В начале прошлого века разработка ноутбуков вступила в решающую фазу. И потребители, и производители стремились к более легким, тонким и портативным устройствам. Тенденция к тонкости бросила вызов всем внутренним компонентам. Физические размеры традиционных 2,5-дюймовых жесткие диски (HDD) и твердотельные накопители (SSD) стали серьезным узким местом. Они занимали относительно много места внутри устройств, оказывая давление на тепловой режим и емкость аккумуляторов.
Что такое твердотельный накопитель mSATA?
Твердотельный накопитель mSATA - это высокоскоростное твердотельное устройство хранения данных, использующее миниатюрный физический интерфейс mSATA (mini-SATA) и работающее по протоколу SATA. Он был специально разработан для компьютеров и других электронных устройств, где пространство крайне ограничено.
Наиболее важной основой этого интерфейса являются правила передачи данных, называемые протоколом. Твердотельные накопители mSATA используют точно такой же протокол SATA, как и стандартные 2,5-дюймовые диски. Твердотельные накопители SATA. Ранние модели могли использовать стандарт SATA II, обеспечивая максимальную теоретическую скорость 3 Гб в секунду. Позже основные модели перешли на стандарт SATA III, обеспечивающий максимальную теоретическую скорость 6 ГБ в секунду. Это означает, что по принципу передачи данных твердотельные накопители mSATA и традиционные 2,5-дюймовые твердотельные накопители SATA являются родными братьями и сестрами; они просто поставляются в разных физических упаковках.
Эта разница в размерах "упаковки" очень существенна. Стандартный твердотельный накопитель mSATA очень компактен. Обычный размер составляет примерно 50 мм в длину, 30 мм в ширину и от 3 до 4 мм в толщину. Такой размер сопоставим со стандартной банковской картой или маленькой палочкой жевательной резинки. Напротив, традиционные 2,5-дюймовые жесткие диски или SSD выглядят гораздо крупнее, приближаясь по диаметру к стандартному CD-диску.
Его установка также упрощена благодаря небольшому размеру. В отличие от 2,5-дюймовых накопителей, для которых требуются отдельные кабели для передачи данных и питания, подключаемые к соответствующим портам и питанию на материнской плате, твердотельные накопители mSATA подключаются непосредственно к специальному, соответствующему разъему mSATA на материнской плате. После установки он обычно крепится одним небольшим винтом и не требует дополнительных кабелей. Благодаря этому внутреннее пространство используется более эффективно, а компоновка становится чище.
Таким образом, под твердотельным накопителем mSATA можно понимать физически миниатюрную версию стандартного твердотельного накопителя SATA. Его основное назначение было предельно ясным: обеспечить производительность хранения данных, значительно превышающую производительность традиционных механических жестких дисков, в условиях крайне ограниченного пространства, например в тонких и легких ноутбуках или компактных устройствах. По сути, он позволил сжать производительность тогдашней технологии SATA SSD до почти минимального физического форм-фактора, чтобы удовлетворить потребности дизайна той эпохи.
Твердотельный накопитель OSCOO OM600 mSATA SATA3
- Интерфейс: SATA Rev. 3.0 (6 Гбит/с)
- Емкости: 128 ГБ, 256 ГБ, 512 ГБ, 1 ТБ, 2 ТБ
- Чтение до 550 Мб/с, запись до 520 Мб/с
- Размеры: 50*30*5 мм
Основные параметры и технические характеристики
Для твердотельных накопителей mSATA несколько ключевых моментов определяют их производительность и пригодность.
Интерфейс: Тип интерфейса - определенный физический разъем mSATA. Протокол, поддерживающий передачу данных, - стандартный SATA AHCI. Это означает, что твердотельные накопители mSATA используют точно такие же правила передачи данных, как и обычные 2,5-дюймовые SATA-накопители или SSD, которые можно встретить в домах. Поэтому они, естественно, унаследовали потолок производительности протокола SATA. При использовании современного интерфейса SATA III (также называемого SATA 6 Гбит/с) их теоретическая максимальная скорость последовательного чтения составляет около 550 MB/s, а максимальная скорость последовательной записи - около 500 MB/s. Это ограничение скорости не связано с самим интерфейсом mSATA, а обусловлено базовыми ограничениями канала SATA.
Вместимость: Твердотельные накопители mSATA обычно имеют более узкий ассортимент, чем стандартные 2,5-дюймовые SSD. Наиболее распространенные и широко доступные емкости были сосредоточены в 32, 64, 128 и 256 ГБ. Модели емкостью 512 ГБ тоже существовали, но они были менее распространены на рынке и относительно более дороги. Что касается емкости 1 ТБ, то они встречались крайне редко. Их малый физический размер ограничивал количество вмещаемых чипов флеш-памяти и, соответственно, общую емкость.
Микросхемы флэш-памяти: В твердотельных накопителях mSATA в основном используются два типа флэш-памяти NAND. В ранних продуктах среднего и высокого класса использовалась флэш-память MLC (Multi-Level Cell). Этот тип обеспечивал относительно высокую стойкость при записи и производительность при более низкой цене. В более поздних продуктах обычно используется флэш-память TLC (Triple-Level Cell). TLC обеспечивает большую емкость на чип и более низкую стоимость производства, что делает его основным выбором на рынке, но за счет обычно более низкой выносливости при записи по сравнению с MLC. В более специализированных или ранних промышленных продуктах можно было встретить исключительно долговечную, но дорогую флэш-память SLC (Single-Level Cell), но в продуктах потребительского класса она практически отсутствовала.
Контроллер: он управляет микросхемами флэш-памяти для чтения/записи данных, оптимизации износа и обеспечения стабильности. Это "мозг" всего накопителя. Контроллеры разных производителей и разных моделей отличались друг от друга характеристиками производительности, тепловыделением, управлением питанием, совместимостью и возможностями коррекции ошибок данных. Это напрямую влияло на реальные впечатления пользователя. Высококачественный контроллер имеет решающее значение для стабильности и длительного срока службы SSD.
Потребляемая мощность: Твердотельные накопители mSATA обладают неотъемлемым преимуществом. Они не содержат движущихся частей, поэтому их энергопотребление значительно ниже, чем у традиционных 2,5-дюймовых механических жестких дисков. Типовые конструкции также поддерживают относительно низкое энергопотребление во время операций чтения/записи, особенно в режиме ожидания или простоя, когда потребление часто не превышает 1 Вт. Это позволило продлить срок службы батарей в мобильных устройствах, таких как ноутбуки. Их рабочее напряжение обычно составляет 3,3 В.
Преимущества и недостатки
В период своего активного существования твердотельные накопители mSATA были эффективным решением для преодоления дефицита места и повышения производительности. Его основные преимущества заключались в компактности и удобстве. Однако с течением времени и развитием технологий его недостатки становились все более очевидными, и в конечном итоге он был заменен более совершенными стандартами.
Преимущества твердотельных накопителей mSATA.
- Чрезвычайно малый размер: миниатюрная конструкция значительно экономит внутреннее пространство устройства и стала ключом к достижению чрезвычайной тонкости ранних ноутбуков.
- Простая установка: конструкция с прямым подключением и монтажом на плату не требует дополнительных кабелей передачи данных или питания, что упрощает процесс установки и внутреннюю компоновку.
- Производительность намного выше, чем у жестких дисков: он обеспечивает быстрое время загрузки, загрузку приложений и скорость передачи файлов, что является качественным скачком по сравнению с традиционными жесткими дисками.
- Бесшумность и ударопрочность: не содержит движущихся частей, работает бесшумно и обеспечивает отличную устойчивость к вибрациям и ударам, что повышает надежность.
- Низкое энергопотребление: как в режиме ожидания, так и в активном режиме энергопотребление было относительно низким, что помогает продлить время автономной работы мобильных устройств и снизить нагрузку на систему терморегулирования.
Недостатки твердотельных накопителей mSATA.
- Производительность ограничена протоколом SATA: максимальная скорость передачи данных упирается в теоретический потолок интерфейса SATA III (~550 MB/s на чтение), не позволяя удовлетворить более высокие требования к производительности.
- Низкий предел емкости: малый физический размер ограничивал возможность укладки чипов флэш-памяти, в результате чего максимальная емкость накопителей обычно не превышала 512 ГБ, а 1 ТБ был очень редким и дорогим.
- Устарел технологически, устарел на рынке: его нишу полностью вытеснил более совершенный интерфейс M.2. M.2 не только более гибкий, но и поддерживает высокоскоростной протокол NVMe.
- Ограниченная совместимость: может использоваться только в устройствах, оснащенных слотом mSATA. В основном это старые модели многолетней давности, поскольку новые устройства уже не оснащаются этим интерфейсом.
- Скудный выбор продуктов, низкая стоимость: поскольку стандарт устарел, найти новые твердотельные накопители mSATA на рынке сегодня очень сложно, а их цены зачастую непривлекательны.
Поэтому мы должны рассматривать твердотельный накопитель mSATA в его историческом контексте. Когда-то он был элегантным решением проблем хранения данных в тонких устройствах, превосходящим их по компактности, удобству и скорости. Однако присущее протоколу SATA "узкое место" в конечном итоге не позволило ему идти в ногу с ростом производительности. В сочетании с ограничениями по емкости и неспособностью конкурировать с гибкостью и скоростью M.2, его судьба как исторической сноски была предрешена. Сегодня он используется в основном для модернизации определенных старых устройств.
Основные виды использования и типичные сценарии
Тонкие и легкие ноутбуки: Несколько лет назад тонкие и легкие ноутбуки были наиболее типичным местом для твердотельных накопителей mSATA. Особенно во время появления ультрабуков в период с 2011 по 2016 год толщина и вес устройств были доведены до предела. Выделенные отсеки для традиционных 2,5-дюймовых дисков стали занимать слишком много места в таких конструкциях. Твердотельный накопитель mSATA, имеющий размер почтовой марки, стал идеальным решением для оснащения таких устройств скоростными SSD. Пользователи могли наслаждаться быстрым откликом системы и загрузкой приложений в тонком ноутбуке. В некоторых классических старых тонких и легких ноутбуках высокого класса, таких как конкретные модели серии ThinkPad X или ранние MacBook Air, использовался именно такой дизайн.
Сверхкомпактные настольные компьютеры и промышленные системы управления: Они также были значительными пользователями твердотельных накопителей mSATA. В качестве примера можно привести ПК для домашних кинотеатров (HTPC), Intel NUCs или другие barebone-системы, преследующие экстремально малые форм-факторы, где внутреннее пространство находится на пределе. Аналогичным образом, в системах управления автоматикой, встраиваемых устройствах, цифровых вывесках или некоторых промышленных компьютерах, изготовленных на заказ, физическое пространство часто является критически важным фактором, который строго ограничен. В этих ситуациях твердотельные накопители mSATA представляют собой надежный, высокоскоростной и чрезвычайно компактный вариант хранения данных. Их ударопрочность и низкое энергопотребление также отвечают требованиям промышленных условий.
Сетевые коммуникационные устройства: Некоторые маршрутизаторы, брандмауэры, сетевые устройства хранения данных или серверы с более сложными функциями или требующие быстрого кэширования данных иногда оснащались слотами mSATA. В этом случае он использовался в основном в качестве системного или кэш-накопителя, обеспечивая быструю загрузку и работу устройства при малой занимаемой площади и низком энергопотреблении.
Сетевые коммуникационные устройства: Некоторые маршрутизаторы, брандмауэры, сетевые устройства хранения данных или серверы с более сложными функциями или требующие быстрого кэширования данных иногда оснащались слотами mSATA. В этом случае он использовался в основном в качестве системного или кэш-накопителя, обеспечивая быструю загрузку и работу устройства при малой занимаемой площади и низком энергопотреблении.
По сей день основное и наиболее практичное применение твердотельных накопителей mSATA - это недорогой способ модернизации старого оборудования. Если вашему ноутбуку, малоформатному ПК или конкретному промышленному устройству уже несколько лет или даже десятилетие, а на его материнской плате уже есть свободный (или очень маленький оригинальный) слот mSATA SSD, то приобретение твердотельного накопителя mSATA достаточного размера (например, 256 или 512 ГБ, в зависимости от бюджета и старого диска) для замены или расширения емкости позволяет за относительно небольшие инвестиции значительно повысить общую скорость и отзывчивость устройства. По сравнению с заменой всего устройства или поисками обновления для механического жесткого диска это очень практичное увеличение производительности. Однако есть один очень важный момент: Сначала необходимо убедиться, что в вашем устройстве действительно есть слот mSATA. При покупке новых устройств этот интерфейс полностью отсутствует.
Основные различия между mSATA и SATA
Если сравнивать твердотельный накопитель mSATA с традиционным форм-фактором 2,5-дюймового твердотельного накопителя SATA или механического жесткого диска, то основные различия заключаются в физических размерах, способах подключения и физической реализации, в то время как суть передачи данных остается неизменной. Вот ключевые моменты различий:
- Физические размеры.
- 2,5-дюймовый SATA: стандартный размер: 100 мм (Д) x 70 мм (Ш) x 7 мм/9,5 мм (В). Относительно большой объем.
- mSATA: Значительно меньше: 50 мм (Д) x 30 мм (Ш) x 4 мм (В). Размер сравним с банковской картой или палочкой жевательной резинки.
- Физический интерфейс.
- 2,5-дюймовый SATA: Используется стандартный разъем SATA для передачи данных и разъем питания SATA (несколько контактов).
- mSATA: Используется особый маленький разъем, монтируемый на плату (разное расположение контактов/ключей).
- Способ подключения и установки.
- 2,5-дюймовый SATA.
- Требуется установка в отсек для накопителей или кэдди для конкретного устройства.
- Требуется кабель передачи данных SATA, подключенный к порту SATA на материнской плате.
- Для питания требуется кабель питания SATA, подключенный к блоку питания.
- Обычно крепятся в отсеке/каддушке с помощью винтов в боковых крепежных отверстиях.
- mSATA.
- Материнская плата должна иметь выделенный слот mSATA.
- Подключается непосредственно к разъему mSATA материнской платы без каких-либо кабелей передачи данных или питания.
- Крепится одним винтом непосредственно в отверстие на материнской плате рядом со слотом, обычно на конце диска.
- 2,5-дюймовый SATA.
- Занимаемое пространство и прокладка кабелей.
- 2,5-дюймовый SATA: занимает больше физического пространства (требуется специальный отсек) и требует подключения кабелей, что увеличивает сложность внутренней проводки.
- mSATA: конструкция с креплением на плату позволяет значительно сэкономить место и полностью отказаться от кабельных соединений, что обеспечивает более чистую и компактную внутреннюю компоновку.
Однако под всеми этими внешними различиями скрывается важнейшая общая основа: один и тот же протокол передачи данных. Будь то 2,5-дюймовый SATA или mSATA, если они соответствуют одному стандарту SATA (например, SATA III), базовым протоколом, используемым для связи и передачи данных, является один и тот же протокол SATA AHCI. Поэтому их теоретическая максимальная производительность при передаче данных ограничивается одним и тем же ограничением пропускной способности SATA; их потолок производительности идентичен. Любые фактические различия в скорости между конкретными накопителями обусловлены в первую очередь производительностью внутреннего контроллера и флеш-памяти накопителя, а не форм-фактором самого интерфейса.
Основные различия между mSATA и M.2
По мере того как технология хранения данных переходила от эры SATA к более быстрой эре NVMe, быстро появился новый интерфейс под названием M.2, который кардинально изменил ландшафт решений для хранения данных. Он существенно отличается от некогда популярного интерфейса mSATA, и эти отличия определили, почему M.2 может полностью заменить mSATA. Вот основные различия между твердотельными накопителями mSATA и Твердотельные накопители M.2:
- Физический интерфейс.
- mSATA: Использует уникальный интерфейс mSATA (обычно в слоте MO-300). Его физическая форма и расположение контактов краевого разъема (золотые пальцы) соответствуют стандарту mSATA.
- M.2: Используется более новый интерфейс M.2 (NGFF). Конструкция слота, физическая длина и конфигурация контактов/ключей (B-ключ, M-ключ или B&M-ключ) полностью отличаются от mSATA и физически несовместимы. Вы не можете вставить твердотельный накопитель mSATA в слот M.2, и наоборот.
- Поддерживаемые протоколы.
- mSATA: поддерживает только протокол SATA. По сути, это миниатюрная версия интерфейса и протокола 2,5-дюймового SSD SATA. Поэтому его производительность привязана к потолку SATA III (~550 MB/s).
- М.2: Физический интерфейс сам по себе поддерживает несколько протоколов:
- Протокол SATA: Твердотельные накопители M.2, работающие по протоколу SATA, обладают производительностью, идентичной mSATA или 2,5-дюймовым SSD с интерфейсом SATA.
- Протокол PCIe / NVMe: это революционный прорыв, совершенный интерфейсом M.2. Он напрямую использует высокоскоростные дорожки PCI Express материнской платы для передачи данных в сочетании с эффективным протоколом NVMe. Производительность увеличивается в геометрической прогрессии, легко превышая 3000 MB/s или даже 10000+ MB/s, полностью устраняя узкое место SATA.
- Потенциал производительности.
- mSATA: производительность полностью ограничена SATA III: максимальная скорость чтения ~550 MB/s, записи ~500 MB/s.
- M.2 (SATA): производительность идентична mSATA, чтение ~550 MB/s.
- M.2 (NVMe): производительность, значительно превосходящая все устройства SATA. Скорость достигает уровня ГБ/с (тысячи мегабайт в секунду), обеспечивая высочайшую отзывчивость системы и удобство передачи файлов.
- Физические размеры и гибкость.
- mSATA: обычно предлагается только один стандартный размер: 50 мм (Д) x 30 мм (Ш).
- M.2: Поставляется в нескольких стандартных вариантах длины для различных мощностей и потребностей в питании, используя единую ширину 22 мм. Распространенные размеры включают: 2230 (ширина 22 мм x длина 30 мм), 2242 (22 мм x 42 мм), 2280 (22 мм x 80 мм - наиболее распространенный вариант), 22110 (22 мм x 110 мм) и т.д. Слоты материнской платы M.2 обычно имеют отверстия для установки нескольких таких длин.
- Положение на рынке и перспективы развития.
- mSATA: представлял собой переходное решение малого форм-фактора для твердотельных накопителей SATA. Поскольку интерфейс M.2 значительно превзошел его по функциональности, производительности и гибкости, mSATA был признан рынком устаревшим. Новые устройства в основном больше не оснащаются слотами mSATA, а новые твердотельные накопители mSATA потребительского класса очень малочисленны и предназначены в основном для специфического апгрейда или промышленных ниш.
- M.2 - абсолютно доминирующий современный стандарт. Все новые материнские платы для настольных ПК, ноутбуки и мобильные устройства отдают предпочтение или используют исключительно интерфейс M.2 в качестве основного способа установки твердотельных накопителей. Он представляет собой настоящее и будущее высокоскоростных систем хранения данных, особенно в версиях с поддержкой NVMe.
mSATA и M.2 представляют собой два разных технологических поколения. M.2 не только усовершенствовал физический интерфейс, но и, что еще важнее, заложил основу для высокоскоростной передачи данных PCIe/NVMe. Именно поддержка протокола NVMe в M.2 и огромный скачок производительности в сочетании с более гибкими вариантами размеров и позиционированием в качестве основного, а зачастую и эксклюзивного выбора для новых платформ позволили M.2 быстро и полностью вытеснить mSATA. Последний, будучи одноформатным интерфейсом, привязанным к устаревшему протоколу SATA, в конечном итоге стал лишь промежуточным звеном в эволюции технологий хранения данных.
Заключение
Твердотельный накопитель mSATA стал важным переходным решением в истории развития систем хранения данных. На начальном этапе уменьшения размеров персональных устройств он успешно сжимал производительность твердотельных накопителей SATA до миниатюрных размеров. Однако из-за узкого места в скорости протокола SATA и ограничений по емкости он в конечном итоге был полностью вытеснен более производительным и гибким интерфейсом M.2 (особенно с поддержкой NVMe). Сегодня он используется в основном для модернизации определенных старых устройств.
