Почему флешки намного медленнее, чем твердотельные накопители?

Из того, что я понимаю, флэш-накопители USB и твердотельные накопители (SSD) основаны на аналогичных технологиях флэш-памяти NAND .

Но флеш-накопители USB обычно довольно медленные, со скоростью чтения и записи 10-25 МБ в секунду, а твердотельные накопители обычно очень быстрые, около 200-600 МБ в секунду.

Почему твердотельные накопители намного быстрее USB-накопителей? И почему флешки не работают быстрее 10-25 МБ в секунду?

Просто SSD использует параллельный доступ к флэш-памяти NAND или есть другие причины?

Параллелизм и то, как контроллер его использует, является основным фактором. Обычно нет места для 8-16 дискретных чипов NAND, которые можно найти в SSD. Контроллеры на USB-накопителе обычно не так сложны, чтобы эффективно использовать доступный параллелизм.

Другими важными факторами являются качество вспышки. Многие USB-накопители используют более дешевую флэш-память, которую вы должны читать и писать медленнее, чтобы избежать ошибок. USB-накопители не имеют чрезмерного выделения ресурсов, чтобы содержать в чистоте блоки. А USB 2.0 ограничен до 35 МБ / с. И многие SSD поставляются с большим кешем RAM.

Основной причиной этих различий является цена. В форм-факторе USB-накопителя есть несколько твердотельных накопителей, например, LaCie FastKey.

Некоторые факторы, которые я видел:

• Параллелизм: SSD используют много флэш-устройств и имеют большой параллельный доступ к ним, конвейерную передачу и чередование.

• SLC vc MLC: многоуровневые ячейки хранят два бита в каждой ячейке, но время доступа больше и одноуровневые ячейки, которые хранят один бит на ячейку. Кроме того, SLC выдерживают намного больше циклов записи / стирания, чем MLC. Все флэш-накопители USB и SD-карты являются MLC, потому что это дешевле. Обратите внимание, что некоторые «потребительские» твердотельные накопители, такие как Intel X25-M, также используют MLC, резервируя SLC для «корпоративных» накопителей, таких как X25-E.

• Сложные алгоритмы размещения. Не только для выравнивания износа (но это также очень важно), они также отделяют стирание от записи, поэтому, когда вам нужно записать, накопитель уже имеет несколько предварительно стертых ячеек, готовых к записи.

• Интерфейсы: SATA2 и теперь SATA3 намного быстрее, чем USB. Не только на сырой битрейт, но и имеют гораздо более высокую эффективность. Вы никогда не достигнете 100% теоретической скорости USB, но на SATA, SAS и IEE1394 вы получите ее последовательно.

• Некоторые дополнительные аппаратные хитрости; как маленький кэш обратной записи с батарейным питанием. Вы записываете в эту небольшую оперативную память, а сам привод записывает во Flash после подтверждения записи.

Интерфейс USB является огромным узким местом. У меня есть действительно крутой привод Kanguru eFlash, и это имеет огромное значение.

Это устройство имеет разъем USB и eSata. Скорость передачи данных составляет 45 МБ / с на стороне USB и 90 МБ / с на стороне eSata. С того же устройства! Это действительно указывает на то, что USB является ограничивающим фактором. Однако, как уже говорили другие, некоторые накопители слишком дешевы, чтобы их можно было ограничить даже USB.

Флешки также стоят немного дешевле, чем SSD. Это потому, что они используют более дешевую медленную Flash вместо дорогой быстрой Flash, используемой в SSD.

Основным отличием является использование технологии: SLC (Single Cell), MLC (Multi Cell), TLC (трехуровневая ячейка). Несмотря на то, что SLC является надежным и самым быстрым, он также ограничен максимальной емкостью в ГБ для каждого флэш-чипа. Более медленные флеш-накопители, о которых вы упоминаете, используют MLC и, следовательно, работают медленнее, тогда как большинство SSD все еще используют SLC.

Разнообразие факторов может ограничивать производительность флэш-накопителя USB, начиная от ограничений по физическому размеру и производительности NAND до накладных расходов по протоколу USB.

• Наиболее существенным ограничением, вероятно, является размер. Флэш-накопители USB должны быть разумного размера, поэтому производители не могут точно упаковать слишком много чипов NAND в накопитель. SSD обычно используют форм-фактор 2,5-дюймового жесткого диска, который обеспечивает достаточно места для NAND. (Даже форм-фактор mSATA обеспечивает больше места, чем доступно на флэш-накопителе разумного размера.) Как правило, чем больше чипов NAND в накопителе, тем быстрее он может быть, поскольку контроллер может записывать больше чипов. одновременно (параллельно).

  • Samsung полностью решает эту проблему, создавая «портативный SSD» с полной технологией SSD, с тем же премиальным NAND и высокопроизводительным контроллером, что и на «реальном» внутреннем SSD. Эти диски подключаются к компьютеру через USB-кабель, а не напрямую через USB-порт.

  • Существуют флешки в традиционном форм-факторе флешки, в которых используется полная технология SSD. Однако большинство потребителей не нуждаются или не ожидают полной производительности SSD от флэш-накопителя, ограничивая их дорогой нишей. Такие накопители обычно также достаточно велики, чтобы блокировать смежные порты USB в большинстве систем.

• Чтобы снизить стоимость, флеш-накопители USB обычно используют NAND более низкого качества, который не так быстр, как чипы, используемые в твердотельных накопителях, а также менее мощные контроллеры. Кроме того, поскольку флэш-накопители, как правило, имеют меньшую емкость, чем твердотельные накопители, NAND меньше по сравнению с другими частями, такими как корпус, печатная плата и контроллер, что также приводит к увеличению стоимости за ГБ.

• Кроме того, протокол USB имеет относительно высокие издержки. Для достижения максимальной производительности накопитель должен поддерживать UASP , что позволяет системе отправлять команды SCSI на накопители USB. Менее дорогие накопители обычно поддерживают только Bulk-Only Transport, что еще больше ограничивает производительность. Смотрите этот ответ для получения дополнительной информации.