M.2 Serisi SSD’ler Hakkında Her Şey

Son yıllarda SSD fiyatlarının makul seviyelere gelmesi ile PC, Notebook ve Sunucularda SSD (Solid State Drive) kullanımı artış göstermektedir. Öncelikle fiyat avantajından dolayı SATA III arayüzüne sahip SSD’ler bu sistemlerde tercih edilmektedir. SAS desteği olan sunucular için üreticiler bu arayüzü kullanan ve normal SATA SSD’lere göre daha geniş veriyolu imkânı sunan SAS 12G SSD’leri sunmaktadırlar.  SAS 12G kanal destekli sunuculara sahip, yüksek IOPS ihtiyacı bulunan kullanıcılar bu ürünleri tercih etmektedir.

Flash çip üreticilerinin maliyetleri düşürmek için yeni çiplerinde tek katman yerine çok katmanlı, hatta 3D flaş çiplerini üretmesinden sonra, tek flash çipi içinde çok daha yüksek kapasitelere uygun maliyetler ile ulaşılabilmiştir. Bu teknoloji ile sayesinde sektörde öncü firmalardan biri olan Samsung;  30,72TB kapasiteli 2.5 inç biçim faktörüne sahip SSD üretebilmektedir.

Bu yeni 3D V-NAND (3 Boyutlu, küp vb)  48-64-96 katmanlı flash çipleri daha yüksek kapasiteleri daha düşük alanlara sığdırırken aynı zamanda daha düşük güç tüketimi sağlamaktadır. Bu avantajları ile SSD üreticileri 2.5 inç biçim faktörünün yanı sıra mSATA ve M.2 standardında SSD yüksek kapasiteli sürücüleri kullanıcılara sunabilir hale geldiler.

M.2 yuvaları ilk olarak Bluetooth, Wi-Fi, 4G LTE modem gibi donanımları desteklemesi ile popüler hale gelmiştir. Bunlara ek olarak SSD desteğinin gelmesi üreticileri harekete geçirmiş ve M.2 yuvalarına uyumlu SSD’ler üretilmeye başlanmıştır.

M.2 standartlarında farklı genişlik ve boyda ürünler bulunabilmektedir. Bu standart kapsamında ürün genişliği 12, 16, 22 ve 30 mm, ürün boyu ise 16, 26, 30, 38, 42, 60, 80 ve 110 mm olarak üretilmektedir. Ürün detaylarında boyut bilgisi önce genişlik sonra uzunluk belirtilerek gösterilmektedir. Örn: 22×42, 22×60, 22×80, 22×110 mm.

Mevcut sistemlerde kullanımı en çok tercih edilen ürün; tek tarafında çipleri barındıran 22x80mm ebatlarına sahip modellerdir. Tek tarafında flash çipleri barındıran ürünlerin tercih edilmesinin nedeni, anakart üzerine takılırken PCB’nin altında yer alan flash çipleri anakarta temas edeceği için montaj sırasında daha yüksek alana ihtiyaç duyulacak olmasıdır. Bu da ultrabook gibi taşınabilirliğin önemli olduğu sistemlerin daha kalın olmasına sebep olmaktadır. Her iki yüzünde flash çip içeren ürünler özellikle ürünlerini çok ince düzeyde tutmayı hedefleyen ultrabook üreticileri tarafından tercih edilmemektedir. Bazı üreticiler yüksek kapasiteli (480GB-512GB-1TB-2TB ) ürünlerinde çift taraflı çip yerleşimi kullanmaktadır. Bu ürünler özellikle yeni nesil bir çok bilgisayarda yukarıda belirtilen yükseklik sorunu nedeni ile montaj problemine yol açmaktadır.

M.2 portları 4 ayrı tip ile üretilmektedir. Bunlar Tip A, B, E ve M dir. Bu portların pin sayılarını ve görsellerini aşağıda bulabilirsiniz. Bilgisayarınız üzerinde yer alan portu görebiliyorsanız yorum yapmanız kolaydır. Birçok üretici M.2 port tip bilgisini paylaşmamaktadır. Yüksek oranda görebileceğiniz tipler Tip B, Tip M veya Tip B ve M i aynı zamanda içeren portlardır.

M.2 Slot türlerine göre takılabilen kartların ölçülerini ve genel kullanım alanlarını aşağıdaki tablo üzerinden inceleyebilirsiniz. Son dönemlerde yaygın olarak üreticiler Tip B ve Tip M portlarının kullanımına sistemlerinde ağırlık vermiştir.

Bilgisayarınızda bulunan porta bakarak kullanabileceğiniz M.2 SSD ye karar vermek hata olur. Bilgisayarınızda Tip B-M port olması durumunda PCIe x4 desteği bulunmayabilir, bu durumda yuvanız sadece SATA olarak destek verecektir. PCIe x 4 desteği Tip M slotlarda bulunmaktadır. Bu bilgisayarlarda da AHCI veya NVM Express (NVMe) destekleri sorgulanmalıdır.  Tüm Tip M destekli bilgisayarlar AHCI mod destekler bilgisi bulunmasına karşın, kendi testlerimizde bazı bilgisayarların AHCI ile çalışmazken NVMe de problem çıkarmadığı gözlemlenmiştir.

M.2 portlar desteklerine göre performans farklılıkları göstermektedir.  SATA III bant genişliğinden dolayı M.2 SATA sürücüler maksimum 6Gbit/s sınırında çalışabilmektedir.   2,5” SATA sürücülerin sınırlarını zorlayan M.2 SSD ler PCIe desteği ile önce x2 ve Gen 3 ile 16 Gbit/s e kadar desteklemeye başlamıştır.  PCIe  x4  Gen 3 ile bu hız 32Gbit/s değerine kadar çıkabilmektedir. Önde gelen üreticiler; giriş seviyesi sistemlere yönelik düşük performanslı ve uygun maliyetli modellerde PCIe x2 çözümlerini, yüksek performanslı modellerde ise PCIe x4 Gen 3 çözümlerini sunmaktadırlar. Ürün seçiminde desteklenen arayüzün SATA ya da PCIe dikkat edilmesinde fayda bulunmaktadır. M.2 yuvası bulunmayan masaüstü sistemlerde,  M.2 SSD kullanmak isteyen kullanıcılar için PCIe Gen 3×4 PCIe çevirici üniteleri stoklarımızda bulunduruyor ve gereksinimi olan kullanıcılarımıza yüksek performanslı M.2 SSD’leri mevcut sistemlerinde kullandırabiliyoruz. Yeni PCIe M.2 SSD’ler geniş veriyolu desteği ile SATA versiyonlarına göre yaklaşık 2-4 kat performans farkı sağlamaktadır.

PCIe SSD’ler nelerdir?

SATA ile ilgili hız darboğazından dolayı Intel 9. Seri yonga setlerinde PCIe depolama desteği eklemeye başlamıştır. Bunu AMD ve diğer yonga seti üreticileri de takip etmiştir. PCIe desteği işletim sistemlerinde Windows 7 den itibaren, Linux sistemlerde ise 2012’den itibaren bulunmaktadır.

İlk nesil PCIe SSD ler geçmişe dönük destek sağlaması için AHCI (Advanced Host Controller Interface)  mod ile üretilmiştir, sonrasında PCIe ve AHCI mod için BIOS’lar da gerekli değişiklikler gerçekleştirilmiştir.  Bu BIOS güncellemeleri haricinde donanıma özgü sürücüler de gerekiyordu.  Son dönemdeki anakartlar AHCI mod PCIe SSD desteklemektedir. AHCI mod kullanımının avantajı NCQ ( Native Command Queuing ) ile diske veri yazarken sıralı olarak yazılması ve diskten veri okunurken sıra ile değil en yakındaki verilere göre sıralayarak okunmasıdır. Bu sayede ilk veri okunduktan sonra bloğun geri kalan kısmı en yakından en uzağa doğru sıralanarak okunur ve bu özellik sayesinde performans kazancı sağlanır. Örneğin AHCI mod PCIe Samsung SM951 SSD 2150 MB/s okuma, 1200 MB/s yazma değerlerine ulaşabilirken  SATA SSD’ler, iletişim darboğazından dolayı 550 MB/s ortalama değerlerinde kalmaktadır.

NVMe  (Non-Volatile Memory Express ) SSD nedir ?

NVMe SSD sürücüler; PCIe portunun bant genişliğinden faydalanmak ve okuma/yazma komut taleplerini daha efektif hale getirmek için yeni bir protokol olarak tanımlanmıştır. AHCI modda 32 Komutla ve tek kanaldan yapılan işlem sınırlaması NVMe protokolü ile aşılmıştır. Bu protokol ile 64K komut desteği gelmiiştir ve bu komutlar kuyruğa alınabilmektedir. Bir diğer avantajı da 2048’e kadar PCI işlemini hatasız işleyebilmesidir. Bu yenilikler, son dönemdeki SSD’lerle gelen paralel işleme yeteneğini kullanılabilir hale getirmiştir. İşletim sistemlerinde standartların oturması ve donanım üreticilerinin yaygın olarak kullanmaya başlaması ile NVMe SSD lerin üretimi artmış ve standart kullanıcıların da satın alabileceği fiyat düzeylerine ulaşmıştır. Samsung’un 3D V-NAND flash teknolojisi ile ve eklenen ön bellek (cache) ile paralel işlem gücü artırılmıştır. Bu yeni teknolojilerle PCIe NVMe SSD’ler ile 3500 MB/s değerinde hızlara ulaşılmaktadır. Bu değerlerin elde edilmesinde en büyük pay sahibi PCIe Gen 3×4 portunun sağladığı 32 GB/s’lik bant genişliği desteğidir.