Dlaczego dyski flash USB są o wiele wolniejsze niż dyski półprzewodnikowe?

Z tego, co rozumiem, dyski flash USB i dyski półprzewodnikowe (SSD) są oparte na podobnych technologiach, pamięci flash NAND .

Ale dyski flash USB są zwykle dość wolne, z szybkością odczytu i zapisu 10-25 MB na sekundę, podczas gdy dyski SSD są zwykle bardzo szybkie, około 200-600 MB na sekundę.

Dlaczego dyski SSD są o wiele szybsze niż dyski flash USB? A dlaczego dyski flash USB nie są szybsze niż 10-25 MB na sekundę?

Czy po prostu dyski SSD korzystają z równoległego dostępu do pamięci flash NAND, czy istnieją inne powody?

Głównym czynnikiem jest równoległość i sposób, w jaki kontroler z niej korzysta. Zwykle nie ma miejsca na dyskretne układy NAND 8-16, które można znaleźć na dyskach SSD. Kontrolery w pamięci USB zwykle nie są tak skomplikowane, aby efektywnie wykorzystać dostępną równoległość.

Inne ważne czynniki to jakość lampy błyskowej. Wiele pamięci USB korzysta z tańszej pamięci flash, którą należy odczytywać i zapisywać wolniej, aby uniknąć błędów. Dyski USB nie mają zbyt dużej rezerwy, aby utrzymać czyste bloki. A USB 2.0 jest ograniczony do około 35 MB / s. Wiele dysków SSD ma dużą pamięć podręczną RAM.

Główną przyczyną tych różnic jest cena. Niektóre dyski SSD mają postać pamięci USB, np. LaCie FastKey.

Niektóre czynniki, które widziałem:

• Równoległość: dyski SSD korzystają z wielu urządzeń Flash i mają do nich duży dostęp równolegle, potokując je i przeplatając.

• SLC vc MLC: Komórki wielopoziomowe przechowują dwa bity w każdej komórce, ale czas dostępu jest dłuższy i komórki jednopoziomowe, które przechowują jeden bit na komórkę. Poza tym SLC wytrzymują o wiele więcej cykli zapisu / kasowania niż MLC. Wszystkie pamięci flash USB i karty SD są MLC, ponieważ jest tańsze. Zauważ, że niektóre „konsumenckie” dyski SSD, takie jak Intel X25-M, również używają MLC, rezerwując SLC na dyski „korporacyjne”, takie jak X25-E.

• Złożone algorytmy alokacji. Nie tylko do wyrównywania zużycia (ale to również bardzo ważne), usuwają również wymazywanie z zapisu, więc gdy trzeba pisać, dysk ma już kilka wstępnie wymazanych komórek gotowych do zapisu.

• Interfejsy: SATA2, a teraz SATA3 są znacznie szybsze niż USB. Nie tylko na surowej przepływności, ale także mają znacznie wyższą wydajność. Nigdy nie osiągasz 100% teoretycznej prędkości USB, ale na SATA, SAS i IEE1394 konsekwentnie.

• Niektóre dodatkowe sztuczki sprzętowe; jak mała pamięć podręczna zapisu z podtrzymaniem bateryjnym. Piszesz do tej małej pamięci RAM, a sam dysk zapisuje do Flasha po potwierdzeniu zapisu.

Interfejs USB stanowi ogromne wąskie gardło. Zdarza mi się mieć naprawdę fajny dysk Kanguru eFlash i robi to ogromną różnicę.

To urządzenie ma złącze USB i złącze eSata. Przesyła z prędkością 45 MB / s po stronie USB i 90 MB / s po stronie eSata. Z tego samego urządzenia! To naprawdę wskazuje, że USB jest czynnikiem ograniczającym. Jednak, jak powiedzieli inni, niektóre dyski są zbudowane zbyt tanio, aby można je było nawet ograniczyć przez USB.

Pamięci USB również kosztują nieco mniej niż dyski SSD. A to dlatego, że używają tańszego wolnego Flasha zamiast drogiego szybkiego Flasha używanego w dyskach SSD.

Podstawową różnicą jest zastosowanie technologii: SLC (Single Cell), MLC (Multi Cell), TLC (Three-level Cell). Chociaż SLC jest niezawodny i najszybszy, jest również ograniczony do maksymalnej pojemności w rozmiarach GB na każdym układzie Flash. Wolniejsze dyski flash, o których mówisz, używają MLC i dlatego są wolniejsze, podczas gdy większość dysków SSD nadal korzysta z SLC.

Różnorodność czynników może ograniczać wydajność dysku flash USB, od fizycznych ograniczeń wielkości i wydajności NAND po obciążenie protokołu USB.

• Najbardziej znaczącym ograniczeniem jest prawdopodobnie rozmiar. Pamięci flash USB muszą mieć rozsądne rozmiary, aby producenci nie mogli dokładnie zapakować zbyt wielu układów NAND do napędu. Dyski SSD zwykle wykorzystują 2,5-calowy dysk twardy, który zapewnia dużo miejsca dla NAND. (Nawet współczynnik kształtu mSATA zapewnia więcej miejsca niż jest dostępne na dysku flash o rozsądnej wielkości.) Zasadniczo im więcej układów NAND znajduje się w napędzie, tym szybciej może być, ponieważ kontroler może zapisywać na większej liczbie układów w tym samym czasie (równolegle).

  • Samsung całkowicie rozwiązuje ten problem, tworząc „przenośny dysk SSD” z pełnotłustą technologią SSD, z tym samym NAND premium i wydajnym kontrolerem, który można znaleźć na „prawdziwym” wewnętrznym dysku SSD. Napędy te łączą się z komputerem za pomocą kabla USB, a nie bezpośrednio do portu USB.

  • Istnieją dyski flash w tradycyjnym formacie stick, które wykorzystują pełną technologię SSD. Jednak większość konsumentów nie potrzebuje lub nie oczekuje pełnej wydajności dysku SSD z dysku flash, co ogranicza ich do drogiej niszy. Takie dyski są zwykle wystarczająco duże, aby blokować sąsiednie porty USB w większości systemów.

• Aby obniżyć koszty, dyski flash USB zwykle używają NAND niższej jakości, który nie jest tak szybki jak układy używane w dyskach SSD, a także mniej wydajnych kontrolerów. Ponadto, ponieważ dyski flash mają zwykle mniejszą pojemność niż dyski SSD, jest mniej NAND w porównaniu z innymi częściami, takimi jak obudowa napędu, płytka drukowana i kontroler, co również ma tendencję do zwiększania kosztu za GB.

• Ponadto protokół USB ma stosunkowo wysoki narzut. Aby osiągnąć maksymalną wydajność, napęd musi obsługiwać UASP , co pozwala systemowi wysyłać polecenia SCSI na napędy USB. Tańsze dyski zazwyczaj obsługują wyłącznie transport wyłącznie luzem, co dodatkowo ogranicza wydajność. Zobacz tę odpowiedź, aby uzyskać więcej informacji.