Форм-факторы SSD

    Термин «форм-фактор» используется в компьютерной индустрии для описания формы и размеров различных его компонентов, таких как жесткие диски, материнские платы, блоки питания и многое другое. Когда жесткие диски только начинали использоваться в микрокомпьютерах (в то время являвшихся новинкой), они использовали магнитные пластины до 8 дюймов в диаметре. Эти пластины были самым большим компонентом жестких дисков и определяли ширину самого металлического корпуса, защищавшего хрупкие внутренности.

    Высота корпуса диктовалась количеством «блинов», использовавшихся в конкретной модели. В самых емких число доходило до 14. С тех пор, именно диаметр магнитных пластин использовался для определения форм-фактора жестких дисков. На смену большим 8" дискам пришли 5.25", долгое время бывшие основным стандартом для настольных ПК, их сменили привычные нам диски на 3.5", в ноутбуках используются в основном 2.5", кое-где нашли применение микро-диски форм-фактора 1.8".



    Что же определяет форм-фактор SSD?

    Когда твердотельные диски только начали приходить на смену традиционным HDD, их габариты диктовались совместимостью, ведь их устанавливали в те же корпуса и те же разъемы, что и механические диски. Показанные на изображении ниже диски, фактически, являются близнецами по форм-фактору, за исключением размеров. Оба диска используют почти одинаковые SATA-разъемы, но для 1.8" разъем уже.



    Внутрение платы SSD на 1.8" и 2.5"

    Но на самом деле, требование совместимости по размерам с традиционными жесткими дисками не является обязательным. Некоторые SSD выпускаются в форм-факторе плат расширения для слотов PCIe, что и находит отражение в их форм-факторе. Несмотря на совершенно другой внешний вид, суть самого диска меняется не сильно, главное отличие состоит в измененном интерфейсе (PCIe вместо SATA).



    Самый большой компонент SSD — чипы памяти. Именно их количество и размер определяют физические размеры накопителя. При современных тенденциях к миниатюризации, появление более компактных форм-факторов не заставило себя долго ждать.

    Разрабокой и стандартизацией форм-факторов компьютерных компонентов, включая и SSD, обычно занимается JEDEC (Joint Electronic Device Engineering Council). Они разработали стандарт MO-297, описывающий параметры, размеры и расположение коннекторов SSD меньшего формата. Размер накопителя по этому стандарту составляет 54 мм х 39 мм, что позволяет использовать такие же коннекторы, как у 2.5" дисков, занимая меньше места.



    По мере уменьшения дисков, стало понятно, что дальнейшей миниатюризации мешает стандартный SATA-коннектор. Помимо того, что он задавал как минимум один из размеров, он еще и увеличивал стоимость готового решения, так как SATA-коннектор надо дополнительно припаивать на плату. Логичным шагом стало появление накопителей, интерфейсом которых выступал край платы, как у плат расширения. Кроме описанных выше преимуществ, такой разъем может просто включаться прямо в соответствующий слот на материнской плате, исключая необходимость в лишних проводах/коннекторах.



    Поняв необходимость в дальнейшем уменьшении размеров, JEDEC приняли стандарт MO-300 (50.8 мм x 29.85 мм) с коннектором mini-SATA (mSATA). Этот коннектор по размерам совпадает с mini PCI Express, хотя и не совместим с ним электрически. Производители SSD представили много решений, в этом форм-факторе. Некоторые накопители повышенной емкости делали длинней, чтоб разместить больше чипов памяти.



    Диск стандарта MO-300 и диск произвольной длины

    В 2012 году был представлен новый, еще сильнее уменьшенный, формат Next Generation Form Factor (NGFF), который был потом переименован в M.2. Данный стандарт определяет большой список возможных размеров платы и вводит коннектор, электрически совместимый одновременно с mSATA и PCIe. Конкретные детали интерфейса определяются его формой.



    Компания Apple, часто использующая SSD в своих ноутбуках, традиционно пошла своим путем и использовала проприетарный интерфейс, похожий на M.2, изменяя его почти каждый год. В 2013 году они перешли с интерфейса SATA на PCIe для достижения еще большей скорости.



    В некоторых случаях ни один стандартный форм-фактор не подходит, и производители SSD выпускают узкоспециализированные решения, рассчитанные на нишевое применение.



    Наконец мы подошли к самому знакомому варианту интерфейса — USB. Хотя вездесущие «флэшки» уже давно не новинка, они тоже являются по сути SSD и достойны упоминания. Первые USB-накопители появились как более надежная и быстрая замена обычным 3.5" дискетам и главным ограничителем скорости выступал интерфейс USB. Сейчас, с появлением стандарта USB 3, скоростных мостов SATA-USB 3 и продвинутых контроллеров, таких как LSI® SandForce®, флэшки достигли скоростей, сравнимых с встроенными дисками. При этом они по-прежнему сохраняют свое основное преимущество: портативность и простоту подключения.



    Как видите, основным вектором развития в SSD является миниатюризация. Но, как и у многих правил, у этого есть исключения. Например, сейчас на стадии разработки и утверждения находится коннектор SFF-8639. Его основным преимуществом является поддержка множественных интерфейсов на одном коннекторе. Расплатой за подобную универсальность как раз и стал большой размер коннектора и, соотвественно, накопителей. Основное применение SFF-8639 — сложные системы хранения данных в датацентрах и мега ЦОДах. Похож на SFF-8639 и будущий коннектор SATA Express, но он заслуживает отдельного разговора.

    По сути, отсутствие механичесих элементов в SSD-решениях обуславливает возможность их миниатюризации и расширяет возможности использования там, где традиционные диски не справлялись.

    Автор: Кент Смит (Kent Smith), директор по маркетингу подразделения флэш-компонентов компании LSI
    Оригинал: bit.ly/1dHYJRN
    Поделиться публикацией

    Похожие публикации

    Комментарии 32
      +34
      Вроде бы перевод немного по-другому оформляется.
        +9
        Может быть, через какое-то время SSD будет очень похож на планки оперативной памяти. Точнее уже, но может это станет более распространено. Ведь это по сути плата — нет смысла ее засовывать в коробочку, подключенную через провод.
          0
          Недавно искал железо для портативных компьютеров и наткнулся на материнские платы форм-фактора thin mini-ITX, на последних из которых разъём mSATA присутствует. Такие платы ставятся, среди прочего, в моноблоки, и mSATA — самый разумный способ установки на них SSD в условиях нехватки места и креплений. Похоже, они будут распространяться по таким системам теми же темпами, что и SSD.
          (лично я нашёл такие платы удобными для сборки небольшого компьютера с использованием железа из ноутбука с мёртвой материнской платой: можно установить ноутбучные оперативную память и Wi-Fi)
            0
            А я давно друзьям вангую втыкание SSD в матплату через 10 лет как стандарт домашних ПК.
              0
              Да такие штуки уже есть на рынке (у многих решений Gigabyte есть mSata разьем), хотя не совсем понятно как быть если нужен большой дисковый кластер, ведь 10 портов сата всеж миниатюрнее десяти mSata, а еще есть платы расширения, в общем тут еще предстоит поразмыслить.
                +2
                Лет через десять весь ПК будет не крупнее пуговицы на рубашке, и это притом, что CPU с GPU с ОЗУ с SSD будут уже внутри. Да и то, не крупнее пуговицы — это я загнул. Даже сегодня техника меняется так быстро, что за 10 лет ПК станут размером с песчинку (так что, глядишь, как фантасты и предрекали, их будут просто в раствор для строительства домов добавлять), и наши дети/внуки просто не сообразят по старым фотографиям, зачем же предкам был такой здоровый корпус для ПК.

                P.S. А что такое «вангую»? )
                  0
                  Да, а через 15 лет у каждого будет свой личный космолёт, ведь космонавтика двигается такими семимильными шагами. Лучше большого монитора и клавиатуры для быстрого ввода информации пока ничего не изобрели, а их принципиальное развитие остановилось с внедрением ЖК-технологий. Купить клавиатуру с ПК внутри (EEE-keyboard или тот же ноутбук) или монитор с тем же ПК внутри (см. iMac) и сегодня не проблема. Устройства типа Google Glass предназначены только для потребления информации.
                    0
                    Ну я-то про ввод-вывод ничего и не писал, если Вы не заметили )

                    Что процы уменьшатся — это мы с Вами видим и сейчас. Что память с SSD засунут на единый кристалл с CPU — вполне возможно (если сегодня Самсунг делает уже диски по норме 10 нм, то за 10 лет… в общем, шансы есть), будет ли там GPU — вопрос, но, судя по постоянно растущим требованиям к графике для в обычных ОС, будет.

                    Ок, будет у Вас пуговица, изображающая из себя ПК — вы ее спокойно встроите в корпус монитора, и всем будет хорошо.

                    Вот чем будет делаться IO в широком смысле — это и правда вопрос, притом как в смысле общения с юзером, так в смысле связи с внешним миром. Но что у каждого будет какая-то «новая серебрянная пуля», вроде Google Glass — это, думаю, больше мечта Гугла, чем реальность.
                      0
                      > если сегодня Самсунг делает уже диски по норме 10 нм
                      Не делает. Это маркетинговая уловка!
                      А не делает потому что — сложность использования таких тонких техпроцессов, хотя для ячеек памяти, возможно, это проще, чем для процессоров (вроде у Интел сложности были при переходе к 14 нм, а ниже вообще пока тишина)
                        0
                        Насколько мне известно — сегодня наиболее продвинутые чипы на рыне 19 нм память от Тошиба, хотя их диски что-то не демонстрируюют подавляющего превосходства над конкурентами.
                          0
                          На самом деле Самсунг ввела «классы» для обозначения используемого техпроцесса, текущий класс «10 нм» означает, что сам техпроцесс находится в диапазоне 19-10 нм — и вот поди догадайся, что там в реальности, но мы же всё понимаем ;).
                            0
                            А чипы памяти сами по себе ничего не демонстрируют, с уменьшением техпроцесса только уменьшается количество циклов перезаписи и энергопотребление, увеличивается плотность записи. Вся скорость зависит от контроллера.
                              0
                              А какже байки тянущиеся много лет что чем меньше техпроцесс — тем шустрее лавируюют электрончики между элементами на микросхеме и тем выше быстродействие. Я понимаю что на пути повышения скорости чтения узкизх мест хватает — но всеже.
                            0
                            Я бы только радовался, будь у них процесс не «класса 10-нм», а «класса 20-нм» или даже «30-нм». Просто из соображений надежности и большего срока wear-out.

                            Но маркетологам виднее, к сожалению.

                            С другой стороны, сегодня смартфоны имеют флешки со скоростями просто смешными, как у небыстрой SD-карты. Разовьются SSD, и станут ставить куда шире (в те же смарты), что увеличит рынок, даст возможность кормиться с него многим — может, и увидим мы некий качественный прыжок?
                            0
                            Я бы не засовывания озу и ssd в SoC через десяток лет ожидал, а ликвидации самих понятий ОЗУ и ПЗУ. MRAM в прошлом году таки начали выпускать, хоть и как кэш-память. В эти пару лет несколько призводителей обещали ее выпуск наладить, так что шансы на эту маленькую революцию через десяток лет вполне имеются.
                              0
                              Ждем, пока подтянутся производители ОС. Винда вон никак ни новую FS нормально не введет (тоже, хотели же от файлов к БД уйдти — «наследие» программ не дало, т.к. им ОСь еще и продавать надо), ни определится, «тач или не тач» она (точнее, не распадется на «тач» и «не тач» версии), и 10 лет ей пометаться вполне получится. Что с ней и с рынком за это время станет — вопрос, может, какая-то другая ОСь и вылезет именно за счет отсутствия метафоры дисков и ОЗУ как отдельных сущностей?
                              0
                              10нм — это что-то вроде 50 периодов кремния. Если и удастся уместить в песчинку, то это уже будет не КМОП.
                              Миниатюризация не безгранична в своих возможностях.
                              Соединения толком не масштабируются уже после 32нм, а сейчас еще и транзисторы уменьшаются совсем не так быстро как нанометры.
                              Ну и не забываем, что области I/O уменьшаются совсем не по закону Мура. Ах да, и с охлаждением проблемы становятся сложнее при уменьшении линейных размеров.

                              Я не мешаю вам мечтать, просто я представляю, что будет через 10 лет, на основе экспертных оценок, а не фантазий.
                              (почитайте ITRS отчеты что ли)
                      +1
                      Некоторые SSD выпускаются в форм-факторе плат расширения для слотов PCIe, что и находит отражение в их форм-факторе.

                      Потрясающе информативная статья…
                        +13
                        А у меня есть SSD с разъёмом PATA, причём мама!

                        Не знаю зачем именно я об этом написал, но, думаю, конкретно под этой статьёй этот коментарий будет уместен.
                          +1
                          Круто! Его сразу в материнку воткнуть можно?
                            0
                            Ну… В общем так оно и происходило. Искал, чем можно сию конструкцию заменить, так и не нашёл тогда и забил. Теперь вот товарищ внизу подсказал, может снова попробую той железке жизнь придать.
                              +1
                              Похоже на результат эволюции такой штуки:
                            +4
                            Ага, называется ide44 с шагом 1.27? CF то бишь?
                              +1
                              Ого, а как вы догадались? Походу и правда оно и есть. Прям неделя откровений на хабре…

                              Я пару лет голову ломал, чем мне эту хрень заменить, потом забил так как не придумал ничего, а оно вон как просто оказывается всё было.
                                +1
                                Использовал CF в качестве IDE-харда на Mini-ITX (правда, с переходником на обычный IDE40) =)

                                Также в некоторых плеерах с hdd устанавливался обычный диск 1.8" с разъемом IDE44.

                                Но в таком форм-факторе может быть ещё что-нибудь, особенно, если кастомное.
                              0
                              У меня тоже такой есть, 64 мегабайта, втыкается в обычный IDE разъём в мамку, но есть одно неудобство — надо подключать питание, есть отдельный коннектор на проводке. Использовал примерно 3 года, в 2004-2007 годах, это был магистральный маршрутизатор на квагге :)
                              +2
                              > стандартный SATA-коннектор. Помимо того, что он задавал как минимум один из размеров, он еще и увеличивал стоимость готового решения, так как
                              > SATA-коннектор надо дополнительно припаивать на плату

                              При сегодняшних ценах на SSD говорить о том, что коннекторы как-то влияют на цену… Можно, конечно, но несколько странно звучит. Примерно как говорить, что качество мойки влияет на скорость автомобиля, и, на этом основании, рекомендовать авто мыть каким-то особым шампунем.
                                +3
                                ну на самом деле при объемах производства в миллионы штук, экономия даже в несколько центов — то, за что стоит побороться
                                  +1
                                  Миллион штук * несколько центов = несколько тысяч долларов. Экономия на спичках.

                                  Дело скорее в упрощении монтажа и отсутствии лишних деталей — коннектор и шлейф\провод
                                    0
                                    Я бы предпочел переклатить пару центов, если усилия по замене коннектора бы приблизили момент, когда ssd диски подешевеют раз в 10. )

                                    А то на фоне 500 долларов за диск пара центов выглядит… ну да, копейками!
                                      0
                                      Это они для вас 500 долларов — после наценки за бренд, 5 посредников, таможни и 3 дистрибьюторов. В себестоимости цена этого коннектора может намного заметнее отражаться, к тому же, уменьшение размера снижает стоимость транспортировки.
                                  0
                                  deleted

                                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                  Самое читаемое