م.2

م.2

محرك أقراص الحالة الصلبة (SSD) M.2 2280 ، بعرض 22 مم وطول 80 مم
يتصل بـ	اللوحة الأم  عبر أحد: منفذ PCIe 3.0 ×4 منفذ PCIe 4.0 ×4 منفذ PCIe 5.0 ×4 ATA التسلسلي 3.0 يو اس بي 3.0
الشركات المصنعة الشائعة	Intel Phison Realtek Samsung Silicon Motion SK Hynix
شركة تصميم	PCI-SIG
قدَّم	1 نوفمبر 2013 ؛ منذ 10 سنوات ( 2013-11-01 )
أبعاد	22 مم × 30 مم 22 مم × 42 مم 22 مم × 60 مم 22 مم × 80 مم 22 مم × 110 مم

M.2 ، تُلفظ m dot two ^[1] والمعروفة سابقًا باسم عامل الشكل من الجيل التالي ( NGFF )، هي مواصفة لبطاقات توسيع الكمبيوتر المثبتة داخليًا والموصلات المرتبطة بها. تحل M.2 محل معيار Mini SATA ( mSATA ) ومعيار Mini PCIe ( mPCIe ) (وهي الطريقة التي حصلت بها على الاسم المختصر M dot 2 من كونها Mini SATA 2). باستخدام مواصفات مادية أكثر مرونة، تسمح M.2 بعرض وأطوال مختلفة للوحدات، مما يجعل M.2 أكثر ملاءمة من mSATA بشكل عام لتطبيقات تخزين الحالة الصلبة ، وخاصة في الأجهزة الأصغر مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر اللوحية . ^{[2] [3] [4]}

إن واجهات ناقل الكمبيوتر التي يتم توفيرها من خلال موصل M.2 هي PCI Express x4 (حتى أربعة مسارات )، و Serial ATA 3.0 ، و USB 3.0 (منفذ منطقي واحد لكل من الأخيرين). الأمر متروك لمصنع المضيف أو الوحدة النمطية M.2 لتحديد الواجهات التي سيتم دعمها، اعتمادًا على مستوى دعم المضيف المطلوب ونوع الوحدة النمطية. تشير فتحات مفاتيح موصل M.2 المختلفة إلى أغراض وقدرات مختلفة لكل من مضيفات ووحدات M.2، كما تمنع أيضًا إدخال وحدات M.2 في موصلات مضيفة غير متوافقة. ^{[2] [3] [5]}

تدعم مواصفات M.2 تقنية NVM Express (NVMe) كواجهة جهاز منطقية لمحركات أقراص SSD M.2 PCI Express ، بالإضافة إلى دعم واجهة وحدة التحكم المضيفة المتقدمة (AHCI) القديمة على مستوى الواجهة المنطقية. وفي حين يضمن دعم AHCI التوافق مع الإصدارات السابقة على مستوى البرامج مع أجهزة SATA القديمة وأنظمة التشغيل القديمة ، فإن تقنية NVM Express مصممة للاستفادة الكاملة من قدرة أجهزة تخزين PCI Express عالية السرعة على إجراء العديد من عمليات الإدخال/الإخراج بالتوازي . ^{[2] : 14  [6]}

يمكن لوحدات M.2 دمج وظائف متعددة، بما في ذلك فئات الأجهزة التالية: Wi-Fi و Bluetooth والملاحة عبر الأقمار الصناعية واتصالات المجال القريب (NFC) والراديو الرقمي و WiGig وشبكة WAN اللاسلكية (WWAN) ومحركات الحالة الصلبة (SSDs). ^[7] تعمل مواصفات SATA revision 3.2 ، في مراجعتها الذهبية اعتبارًا من أغسطس 2013 ^[تحديث]، على توحيد M.2 كتنسيق جديد لأجهزة التخزين وتحديد تخطيط الأجهزة الخاص بها. ^{[2] : 12  [8] تشمل} الحافلات المكشوفة من خلال موصل M.2 PCI Express (PCIe) 3.0 والإصدارات الأحدث و Serial ATA (SATA) 3.0 و USB  3.0؛ كل هذه المعايير متوافقة مع الإصدارات السابقة .

توفر مواصفات M.2 ما يصل إلى أربعة مسارات PCI Express ومنفذ SATA 3.0 منطقي واحد (6 جيجابت/ثانية)، وتعرضها من خلال نفس الموصل بحيث يمكن أن توجد أجهزة تخزين PCI Express وSATA في شكل وحدات M.2. توفر مسارات PCI Express المكشوفة اتصال PCI Express نقيًا بين المضيف وجهاز التخزين، بدون طبقات إضافية من تجريد الناقل . ^{[9] توفر مواصفات} PCI-SIG M.2، في مراجعتها 1.0 اعتبارًا من ديسمبر 2013 ^[تحديث]، مواصفات M.2 مفصلة. ^{[2] : 12  [10]}

تتوفر ثلاثة خيارات لواجهات الأجهزة المنطقية ومجموعات الأوامر المستخدمة للتفاعل مع أجهزة تخزين M.2، والتي يمكن استخدامها اعتمادًا على نوع جهاز تخزين M.2 ودعم نظام التشغيل المتاح : ^{[2] : 14  [6] [9]}

إرث SATA

يتم استخدامه لمحركات أقراص SSD SATA، ويتم توصيله عبر برنامج تشغيل AHCI ومنفذ SATA 3.0 (6 جيجابت/ثانية) القديم المكشوف من خلال موصل M.2.

PCI Express باستخدام AHCI

تم استخدامه في محركات أقراص الحالة الصلبة PCI Express وتم توصيله من خلال برنامج تشغيل AHCI وتم توفير مسارات PCI Express، مما يوفر التوافق مع الإصدارات السابقة مع دعم SATA الواسع النطاق في أنظمة التشغيل على حساب الأداء المنخفض. تم تطوير AHCI عندما كان الغرض من محول ناقل المضيف (HBA) في النظام هو توصيل نظام وحدة المعالجة المركزية/الذاكرة بنظام تخزين أبطأ كثيرًا يعتمد على وسائط مغناطيسية دوارة ؛ ونتيجة لذلك، فإن AHCI لديه بعض أوجه القصور المتأصلة عند تطبيقه على أجهزة SSD، والتي تتصرف مثل ذاكرة الوصول العشوائي أكثر من الوسائط الدوارة.

PCI Express باستخدام NVMe

تُستخدم في محركات أقراص SSD من نوع PCI Express ويتم توصيلها من خلال برنامج تشغيل NVMe وتوفر مسارات PCI Express، كواجهة وحدة تحكم مضيفة عالية الأداء وقابلة للتطوير ومصممة ومُحسَّنة خصيصًا للتفاعل مع محركات أقراص SSD من نوع PCI Express. تم تصميم NVMe من الألف إلى الياء، مستفيدًا من زمن الوصول المنخفض والتوازي المعزز لمحركات أقراص SSD من نوع PCI Express، ومكملًا للتوازي في وحدات المعالجة المركزية والمنصات والتطبيقات المعاصرة . على مستوى عالٍ، تتعلق المزايا الأساسية لـ NVMe على AHCI بقدرة NVMe على استغلال التوازي في الأجهزة والبرامج المضيفة، بناءً على مزايا تصميمها التي تتضمن عمليات نقل البيانات بمراحل أقل وعمق أكبر لقوائم الأوامر ومعالجة المقاطعات الأكثر كفاءة .

يعتمد معيار M.2 على معيار mSATA ، الذي يستخدم عامل الشكل والموصل PCI Express Mini Card (Mini PCIe) الحاليين . يضيف M.2 إمكانية لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) الأكبر حجمًا، مما يسمح بوحدات أطول وكثافة مكونات ثنائية الجوانب. وبالتالي، يمكن لوحدات SSD M.2 توفير ضعف سعة التخزين ضمن مساحة جهاز mSATA. ^{[2] : 20، 22–23  [4] [13]}

وحدات M.2 مستطيلة الشكل، مع موصل حافة على أحد الجانبين وثقب تثبيت نصف دائري في منتصف الحافة المقابلة. يحتوي موصل الحافة على 75 موضعًا مع ما يصل إلى 67 دبوسًا، باستخدام خطوة 0.5 مم وإزاحة الدبابيس على الجانبين المتقابلين من PCB عن بعضها البعض. كل دبوس في الموصل مصنف لما يصل إلى 50  فولت و 0.5  أمبير ، بينما الموصل نفسه محدد لتحمل 60 دورة تزاوج. ^{[14] : 6} ومع ذلك، فإن العديد من فتحات M.2 (المقبس 1 و 2 و 3) الموجودة على اللوحات الأم توفر طاقة تصل إلى 3.3 فولت فقط. ^{[15] [16] [17]}

يسمح معيار M.2 بعرض وحدات يبلغ 12 و16 و22 و30 ملم، وأطوال تبلغ 16 و26 و30 و38 و42 و60 و80 و110 ملم. يبلغ عرض المجموعة الأولية من بطاقات التوسعة M.2 المتوفرة تجاريًا 22 ملم، مع أطوال متفاوتة تبلغ 30 و42 و60 و80 و110 ملم. ^{[3] [5] [14] [18]} تحتوي أكواد أحجام وحدات M.2 على كل من عرض وطول وحدة معينة؛ على سبيل المثال، "2242" كرمز وحدة يعني أن الوحدة يبلغ عرضها 22 ملم وطولها 42 ملم، بينما يشير "2280" إلى وحدة يبلغ عرضها 22 ملم وطولها 80 ملم.

يتم تثبيت وحدة M.2 في موصل التزاوج الذي توفره لوحة الدوائر الإلكترونية للمضيف، ويتم تأمين الوحدة بواسطة برغي تثبيت واحد. يمكن تثبيت المكونات على جانبي الوحدة، مع تحديد نوع الوحدة الفعلي لسمك المكونات؛ الحد الأقصى المسموح به لسمك المكونات هو 1.5 مم لكل جانب، وسمك لوحة الدوائر المطبوعة هو 0.8 مم ± 10٪ . ^[10] يتم استخدام موصلات مختلفة على جانب المضيف لوحدات M.2 أحادية الجانب ومزدوجة الجانب، مما يوفر كميات مختلفة من المساحة بين بطاقة التوسعة M.2 ولوحة الدوائر المطبوعة للمضيف. ^{[4] [5] [14]} عادةً ما يتم تصميم لوحات الدوائر على المضيفين لقبول أطوال متعددة لوحدات M.2، مما يعني أن المقابس القادرة على قبول وحدات M.2 الأطول تقبل عادةً أيضًا وحدات أقصر من خلال توفير مواضع مختلفة لبرغي التثبيت. ^{[19] [20]}

مفاتيح وحدة M.2 والواجهات المقدمة ^{[5] : 8  [14] : 3  [21] [22] [23]}

معرف المفتاح	دبابيس مسننة	الواجهات المقدمة
أ (المقبس 1)	8–15	2 من PCIe  ×1، USB 2.0، I 2 C و DP  ×4 الأبعاد النموذجية: 1630، 2230، 3030
ب (المقبس 2)	12–19	SATA ، PCIe ×2، USB 2.0 و3.0، الصوت، UIM ، HSIC ، SSIC ، I 2 C و SMBus الأبعاد النموذجية: 2230، 2242، 2260، 2280، 22100
ج	16–23	محجوزة للاستخدام في المستقبل
د	20–27
هـ (المقبس 1)	24–31	2 من PCIe ×1، USB 2.0، I 2 C ، SDIO ، UART ، PCM و CNVi الأبعاد النموذجية: 1630، 2230، 3030
أ+هـ (المقبس 1)	8-15 و24-31	2 من PCIe ×1، USB 2.0 و CNVi
ف	28–35	واجهة الذاكرة المستقبلية (FMI)
ج	39–46	مخصص للاستخدام المخصص (غير مستخدم في مواصفات M.2)
ح	43-50	محجوزة للاستخدام في المستقبل
ج	47–54
ك	51-58
ل	55–62
م (المقبس 3)	59–66	الأبعاد النموذجية لـ SATA وPCIe ×4 وSMBus : 2230 و2242 و2260 و2280 و22100
ب+م (المقبس 2)	12-19 و59-66	SATA وPCIe ×2 وSMBus

الحد الأقصى لسمك المكونات في وحدات M.2 ^{[5] : 8  [14] : 3}

معرف النوع	الجانب العلوي	الجانب السفلي
س1	1.20 ملم	—
س2	1.35 ملم	—
س3	1.50 ملم	—
د1	1.20 ملم	1.35 ملم
د2	1.35 ملم	1.35 ملم
د3	1.50 ملم	1.35 ملم
د4	1.50 ملم	0.70 ملم
د5	1.50 ملم	1.50 ملم

توفر لوحة الدوائر المطبوعة لوحدة M.2 موصل حافة بـ 75 موضعًا؛ اعتمادًا على نوع الوحدة، تتم إزالة مواضع دبابيس معينة لتقديم فتحة مفتاح واحدة أو أكثر. قد تملأ موصلات (مقابس) M.2 من جانب المضيف موضعًا واحدًا أو أكثر من مواضع مفتاح التزاوج، مما يحدد نوع الوحدات التي يقبلها المضيف؛ اعتبارًا من أبريل 2014 ^[تحديث]، تتوفر موصلات من جانب المضيف بموضع مفتاح تزاوج واحد فقط (إما B أو M). ^{[5] [14] [11]} علاوة على ذلك، يشار إلى مقابس M.2 المحددة لـ SATA أو حارتين PCI Express (PCIe ×2) باسم "تكوين المقبس 2" أو "المقبس 2"، بينما يشار إلى المقابس المحددة لأربع حارات PCI Express (PCIe ×4) باسم "تكوين المقبس 3" أو "المقبس 3". ^{[2] : 15  [24]}

على سبيل المثال، تستخدم وحدات M.2 ذات الشقين في موضعي B وM ما يصل إلى مسارين PCI Express وتوفر توافقًا أوسع في نفس الوقت، بينما تستخدم وحدات M.2 ذات الشق الواحد فقط في موضع M ما يصل إلى أربعة مسارات PCI Express؛ قد يوفر كلا المثالين أيضًا أجهزة تخزين SATA. ينطبق نفس التشفير على وحدات M.2 التي تستخدم اتصال USB 3.0 المقدم. ^{[5] [11] [25]}

يتم الإشارة إلى أنواع مختلفة من وحدات M.2 باستخدام مخططات التسمية "WWLL-HH-KK" أو "WWLL-HH-K"، حيث يحدد "WW" و"LL" عرض الوحدة وطولها بالملليمتر على التوالي. يحدد الجزء "HH"، في شكل مشفر، ما إذا كانت الوحدة أحادية الجانب أو مزدوجة الجانب، والحد الأقصى المسموح به لسمك المكونات المركبة؛ يتم سرد القيم المحتملة في الجدول الأيمن أعلاه. يتم تحديد مفتاح الوحدة بواسطة الجزء "KK"، في شكل مشفر باستخدام معرفات المفتاح من الجدول الأيسر أعلاه؛ يمكن أيضًا تحديده على أنه "K" فقط، إذا كانت الوحدة بها شق مفتاح واحد فقط. ^{[5] [14]}

بجانب الوحدات النمطية الموصولة، يتضمن معيار M.2 أيضًا خيار الحصول على وحدات أحادية الجانب ملحومة بشكل دائم. ^[14]

قدمت شركة سامسونج عامل شكل جديد يسمى عامل الشكل الصغير من الجيل التالي (NGSFF)، والمعروف أيضًا باسم NF1 أو M.3، والذي قد يحل محل U.2 في تطبيقات الخادم. ^{[26] [27]}

JEDEC JESD233 هي مواصفة أخرى تسمى ذاكرة فلاش كروس أوفر (XFM) لأجهزة الذاكرة المضمنة والقابلة للإزالة (XFMD) من نوع XFM. وهي تستهدف استبدال عامل شكل M.2 بعامل شكل أصغر بكثير (يُسمى أيضًا XT2)، بحيث يمكن تصميمها أيضًا كبديل للذاكرة الملحومة. تستخدم ذاكرة XFM Express واجهة منطقية NVMe عبر واجهة مادية PCI Express . ^{[28] [29]}

• 
  SSD M.2 2242 متصل بمحول USB  3.0 ومتصل بجهاز كمبيوتر
• 
  محطة إرساء لوحدات M.2
• 
  فتحة اتصال محطة الإرساء
• 
  قرص SSD من نوع Samsung 980 PRO PCIe 4.0 NVMe بسعة تخزين 1 تيرابايت
• 
  بطاقات WiFi M.2 2230 (يسار) وM.2 1630

• عامل الشكل القياسي للمؤسسات ومراكز البيانات (EDSFF)
• قائمة معدلات بت الواجهة
• NVM Express (NVMe)
• محرك الحالة الصلبة § التكوينات
• يو.2

• الموقع الرسمي لمنظمة Serial ATA الدولية (SATA-IO)
• الموقع الرسمي لمجموعة المصالح الخاصة بربط المكونات الطرفية (PCI-SIG)
• فهم M.2، الواجهة التي ستسرع من أداء SSD القادم، Ars Technica ، 9 فبراير 2015، بقلم أندرو كانينغهام
• LFCS: إعداد Linux لأجهزة الذاكرة غير المتطايرة، LWN.net ، 19 أبريل 2013، بقلم جوناثان كوربيت
• PCIe SSD 101: نظرة عامة على المعايير والأسواق والأداء، SNIA ، أغسطس 2013، تم أرشفته من الأصل في 2 فبراير 2014
• أوصاف دبابيس M.2 وتصميمات مرجعية، 28 يناير 2020، مذكرة تطبيق من Congatec
• حامل بطاقة الواجهة  – براءة اختراع أمريكية رقم 20130294023، 7 نوفمبر 2013، تم تخصيصها لرافائيل جاي