M.2 Serisi SSD’ler Hakkında Her Şey

03.08.2016

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 duyurmaya başladılar. Günümüzde yeni çıkan sunucularda SAS 12G kanal desteğinden dolayı 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 , 16TB (15,36TB Formatlı) kapasiteli 2.5’’ biçim faktörün SSD üretebilmektedir.

Bu yeni 3D V-NAND (3 Boyutlu, örneğin küp)  32-48-64 katmanlı flash çipleri daha yüksek kapasiteleri daha düşük alanlara sığdırırken aynı zamanda daha düşük güç tüketimi sağlamaktadır. Bu avantajları ile SSD üreticileri 2.5’’biçim faktörünün yanı sıra mSATA standardından sonra M.2 standardına karar verdiler.

M.2 yuvaları ilk olarak Bluetooth, Wifi, 4G LTE modem gibi donanıma ek ürünleri desteklemesi ile popüler hale gelmiştir. Bunlara ek olarak SSD desteğinin gelmesi üreticileri harekete geçirmiş ve M.2 portlarına 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 boyu bilgisi önce genişlik sonra uzunluk belirtilerek gösterilmektedir. Örn: 22x42, 22x60, 22x80, 22x110 mm. 

Mevcut sistemler üzerinde en çok tercih edilen ürün; tek tarafında çipleri barındıran 22x80mm ebatlarına sahip üründür. 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. Her iki yüzünde flash çip içeren ürünler özellikle ürünlerini çok ince düzeyde tutmayı hedefleyen ultrabook üreticileri tarafından tercih edilmemektedir.  Bazı üreticilerin üst kapasiteli (240GB-480GB ) ürünlerinde çift taraflı flash çipler yer almaktadır. 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

 

TİP

KART ÖLÇÜLERİ

ARAYÜZ

YAYGIN KULLANIM ALANI

A

1630, 2230, 3030

PCIe x2, USB 2.0, I2C, DisplayPort x4

Wi-Fi/Bluetooth, Hücresel veri kartları (cellular cards)

B

3042, 2230, 2242, 2260, 2280, 22110

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

SATA ve PCIe x2 SSD

E

1630, 2230, 3030

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

Wi-Fi/Bluetooth, Hücresel veri kartları (cellular cards)

M

2242, 2260, 2280, 22110

PCIe x4, SATA

PCIe x4 SSD

 

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/sn sınırında çalışabilmektedir.   2,5” SATA sürücülerin sınırlarını zorlayan M.2 SSD ler PCIe desteği ile önce x2 ve Gen 3 ile 16 Gbit/sn e kadar desteklemeye başlamıştır.  PCIe  x4  Gen 3 ile bu hız 32Gbit/sn e kadar çıkabilmektedir. Ana üreticier PCIe x2 ürünlerini yavaş  yavaş üretimden kaldırıp PCIe x4 Gen 3 ürünlerin üretimine ağırlık vermektedir. Ürün seçiminde desteklenen arayüze dikkat edilmesinde fayda bulunmaktadır. M.2 slotu bulunmayan masaüstü anakartlarında M.2 SSD kullanmak isteyen kullanıcılarımıza çözüm üretebilmek için PCIe x4 Gen 3 destekleyen PCI kartlarını 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 de 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 data yazarken sıralı olarak yazılması ve diskten data okunurken sıra ile değil en yakındaki datalara göre sıralayarak okunmasıdır. Bu sayede ilk data okunduktan sonra bloğun geri kalan kısmı en yakından en uzağa doğru sıralanarak okunur ve bu özellik sayesinde yaklaşık 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 ler PCI portunun band 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 işlemin yetersizliği NVME protokolü ile yenilenmiştir. Bu protokol ile 64K komut desteği geldi 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 kullanabilir 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 cache bellekler ile paralel işlem gücü artırılmıştır. Bu yeni teknolojilerle PCIe SSD’ler 2500 MB/s hızlarını teorik olarak kullanmaya başlamıştır. Bu verilerin ulaşılmasına en büyük etki PCIe x4 Gen 3 portunun sağladığı 32 GB/s’lik bant genişliği olmaktadır.