Por que as unidades flash USB são muito mais lentas que as unidades de estado sólido?

Question

Pelo que entendi, pen drives USB e discos de estado sólido (SSDs) são baseados em tecnologias similares, memória flash NAND .

Mas, as unidades flash USB geralmente são muito lentas, com velocidade de leitura e gravação de 10 a 25 MB por segundo, enquanto as SSDs geralmente são muito rápidas, cerca de 200 a 600 MB por segundo.

Por que os SSDs são muito mais rápidos que os flash drives USB? E por que as unidades flash USB não são mais rápidas que 10-25 MB por segundo?

É simplesmente que os SSDs usam acesso paralelo à memória flash NAND ou existem outras razões?

    

Answer 1

Paralelismo e como o controlador faz uso dele é o fator principal. Normalmente não há espaço para os 8-16 chips NAND discretos que você encontraria em um SSD. Os controladores no pendrive normalmente também não são tão complexos, para usar eficientemente o paralelismo disponível.

Outros fatores importantes são a qualidade do flash. Muitas varas USB usam flash mais barato que você tem que ler e escrever mais devagar para evitar erros. As unidades USB não têm muito provisionamento excessivo para ajudar a manter os blocos limpos ao redor. E o USB 2.0 está limitado a cerca de 35 MB / s. E muitos SSDs vêm com um grande cache de RAM.

A principal razão para essas diferenças é o preço. Existem alguns SSDs num formato USB, como o LaCie FastKey.

    

Answer 2

Alguns fatores que já vi:

• Paralelismo: Os SSDs usam muitos dispositivos Flash e os acessam muito em paralelo, pipelining e intercalando-os.

• MLC SLC vc: As células Multi Level armazenam dois bits em cada célula, mas o tempo de acesso é maior e as células Single Level, que armazenam um bit por célula. Além disso, os SLCs mantêm muito mais ciclos de gravação / apagamento do que os MLCs. Todas as flashdrives USB e cartões SD são MLC porque é mais barato. Observe que alguns SSDs de 'consumidor', como o X25-M da Intel, também usam o MLC, reservando o SLC para drives 'corporativos', como o X25-E.

• Algoritmos de alocação complexa. Não apenas para nivelamento de desgaste (mas isso também é muito importante), eles também separam o apagamento da escrita, então quando você tem que escrever, a unidade já tem várias células pré-apagadas prontas para serem escritas.

• Interfaces: SATA2 e agora SATA3 são um lote mais rápido que o USB. Não apenas na taxa de bits bruta, mas também tem uma eficiência muito maior. Você nunca atinge 100% da velocidade teórica do USB, mas no SATA, SAS e IEE1394 você obtém consistentemente.

• Alguns truques extras de hardware; como um pequeno cache de writeback com bateria. Você escreve para essa pequena RAM, e a própria unidade grava no Flash após reconhecendo a gravação.

Answer 3

A interface USB é um enorme gargalo. Por acaso eu possuo um drive Kanguru eFlash muito legal e isso faz uma grande diferença.

Este dispositivo tem um conector USB e um eSata. Transfere a 45 MB / s no lado USB e 90 MB / s no lado eSata. Do mesmo dispositivo! Isso realmente indica que o USB é o fator limitante. Como outros já disseram, algumas unidades são muito baratas para serem limitadas pelo USB.

    

Answer 4

Os cartões USB também custam um pouco menos que os SSDs. O que é porque eles usam Flash lento mais barato em vez do Flash rápido caro usado em SSDs.

    

Answer 5

Diferença primária é o uso de tecnologia: SLC (Single Cell), MLC (Multi Cell), TLC (Three-level Cell). Enquanto o SLC é confiável e rápido, ele também é limitado à capacidade máxima em tamanhos GB em cada chip Flash. Os Flash Drives mais lentos que você mencionou usam o MLC e, portanto, são mais lentos, enquanto a maioria dos SSD ainda está usando o SLC.

    

Answer 6

Uma variedade de fatores pode limitar o desempenho de uma unidade flash USB, variando de restrições de tamanho físico e desempenho NAND à sobrecarga do protocolo USB.

• A restrição mais significativa é provavelmente a do tamanho. Unidades flash USB precisam ter tamanho razoável, então os fabricantes não podem empacotar muitos chips NAND no drive. Os SSDs geralmente usam o fator de forma de disco rígido de 2,5 polegadas, que oferece amplo espaço para NAND. (Até mesmo o formato mSATA fornece mais espaço do que o disponível em uma unidade flash de tamanho razoável.) Como regra geral, quanto mais chips NAND existirem em uma unidade, mais rápido ela poderá ser, porque o controlador pode gravar em mais chips. ao mesmo tempo (em paralelo).

  A Samsung contorna este problema fazendo um "SSD portátil" com tecnologia SSD completa, com o mesmo NAND premium e controlador de alto desempenho encontrado em um SSD interno "real". Essas unidades se conectam ao computador por meio de um cabo USB em vez de diretamente em uma porta USB.

  • Existem unidades flash no formato de bastão tradicional que usam tecnologia SSD completa. No entanto, a maioria dos consumidores não precisa ou espera um desempenho total de SSDs de uma unidade flash, limitando-os a um nicho caro. Essas unidades geralmente também são grandes o suficiente para bloquear portas USB adjacentes na maioria dos sistemas.

• Para reduzir o custo, as unidades flash USB normalmente usam NAND de baixo grau que não é tão rápido quanto os chips usados em SSDs, bem como controladores menos potentes. Além disso, como os flash drives geralmente têm capacidade menor que os SSDs, há menos NAND em relação às outras partes, como o revestimento da unidade, a placa de circuito e o controlador, o que tende a aumentar o custo por GB também.

• Além disso, o protocolo USB tem uma sobrecarga relativamente alta. Para obter o máximo desempenho, a unidade precisa oferecer suporte a UASP , que permite ao sistema enviar comandos SCSI para unidades USB. Unidades menos dispendiosas geralmente suportam apenas o transporte somente em massa, o que limita ainda mais o desempenho. Veja esta resposta para mais informações.