리짜르도의 즐거운 인생 이야기

M.2 B+M Key M.2 SSD 장착

M.2의 정의

M.2는 PCI-SIG 및 SATA-IO 표준 조직에서 개발했으며 PCI-SIG M.2 및 SATA Rev. 3.2 사양에 
정의되었다. 원래 NGFF (Next Generation Form Factor)라고 불린 후 2013년에 공식적으로 M.2로 이름이 바뀌었다. 많은 사람들이 M.2를 여전히 NGFF로 지칭한다.
M.2 소형 Form Factor는 Wi-Fi, 블루투스, 위성 항법 장치, NFC (Near Field Communication), 
디지털 라디오, WiGig (Wireless Gigabit Alliance), WWAN (Wireless WAN) 및 
솔리드 스테이트 드라이브 (SSD)가 있다.

M.2 SSD와 mSATA SSD는 같은가?

다르다. 
M.2는 SATA 및 PCIe Storage Interface 옵션을 모두 지원하며 mSATA는 SATA 전용이다.
실제로 모양이 다르기 때문에 동일한 시스템 커넥터에 연결할 수 없다.
아래 그림은 M.2 SSD와 mSATA SSD를 비교하고 있다.

                       (좌) M.2 SSD (2280 size) (우) mSATA SSD

M.2 2280 (왼쪽)은 mSATA (오른쪽)와 모양자체가 다르다.
 호환되지 않는 소켓에 삽입되지 못하도록하는 Key (또는 Notch)에 주의해야 한다.

M.2 Form Factor를 만든 이유는?

M.2 Form Factor는 SSD를 포함한 소형 Form Factor 카드에 대한 여러 옵션을 
제공하기 위해 만들어졌다.
이전 SSD는 가장 작은 Form Factor에 대해 mSATA를 사용했지만 mSATA는 합리적인 비용으로 
1TB 용량까지 확장 할 수 없었다. 
이러한 제약사항으로 인해 mSATA의 크기와 용량이 다른 새로운 M.2 사양을 만들게 되었다.
 M.2 사양을 통해 시스템 제조업체는 필요한 경우 대용량으로 확장 할 수있는 
일반적인 소형 Form Factor를 표준화 할 수 있다.

M.2 SSD의 크기는 어떠한가?

SSD에서 광역 네트워크 (WAN) 카드에 이르기까지 다양한 유형의 M.2 카드로 인해 
여러가지 M.2 모듈 크기가 있다.
SSD 기반 M.2 모듈의 경우 가장 일반적으로 발생하는 크기는 22mm x 30mm, 22mm x 42mm, 
22mm x 60mm, 22mm x 80mm, 22mm x 110mm이다. 
첫 번째 두 자리는 너비 (모두 22mm)를 정의하고 나머지 자릿수는 길이를 30mm에서 최대 110mm까지 정의한다. 따라서 M.2 SSD 규격은 2230, 2242, 2260, 2280, 22110 가 있다.
 

M.2 SSD의 길이가 다른 이유는?

길이가 다른 M.2 SSD에는 두 가지 이유가 있다. 
길이가 다르면 여러가지 SSD 드라이브 용량을 가능하게 한다.
M.2 모듈 길이가 길수록 컨트롤러 및 DRAM 메모리 칩 외에도 더 많은 NAND 플래시 칩을 장착 할 수 있다. 
2230 및 2242 길이는 1~3개의 NAND 플래시 칩이 장착되는 반면 2280 및 22110은 
최대 8 NAND 플래시 칩이 장착될 수 있으므로 최대 M.2 Form Factor 에서 1TB SSD를 구현할 수 있다.
시스템 보드의 소켓 공간은 M.2 크기를 제한 할 수 있다.
일부 노트북은 캐싱 목적으로 M.2를 지원할 수 있지만 
2230 또는 2242 M.2 SSD만 장착할 수 있는 작은 공간만 가능하게 된다.
예를 들어, M.2 SSD가 캐시 (사용자 시스템에서 SRT (Intel® Smart Response Technology) 소프트웨어 사용) 또는 Ultrabook 또는 크롬북의 소용량 OS 부팅 드라이브로 
사용되는 경우 2242 M.2 SSD가 일반적으로 사용된다.
그러나 노트북 또는 데스크탑 컴퓨터에서 기본 드라이브로 M.2 SSD를 사용하는 경우보다 
길고 대용량의 2280 M.2 SSD를 장착하는 것이 효율성 측면에서 낫다는 것이다.

M.2 SATA와 M.2 PCIe SSD의 차이점은?

M.2는 물리적인 Form Factor이다. 
SATA 및 PCIe는 스토리지 인터페이스를 나타내며, 가장 큰 차이점은 성능과 M.2 SSD에서 사용되는 프로토콜 (언어)이다.
M.2 스펙은 SSD를위한 SATA 및 PCIe 인터페이스를 모두 수용하도록 설계되었다.
M.2 SATA SSD는 현재 SATA SSD 2.5에서 동일한 컨트롤러를 사용하며 M.2 PCIe SSD는 PCIe 프로토콜을 사용한다.
M.2 SSD는 하나의 프로토콜만 지원할 수 있지만 일부 시스템에는 SATA 또는 PCIe를 지원할 수있는 M.2 소켓이 있다.

M.2 SSD의 키(Key)가 무엇인가?

M.2 SSD의 PCB 및 소켓에 노치핀(Notch pin)을 사용함으로써 
M.2 모듈을 상대 커넥터에 쉽게 끼울 수 있으므로 호환성이 한층 강화된다.
노치핀은 A (노치가있는 핀 #8~#15)에서 M (노치가 있는 핀 #59~#66)까지의 고유Key가 있다.
일반적인 M.2 SSD Key구조에는 A Key, B Key, E Key, M Key, B+M Key가 포함된다.

                                 (좌) "M" Key M.2 SSD (우) "B+M" Key M.2 SSD

각 Key별 적용되는 제품이 다른가?

M.2 A Key는 Wi-Fi, Bluetooth, NFC 및 WiGig를 포함한 무선 연결을 사용하는 제품에 적합하다.
모듈 카드 유형에는 1630, 2230, 3030이 포함된다.
M.2 B Key는 WWAN + GNSS 또는 SSD (Solid State Storage Devices)를 사용하는 제품에 적합하다. 

모듈 카드 유형에는 3042, 2230, 2242, 2260, 2280, 22110이 포함된다.
M.2 E Key는 Wi-Fi, Bluetooth, GNSS의 NFC와 같은 무선 연결을 사용하는 제품에 적합하다.
모듈 카드 유형에는 1630, 2230, 3030이 포함된다.
M.2 M Key는 PCIe 또는 SATA 또는 SSD (Solid State Storage Devices)에서 지원하는 호스트 I / F를 사용하는 제품에 적합하다.
모듈 카드 유형에는 2242, 2260, 2280이 포함된다.

M.2 SSD의 Interface 및 Protocol

주로 M.2 SSD에서 사용되는 인터페이스와 프로토콜에는 다음과 같은 몇 가지 유형이 있다.

SATA와 PCIe는 인터페이스 규격이며, NVMe와 AHCI는 통신 프로토콜 규격이다.
M.2 SATA SSD는 기존의 SATA HDD와 형태적으로 다르며 M.2 포트에 연결되지만 동일한 인터페이스를 사용하며 600MB/s로 제한된다.
M.2 PCIe SSD는 M.2 슬롯을 통해 PCI Express 레인을 사용하여 컴퓨터에 연결되어 향상된 성능을 제공한다. 속도는 2.0X2 Lane에서 800MB/s를 낸다.

M.2 PCIe SSD는 AHCI 및 NVMe라는 두 가지 통신 프로토콜을 사용한다.
AHCI PCIe SSD는 SATA 지원 시스템에 대한 역호환성을 제공하지만  기존 레거시 HDD용으로 
설계된 AHCI로 인해 효율성이 제한적이다.
NVMe PCIe SSD는 인터페이스가 고속 플래시 스토리지용으로 설계 되었기 때문에 성능이 매우 뛰어나다. 속도는 읽기가 3,500MB/s 이며 쓰기는 2,100MB/s 이다.
M.2 PCIe NVMe SSD는 기존 SSD보다 몇 배나 빠른 전송 속도를 자랑하며 이전 인터페이스에서 제공되는 단일 대기열 대신 수천 개의 처리 대기열을 갖추고 있다.
즉, AHCI(Advanced Host Controller Interface)는 기존 기계적인 HDD와 컴퓨터와의 연결 프로토콜인 반면 NVMe(Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification)는 SSD 형태의 저장장치와의 프로토콜이다.
  

컴퓨터 네트워크에 꼭 필요한 프로토콜 알아보기

컴퓨터 네트워크나 정보 통신에서는 '프로토콜' 이라는 말을 자주 사용한다.

 대표적인 프로토콜로는 인터넷에서도 이용하고 있는 IP, TCP, HTTP를 들 수 있다.

이 밖에도 LAN에서 주로 사용하고 있는 IPX/SPX와 같은 프로토콜도 있다.

다양한 프로토콜을 체계적으로 한데 모든 것을 '네트워크 아키텍처'라고 하는데,

'TCP/IP'도 IP, TCP, HTTP 등의 프로토콜의 집합체이다.

현재는 많은 기기에서 TCP/IP를 이용할 수 있지만, Novel 사의 IPX/SPX, 

현 Apple 사의 컴퓨터에서 사용되던 AppleTalk, IBM 사가 개발한 대규모 네트워크 등에서

이용되는 SNA, 구 DEC 사가 개발한 DECnet 등과 같이 TCP/IP 이외의 

네트워크 아키텍처를 이용한 기기 및 환경도 있다.

[다양한 네트워크 아키텍처와 프로토콜]

▶ 프로토콜이 필요한 이유 ◀

보통 우리가 전자메일을 보낼 때나 홈페이지에서 정보를 수집할 때에는 프로토콜에 대해 의식할 필요가 없다.

프로토콜을 의식해야 할 때에는 컴퓨터를 네트워크에 연결하여 네트워크를 설정할 때 정도일 것이다.

설정이 끝난 후에 네트워크에 연결할 수 있게 되면 프로토콜에 대해서는 잊어버린다.

애플리케이션 프로그램의 사용법만 알고 있으면 네트워크를 이용할 수 있기 때문이다.

하지만 네트워크를 이용한 커뮤니케이션을 하기 위해서는 프로토콜의 존재에 대해 알고 있어야 한다.

프로토콜은 컴퓨터와 컴퓨터가 네트워크를 이용하여 통신하기 위해 정해 놓은 '약속'이라고 할 수 있다.

제조업체나 CPU, OS가 다른 컴퓨터끼리도 동일한 프로토콜을 사용하면 서로 통신 할 수 있다.

이와 반대로 동일한 프로토콜을 사용하지 않으면 서로 통신할 수 없다.

프로토콜에는 몇 가지 종류가 있는데, 각 사양이 명확이 정해져 있다.

컴퓨터끼리 서로 통신하기 위해서는 양쪽이 모두 동일한 프로토콜을 이해하고 처리할 수 있어야 한다.

▶ 컴퓨터에서 본 프로토콜 ◀

사람은 지능, 응용력, 이해력을 지니고 있으므로 어느 정도 규칙에서 벗어나거나 갑자기 규칙을 변경, 

확장하더라도 의사소통을 할 수 있다.

그러나 컴퓨터 통신의 경우는 그렇지 못하다. 컴퓨터는 사람과 같은 지능, 응용력, 이해력을 갖고 있지 

않기 때문에 커넥터의 모양과 같은 물리적인 레벨부터 애플리케이션의 종류와 같은 소프트웨어 레벨에 

이르기까지 다양한 부분에 대해 분명한 약속을 정해 놓고, 그것을 서로 지켜야 정상적으로 통신 할 수 있다. 

그리고 양쪽 컴퓨터에 통신에 필요한 최소한의 기능이 모두 프로그래밍되어 있어야 한다.

보통 사람은 특별한 의식 없이 말을 해도, 대부분의 경우 상대방의 오해를 사지 않고 의사를 전달할 수 있다.

설령 대화 도중에 말을 놓치더라도 전후 문맥으로 의미를 유추하여 상대가 

무슨 말을 하려는 것인지 이해할 수 있다.

하지만 컴퓨터의 경우는 그렇지 않다. 

프로그램이나 소프트웨어를 작성할때 도중에 장애가 발생하면 어떻게 처리할 것인지 등과 같이 통신 중에 

일어날 수 있는 다양한 문제까지도 미리 예상해두어야 한다. 그리고 실제로 장애가 발생한 경우에는 

통신하고 있는 컴퓨터끼리 서로 적절한 처리를 하도록 기기나 프로그램을 작성해야 한다.

이렇게 컴퓨터 통신에서는 컴퓨터끼리 약속을 자세하게 정한 후, 

이를 지키는 것이 중요한데, 이러한 약속을 '프로토콜' 이라고 한다.