع خار و شیار برای نصب صحیح به کارت M.2 اضافه شده است.

شیارهای کارت‌های مختلف هم متفاوت است چرا که کارت‌های مختلف می‌توانند و یا نمی‌توانند به باس‌های USB 2.0 و 3.0، ساتا 3، دیسپلی‌پورت، پی‌سی‌آی‌اکسپرس و شاید باس‌های کم‌اهمیت دیگر مثل I2C متصل شوند. به عبارت ساده‌تر، روی پورت M.2 هم به تناسب باس ارتباطی آن، خار اضافه می‌شود تا فرضاً کارت نامناسب به آن متصل نشود. بدیهی است که کارت‌هایی که دو شیار دارند، به دو نوع پورت M.2 متصل می‌شوند.

متأسفانه برخی کارت‌ها در اسلات‌هایی که نباید، قرار می‌گیرند اما معمولاً سیستم آنها را شناسایی نمی‌کند. مثلاً کارتی با شیار B در اسلاتی با خار A و E قرار می‌گیرد! کمی پیچیده است اما چاره‌ای جز شناخت استاندارد جدید M.2 و استفاده‌ی صحیح از آن نداریم.

در تصویر زیر مادربورد HP Stream Mini را مشاهده می‌کنید که دو نوع پورت M.2 روی آن به چشم می‌خورد:

مادربوردی با دو نوع اسلات M.2

پورت سمت راست خار ماژول B دارد و پورت سمت چپ، خار ماژول E دارد. کارتی مثل کارت وای-فای برای پورت‌هایی با خار A یا E طراحی شده و در اسلات سمت چپ به درستی قرار می‌گیرد. اما SSD اینتلی که قبلاً دیدیم، برای پورت M.2 با خار B یا M کاربرد دارد. بنابراین در اسلات سمت راستی قرار می‌گیرد.

منظور از خار یا خار ماژول، برآمدگی موجود در اسلات‌هایی مثل M.2 یا PCIe و RAM است، خار مانع نصب اشتباه ماژول‌های مختلف می‌شود. مثلاً رم DDR4 به جای DDR3 یا کارت PCIe در اسلات PCI.

SSD سامسونگ هم فقط برای خار M طراحی شده است، بنابراین در هیچ کدام از اسلات‌های مادربورد فوق نمی‌نشیند!

جدول زیر کارت‌هایی مختلف M.2 از نظر ابعاد و نوع خار و شیار و همین‌طور باس ارتباطی و کاربردهای معمول را توصیف می‌کند:

ابعاد، انواع خار و کاربرد مهم‌ترین انواع کارت‌های M.2

خار

ابعاد کارت M.2

باس ارتباطی

کاربرد معمول

A

1630, 2230, 3030

PCIe x2, USB 2.0, I2C, DisplayPort x4

وای-فای، بلوتوث، سیم‌کارت

B

3042, 2230, 2242

2260, 2280, 22110

PCIe x2, SATA, USB 2.0, USB 3.0,

audio, PCM, IUM, SSIC, I2C

اس‌اس‌دی‌های ساتا و PCIe x2

E

1630, 2230, 3030

PCIe x2, USB 2.0, I2C, SDIO, UART, PCM

وای-فای، بلوتوث، سیم‌کارت

M

2242, 2260

2280, 22110

PCIe x4, SATA

اس‌اس‌دی‌های PCIe x4

دقت کنید که در جدول فوق، عبارتی مثل PCIe x4 به معنی پی‌سی‌آی‌اکسپرس 4 مسیره است.

در بخش ابعاد هم دو رقم اول بیانگر عرض کارت بر حسب میلی‌متر است و دو عدد یا سه عدد بعدی، طول یا همان ارتفاع کارت بر حسب میلی‌متر است. مثلاً 2260 یعنی کارت M.2 با عرض 22 میلی‌متر و ارتفاع 60 میلی‌متر. مشخصه‌های استانداردی در رابطه با ضخامت کارت هم تصویب شده که اهمیت به مراتب کمتری دارد.

نکته‌ی جالب این است که ممکن است عرض کارتی 30 میلی‌متر باشد اما اسلات مادربورد همیشه 22 میلی‌متری است. منظورم دقیقاً مدل 3030 و 3042 است. عرض 30 میلی‌متری مانع نصب این کارت در اسلات‌های استاندارد نمی‌شود.

اس‌اس‌دی‌های بسیار سریع امروزی و مدل‌هایی که در آینده‌ی نزدیک معرفی می‌شوند، همگی از خار M استفاده می‌کنند چرا که تنها روش استفاده از 4 مسیر ارتباطی پی‌سی‌آی‌اکسپرس، همین نوع خار ماژول است.

اگر می‌خواهید انواع خار و شیار مربوطه را کاملاً بررسی کنید، به جدول زیر نگاهی بیاندازید:

انواع خار و موقعیت شیار (شماره‌ی پین‌های حذف شده) در کارت‌های M.2

خار

محل شیار (شماره‌ی پین)

باس ارتباطی

A

8–15

PCIe x2, USB 2.0, I2C, DisplayPort x4

B

12–19

PCIe x2, SATA, USB 2.0, USB 3.0, audio, PCM, IUM, SSIC, I2C

C

16–23

 باس ارتباطی در آینده مشخص می‌شود.

D

20–27

باس ارتباطی در آینده مشخص می‌شود.

E

24–31

PCIe x2, USB 2.0, I2C, SDIO, UART, PCM

F

28–35

باس حافظه‌های آینده یا به اختصار FMI

G

39–46

عمومی (فعلاً مشخص نشده است)

H

43–50

باس ارتباطی در آینده مشخص می‌شود.

J

47–54

باس ارتباطی در آینده مشخص می‌شود.

K

51–58

باس ارتباطی در آینده مشخص می‌شود.

L

55–62

باس ارتباطی در آینده مشخص می‌شود.

M

59–66

PCIe ×4 و ساتا

و این هم مثالی از محل پین‌های حذف شده در شیارهای نوع B و M:

پورت M.2 چیست؟ آشنایی با انواع کارت‌های M.2 و مشخصات آن

سخن آخر، خلاصه‌ای از مشخصات M.2

M.2 به صورت خلاصه یک اسلات جدید برای کارت‌های M.2 است. اسلاتی که ممکن است از باس سریع پی‌سی‌آی‌اکسپرس 4 مسیره بهره بگیرد و ممکن است از باس کند و قدیمی USB 2.0 استفاده کند. کارت‌های M.2 دارای شیارهای مختلف A، B، E و M هستند که هر یک کاربردی خاص دارد. نوع M سریع‌ترین راه حل ممکن است و اس‌اس‌دی‌های جدید با سرعت‌های فراتر از 2000 مگابایت بر ثانیه را پشتیبانی می‌کند.

ابعاد کارت‌ها هم با 4 یا 5 عدد مشخص می‌شود. عرض اسلات همیشه 22 میلی‌متر است و عرض کانکتور ممکن است از 16 تا 30 میلی‌متر تغییر کند. دو رقم اول عرض کارت است و دو یا سه رقم بعدی، ارتفاع آن است.

فعلاً کارت‌های M.2 تنوع زیادی ندارند اما با توجه به اندازه‌ی کوچک و تنوع بسیار عالی باس ارتباطی، در ساخت لپ‌تاپ‌ها و کامپیوترهای بدون کیس آینده، بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند. تدریجاً تنوع کارت‌های M.2 هم بیشتر می‌شود و ممکن است به کلی جای سایر پورت‌ها و اسلات‌ها را بگیرند.

اینتوتک