Чому флешки USB настільки повільніше, ніж твердотілі накопичувачі?

Як я розумію, флеш-накопичувачі USB та твердотільні накопичувачі (SSD) базуються на подібних технологіях, флеш-пам'яті NAND .

Але флеш-накопичувачі USB, як правило, досить повільні, зі швидкістю читання і запису 10-25 Мб в секунду, в той час як SSD-диски зазвичай дуже швидкі, близько 200-600 МБ в секунду.

Чому SSD-диски настільки швидші, ніж USB-флешки? І чому флешки USB не швидше 10-25 Мб в секунду?

Це просто, що SSD використовують паралельний доступ до флеш-пам'яті NAND або є інші причини?

Паралелізм і те, як контролер використовує його, є головним фактором. Зазвичай не вистачає місця для 8-16 дискретних NAND-чіпів, які ви знайдете на SSD. Контролери в USB-накопичувачі, як правило, також не такі складні, щоб ефективно використовувати наявний паралелізм.

Інші важливі фактори - це якість спалаху. Багато USB-накопичувачів використовують дешевший флеш, який потрібно читати та писати повільніше, щоб уникнути помилок. На USB-накопичувачах немає багато надмірних резервів, щоб забезпечити чисті блоки навколо. А USB 2.0 обмежений приблизно 35 Мб / с. І багато SSD поставляються з великим кешем оперативної пам'яті.

Основна причина цих відмінностей - ціна. Є декілька SSD-дисків у форматі USB-накопичувача, наприклад, LaCie FastKey.

Я бачив деякі фактори:

• Паралелізм: SSD використовує багато флеш-пристроїв та отримує доступ до них сильно паралельно, конвеєруючи та переплітаючи їх.

• SLC vc MLC: Багаторівневі клітини зберігають по два біти в кожній комірці, але час доступу довший і однорівневі клітини, які зберігають один біт на комірку. Крім того, SLC підтримують набагато більше циклів запису / стирання, ніж MLC. Усі флеш-накопичувачі USB та SD-карт є MLC, оскільки вони дешевші. Зауважте, що деякі «споживчі» SSD, такі як Intel X25-M, також використовують MLC, зберігаючи SLC для «корпоративних» накопичувачів, як X25-E.

• Алгоритми складного розподілу. Не тільки для вирівнювання зносу (але це теж дуже важливо), вони також відокремлюють стирання від написання, тому коли вам доведеться писати, на накопичувачі вже є кілька попередньо стертих комірок, готових до запису.

• Інтерфейси: SATA2 і тепер SATA3 набагато швидше, ніж USB. Не тільки на сирому бітрейті, але і мають набагато більшу ефективність. Ви ніколи не досягаєте 100% теоретичної швидкості USB, але на SATA, SAS та IEE1394 ви отримуєте це послідовно.

• Деякі додаткові апаратні хитрощі; як невеликий кеш резервного копіювання, що підтримується батареєю. Ви пишете в цю невелику оперативну пам’ять, а сам накопичувач записує на Flash після підтвердження запису.

Інтерфейс USB - це величезне вузьке місце. Я, мабуть, володію дійсно крутим приводом EFlash Kanguru, і це робить величезну зміну.

Цей пристрій має USB та роз'єм eSata. Він передає зі швидкістю 45 Мб / с на стороні USB та 90 МБ / с на стороні eSata. З того ж пристрою! Це справді вказує на те, що USB є обмежуючим фактором. Як вже говорили інші, деякі диски вбудовані занадто дешево, щоб навіть бути обмеженими USB.

USB-накопичувачі також коштують зовсім трохи менше, ніж SSD. Це тому, що вони використовують дешевший повільний Flash замість дорогого швидкого Flash, який використовується на SSD.

Основна відмінність полягає у використанні технології: SLC (Single Cell), MLC (Multi Cell), TLC (Three-Level Cell). Хоча SLC є надійним і найшвидшим, він також обмежений максимальною ємністю у ГБ на кожному Flash Chip. Повільніші флешки, які ви згадуєте, використовують MLC і тому є повільнішими, тоді як більшість SSD все ще використовують SLC.

Різноманітні фактори можуть обмежувати продуктивність флеш-пам’яті USB, починаючи від обмеження фізичного розміру та продуктивності NAND до накладних витрат на протокол USB.

• Найбільш суттєвим обмеженням, мабуть, є розмір. USB-флеш-пам’ятки мають бути досить розумними, тому виробники не можуть точно запакувати занадто багато мікросхем NAND. SSD зазвичай використовують 2,5-дюймовий форм-фактор жорсткого диска, що забезпечує достатньо місця для NAND. (Навіть форм-фактор mSATA забезпечує більше місця, ніж доступний на флешці з розумним розміром.) Як правило, чим більше мікросхем NAND в диску, тим швидше це може бути, тому що контролер може записувати на більше чіпів одночасно (паралельно).

  • Samsung взагалі долає цю проблему, роблячи «портативний SSD» з повножирною SSD технологією, з тим же преміальним NAND та високоефективним контролером, який можна знайти на «справжньому» внутрішньому SSD. Ці накопичувачі підключаються до комп'ютера за допомогою кабелю USB, а не безпосередньо через USB-порт.

  • Є традиційні флеш-накопичувачі, які використовують повну SSD технологію. Однак більшість споживачів не потребують або сподіваються на повну продуктивність SSD від флешки, обмежуючи їх дорогою нішею. Такі накопичувачі, як правило, також досить великі, щоб блокувати сусідні порти USB у більшості систем.

• Щоб знизити вартість, флеш-накопичувачі USB зазвичай використовують NAND низького класу, який не такий швидкий, як мікросхеми, що використовуються на SSD, а також менш потужні контролери. Крім того, оскільки флешки, як правило, мають меншу ємність, ніж SSD, там менше NAND щодо інших частин, таких як корпус накопичувача, плата та контролер, що також має тенденцію до збільшення вартості за ГБ.

• Крім того, протокол USB має відносно високі накладні витрати. Для досягнення максимальної продуктивності накопичувач повинен підтримувати UASP , який дозволяє системі надсилати SCSI команди на USB-накопичувачі. Менш дорогі диски, як правило, підтримують лише розсипний транспорт, що ще більше обмежує продуктивність. Дивіться цю відповідь для отримання додаткової інформації.