SATA, PCIe i M.2: wyjaśnienie funkcji gniazd na płycie głównej
Jeśli masz zamiar uaktualnić dysk SSD lub kartę graficzną, powinieneś zapoznać się z interfejsami SATA i PCI Express. Znając różnice między nimi, możesz uniknąć błędnego zakupu i maksymalnie wykorzystać nowe komponenty.
Prawdopodobnie minęło trochę czasu, odkąd zajmowałeś się płytą główną swojego komputera. Nie musisz, o ile po prostu siedzisz przy komputerze stacjonarnym lub notebooku i wykonujesz codzienne zadania.
Jeśli jednak chcesz wymienić czy zmodernizować komponent taki jak karta graficzna lub dysk SSD , zaleca się sprawdzenie istniejących połączeń wewnętrznych i ich okablowania na płycie. Te prace przygotowawcze pozwolą Ci zaoszczędzić później kłopotów: od początku decydujesz się na odpowiedni komponent, który pasuje mechanicznie, a jednocześnie może faktycznie osiągnąć maksymalną wydajność.
W przypadku dysków SSD i kart graficznych, bod razu natrafimy na interfejsy SATA i PCI Express. Chociaż SATA jest uważana za przestarzałą technologię, nadal jest ważna przy aktualizacji dysków twardych, zwłaszcza w wielu starszych notebookach.
W przypadku PCIe jest odwrotnie: interfejs jest tak wydajny, że nie tylko z powodzeniem zastąpił SATA, ale jest również dostępny w różnych wersjach i formatach złączy. Właśnie ta wszechstronność może powodować zamieszanie, ale przy odrobinie wiedzy na temat połączeń nie musisz się tym w ogóle martwić.
SATA: długie standardowe złącze dla dysków
Oprócz 3,5-calowych magnetycznych dysków twardych, dyski SSD w formacie 2,5-calowym nadal korzystają z interfejsu SATA 600. Te dyski flash są teraz dostępne w pojemnościach do 8 TB.
Serial ATA lub S-ATA (w skrócie SATA): Interfejs „Serial Advanced Technology załącznik” od dawna jest standardem w przypadku pamięci masowych i wymiennych dysków magazynujących, takich jak płyty CD i DVD.
Obecnie jest szeroko stosowany w magnetycznych dyskach twardych i dyskach SSD w formacie 2,5 cala, a także w gnieździe M.2. W przypadku dysków SSD jest to coraz mniej popularne i wypierane jest przez PCI Express. Dyski twarde w dalszym ciągu korzystają z interfejsu SATA.
Obecna wersja to SATA 6G, znana również jako SATA-III lub SATA-600. Jest to trzecia generacja specyfikacji SATA z teoretyczną szybkością transferu na poziomie 600MB/s, od której wywodzi się oznaczenie SATA-600.
W praktyce w przypadku dysków SSD SATA możliwy jest sekwencyjny transfer danych z szybkością ponad 500 MB/s w zapisie i około 550 MB/s w odczycie. SATA 6G jest wstecznie kompatybilne. Jednak poprzednie wersje SATA-I i -II są prawdopodobnie nadal rzadko używane.
eSATA: interfejs SATA dla zewnętrznych dysków twardych
Złącze eSATA to zewnętrzny interfejs SATA do zewnętrznych rozwiązań pamięci masowej. Obecnie można go znaleźć rzadko - na przykład w obudowach NAS, takich jak ta firmy Synology.
Zewnętrzne złącze SATA, w skrócie eSATA, wyprowadza wewnętrzny interfejs na zewnątrz w celu podłączenia dysku zewnętrznego. Nie wymaga dodatkowych komponentów takich jak USB. eSATA działa z tą samą szybkością transferu co SATA. Interfejs zewnętrzny wymaga jednak specjalnych kabli i złączy.
Ponadto przez eSATA nie można przesyłać zasilania. Dlatego napęd mobilny musi być zwykle zasilany energią poprzez oddzielny zasilacz. Brak zasilacza jest szczególnie niepraktyczny w przypadku stosowania z notebookami.
Z tego powodu często stosuje się tu gniazdo kombinowane, które łączy eSATA z USB w jednym złączu. Podłączone urządzenie eSATA jest zasilane przez część USB. Dane przesyłane są poprzez część eSATA.
Złączy tych nie można już znaleźć w obudowach notebooków. USB zastąpił je dzięki swojej wszechstronności. Jednak porty eSATA są nadal czasami używane w sieciowych urządzeniach pamięci masowej (NAS) do podłączania zewnętrznego dysku twardego.
SATAe: połączenie następcze, które nie zostało nawiązane
Złącze SATA Express SSD jako pierwsze wykorzystywało PCIe do transferu, ale było również przeznaczone do użytku z dyskami twardymi SATA. Jednak nigdy się to nie przyjęło – częściowo ze względu na PCI Express.
SATAe czyli SATA Express, miał być następcą SATA 6G, ale nie przyjął się.
Pomysł polegał na użyciu PCI Express zamiast SATA do fizycznego przesyłania dysków SSD. Łącząc dwa porty SATA i przesyłając je przez PCI Express, poprzednia prędkość SATA 6G miała zostać podwojona. Spowoduje to utworzenie połączenia PCIe x2. W przypadku PCIe 2.0 odpowiada to 1000 MB/s, a w przypadku PCIe 3.0 2000 MB/s.
Aby zachować kompatybilność SATAe w dół, złącze ma konstrukcję trzyczęściową. Do złącza można podłączyć dwa dyski twarde SATA. Szybkość transferu spada następnie do SATA. Oprócz dwóch gniazd SATA, ma miejsce na sygnały zegara PCIe i zasilacz.
Jednak odpowiednie dyski flash nigdy nie zostały ugruntowane. Głównym tego powodem jest ograniczenie do dwóch pasów PCIe. Dla porównania: dyski SSD M.2 wykorzystują do czterech linii PCIe. Dzięki PCIe 3.0 osiągają prawie 4000 MB/s.
PCIe: uniwersalny interfejs dla wielu komponentów komputera
Interfejs Peripheral Component Interconnect Express - PCI Express lub PCIe w skrócie - łączy komponenty bezpośrednio z procesorem i/lub koncentratorem I/O. Skrót PCIe jest zawsze połączony z liczbą wskazującą generację, a tym samym teoretyczną maksymalną prędkość transferu.
Jako metoda transferu szeregowego PCIe wykorzystuje tak zwane ścieżki, które można łączyć w celu zwiększenia szybkości przesyłania danych. Im wyższy numer wersji PCIe, tym wyższa prędkość transferu na linię.
Liczba pasów wymagana do idealnej kontroli zależy od danego komponentu. Wskazuje na to liczba znajdująca się po literze „x”, która charakteryzuje również różne rozmiary gniazd na płycie głównej – np. x1, x4, x8 czy x16. Szczelina x1 jest bardzo krótka, natomiast szczelina x16 jest stosunkowo długa.
Dodatkowa lektura: Najlepsze karty graficzne do gier
Szybkość transferu PCIe: Jest to kombinacja wersji PCIe i liczby linii. Na przykład w przypadku PCIe 3.0 szybkość transmisji na linię wynosi 8GT/s (gigatransferów na sekundę). Odpowiada to przepustowości 970 MB/s na linię. W przypadku PCIe 3.0 x4 teoretycznie możliwe jest 3,9 GB/s.
Jednak praktycznie użyteczna szybkość transmisji danych jest niższa. Powód: oprócz samego przesyłania danych protokoły przesyłania wykorzystują również przepustowość.
Gniazdo PEG - dodatkowe gniazdo na kartę graficzną
Energochłonne karty graficzne, takie jak pokazany tutaj Asus TUF GeForce RTX 4090, wymagają więcej mocy, niż może zapewnić gniazdo PCIe x16. Dodatkowe złącza zasilania mogą mieć teraz do 12 pinów i zapewniać kilkaset watów dodatkowej mocy – przy odpowiednio mocnym zasilaczu.
PEG oznacza PCI Express for Graphics i opisuje gniazdo na płycie głównej przeznaczone dla karty graficznej. Jest wyposażony w aż 16 linii PCIe i może zapewnić maksymalnie 75 watów mocy. Natomiast inne gniazda PCIe są ograniczone do maksymalnie 25 lub nawet 10 watów.
Ponieważ zasilanie przez samo gniazdo często nie jest wystarczające dla karty graficznej, zasilanie procesora graficznego można zwiększyć poprzez dodatkowe połączenie z zasilaczem. Złącze 6-pinowe zapewnia dodatkowe 75 W, a kabel 6- do 8-pinowy zapewnia maksymalnie dodatkowe 150 W.
W przypadku kart graficznych o wysokiej wydajności dla graczy, można również podłączyć kilka kabli 8-pinowych wymagane do pokrycia zapotrzebowania na moc.
Nvidia jest dobrym przykładem tego, jak energochłonne są obecne procesory graficzne. Od czasu serii Geforce RTX 3000 producent zdecydował się na 12-pinowe złącze zasilania, które można zaprojektować na maksymalnie 600 watów dodatkowej mocy.
Dane techniczne karty graficznej zawierają informacje o tym, które złącza zasilania są kompatybilne. Kable zazwyczaj są dołączone do zasilacza. W rzadkich przypadkach producent karty graficznej dostarcza również odpowiednie kable. Odpowiednio mocny zasilacz jest wymogiem obowiązkowym.
Elastyczne ale mylące: gniazda PCIe i przydzielanie pasów
PCI Express okazuje się w praktyce bardzo elastyczne. Na przykład każda generacja jest kompatybilna wstecz. Można zatem używać karty graficznej PCIe 4.0 na płycie głównej PCIe 3.0.
Jednak wydajność przesyłania danych spada do niższej prędkości systemu hosta. Jednocześnie kartę PCIe 1.0 można zastosować także w komputerze z wyższą wersją PCI Express. Jednak w rezultacie nie będzie działać szybciej.
Co więcej, możesz nawet elastycznie wykorzystywać sloty. Na przykład karta x1 będzie działać również w gnieździe x4. Należy jednak wziąć pod uwagę architekturę płyty głównej. Dzieje się tak dlatego, że nie każde gniazdo jest automatycznie okablowane pełnymi pasami.
Na przykład, jeśli są dwa gniazda PEG, z których jedno jest zajęte przez kartę graficzną, będzie ono wyposażone w 16 pasm. Oznacza to, że nie ma już wolnych pasów dla drugiego slotu.
Możliwe jest jednak również automatyczne przełączenie ośmiu pasów do drugiego slotu, gdy tylko zostanie w nim włożona karta. Dotyczy to również sytuacji, gdy karta nie wymaga takiej liczby pasów. Okablowanie jest na tyle różnorodne, że dopiero zapoznanie się z instrukcją płyty głównej pozwoli uzyskać informacje jak to działa w poszczególnych przypadkach.
Gniazdo PCIe na M.2 dla kompaktowych dysków półprzewodnikowych (SSD)
Format 2280 jest szeroko stosowany w przypadku dysków SSD z gniazdem M.2. W wielu przypadkach rozmiar i wersję PCIe można odczytać bezpośrednio z oznaczenia produktu - jak w przypadku tego dysku SSD Crucial z serii P3.
M.2 to specyfikacja interfejsu wywodząca się z formatu nowej generacji (NGFF). Kompaktowe gniazdo umożliwia podłączenie szczególnie małych modułów przez PCIe z maksymalnie czterema liniami.
Ponieważ pozwala to łatwo pokonać czynnik ograniczający SATA pod względem szybkości transferu, złącze M.2 szybko zyskało uznanie w przypadku wewnętrznych dysków SSD - na przykład w szczególnie płaskie notebooki (ultrabooki).
Gniazdo określa rozmiar dysku SSD M.2. Na większości płyt głównych znajdziesz złącze M.2 o identyfikatorze 2280. Oznacza ono szerokość 22 milimetrów i długość 80 milimetrów. Specyfikacja ta jest o tyle istotna, że określa nie tylko rozmiar odpowiedniej karty, ale także położenie śruby mocującej. Inne rozmiary to 2230, 2242 lub 22110, które różnią się jedynie długością.
Dyski SSD do gniazda M.2 korzystają z protokołu transferu NVMe (Non-Volatile Memory Express), który do transferu wykorzystuje PCIe. Z tego powodu nazywane są także dyskami SSD NVMe. Aby móc uruchomić komputer z dysku SSD M.2, komputer wymaga sterownika NVMe w systemie BIOS. Obecnie dzieje się tak niemal bez wyjątku. Sterowniki NVMe są również zintegrowane ze wszystkimi popularnymi systemami operacyjnymi.
Tak zwane klucze zapewniają obsługę karty w odpowiednim gnieździe M.2. Gniazda B, M lub B+M są powszechnie używane w przypadku wewnętrznych dysków SSD.
Cechy szczególne dysków SSD M.2: Gniazdo M.2 jest zarezerwowane nie tylko dla dysków SSD z kontrolerem PCIe. Istnieją również gniazda kombinowane, w których można umieścić dyski SSD SATA i sterować nimi. Gdy tylko gniazdo M.2 zostanie zajęte przez dysk SSD SATA, następuje przełączenie z PCIe na SATA.
W ten sposób przewaga szybkości PCIe zostaje utracona. Nawet czyste gniazda SATA M.2 nadal można znaleźć w starszych płytach notebooków lub w obudowach zewnętrznych dysków SSD.
Można rozpoznać, który dysk SSD M.2 jest obecny, po wycięciach na złączu modułu, zwanych „kluczami”. Zapewniają, że do gniazda można włożyć wyłącznie kompatybilne karty. Dyski SSD M.2 dla PCIe (x2 i x4) można rozpoznać po wycięciu - Key M. Warianty z dwoma wycięciami po prawej i lewej stronie (Klucze B+M) zwykle obsługują tylko PCIe x2 lub SATA.
Source: https:// www.pcworld.com/
