Perché le unità flash USB sono molto più lente degli SSD?

Da quanto ho capito, le unità flash USB e le unità a stato solido (SSD) sono basate su tecnologie simili, la memoria flash NAND .

Ma le unità flash USB sono in genere piuttosto lente, con una velocità di lettura e scrittura di 10-25 MB al secondo, mentre gli SSD sono in genere molto veloci, circa 200-600 MB al secondo.

Perché gli SSD sono molto più veloci delle unità flash USB? E perché le unità flash USB non sono più veloci di 10-25 MB al secondo?

È semplicemente che gli SSD utilizzano l'accesso parallelo alla memoria flash NAND o ci sono altri motivi?

Il parallelismo e il modo in cui il controller lo utilizza è il fattore principale. Di solito non c'è spazio per i chip NAND 8-16 discreti che potresti trovare in un SSD. I controller nella chiavetta USB di solito non sono nemmeno così complessi, per utilizzare in modo efficiente il parallelismo disponibile.

Altri fattori che contano sono la qualità del flash. Molte chiavette USB usano un flash più economico che devi leggere e scrivere più lentamente per evitare errori. Le unità USB non dispongono di un eccessivo provisioning per mantenere puliti i blocchi. E USB 2.0 è limitato a circa 35 MB / s. E molti SSD sono dotati di una grande cache RAM.

Il motivo principale di queste differenze è il prezzo. Ci sono alcuni SSD in un fattore di forma della chiavetta USB, come LaCie FastKey.

Alcuni fattori che ho visto:

• Parallelismo: gli SSD usano molti dispositivi Flash e accedono ad essi pesantemente in parallelo, pipeline e interfogliali.

• SLC vc MLC: le celle multilivello memorizzano due bit in ogni cella, ma il tempo di accesso è più lungo e le celle a livello singolo, che memorizzano un bit per cella. Inoltre, gli SLC sostengono molti più cicli di scrittura / cancellazione rispetto agli MLC. Tutte le chiavette USB e le schede SD sono MLC perché sono più economiche. Si noti che alcuni SSD "consumer", come l'X25-M di Intel, usano anche l'MLC, riservando l'SLC per le unità "enterprise", come l'X25-E.

• Algoritmi di allocazione complessi. Non solo per il livellamento dell'usura (ma anche questo è molto importante), staccano anche la cancellazione dalla scrittura, quindi quando devi scrivere, l'unità ha già diverse celle pre-cancellate pronte per essere scritte.

• Interfacce: SATA2 e ora SATA3 sono molto più veloci di USB. Non solo sul bitrate grezzo, ma hanno anche un'efficienza molto più elevata. Non raggiungi mai il 100% della velocità teorica USB, ma su SATA, SAS e IEE1394 ottieni costantemente.

• Alcuni trucchi hardware aggiuntivi; come una piccola cache di writeback supportata da batteria. Scrivi su questa piccola RAM e l'unità stessa scrive su Flash dopo aver riconosciuto la scrittura.

L'interfaccia USB è un enorme collo di bottiglia. Mi capita di possedere un disco Kanguru eFlash davvero interessante e fa una grande differenza.

Questo dispositivo ha un connettore USB e eSata. Si trasferisce a 45 MB / s sul lato USB e 90 MB / s sul lato eSata. Dallo stesso dispositivo! Questo indica davvero che USB è il fattore limitante. Come altri hanno detto però, alcune unità sono costruite in modo troppo economico anche per essere limitate dall'USB.

Le chiavette USB costano anche un po 'meno degli SSD. Questo perché usano un flash lento più economico invece del costoso veloce flash usato negli SSD.

La differenza principale è l'uso della tecnologia: SLC (cella singola), MLC (cella multipla), TLC (cella a tre livelli). Sebbene SLC sia affidabile e il più veloce, è anche limitato alla capacità massima in dimensioni GB su ciascun chip Flash. Flash più lenti Le unità che stai menzionando utilizzano MLC e quindi sono più lente, mentre la maggior parte degli SSD utilizza ancora SLC.

Una varietà di fattori può limitare le prestazioni di un'unità flash USB, che vanno dai limiti di dimensioni fisiche e prestazioni NAND al sovraccarico del protocollo USB.

• Il vincolo più significativo è probabilmente quello delle dimensioni. Le unità flash USB devono essere di dimensioni ragionevoli, quindi i produttori non possono esattamente imballare troppi chip NAND nell'unità. Gli SSD utilizzano solitamente il fattore di forma del disco rigido da 2,5 pollici, che offre ampio spazio per la NAND. (Anche il fattore di forma mSATA offre più spazio di quanto sia disponibile in un'unità flash di dimensioni ragionevoli.) Come regola generale, più chip NAND ci sono in un'unità, più veloce può essere, perché il controller può scrivere su più chip allo stesso tempo (in parallelo).

  • Samsung risolve completamente questo problema realizzando un "SSD portatile" con tecnologia SSD full-fat, con la stessa NAND premium e controller ad alte prestazioni trovati su un SSD interno "reale". Queste unità si collegano al computer tramite un cavo USB anziché direttamente in una porta USB.

  • Esistono unità flash nel tradizionale fattore di forma dello stick che utilizzano la tecnologia SSD completa. Tuttavia, la maggior parte dei consumatori non ha bisogno o non si aspettano prestazioni SSD complete da un'unità flash, limitandole a una nicchia costosa. Tali unità di solito sono anche abbastanza grandi da bloccare le porte USB adiacenti sulla maggior parte dei sistemi.

• Per ridurre i costi, le unità flash USB utilizzano in genere NAND di livello inferiore che non è veloce come i chip utilizzati negli SSD, nonché controller meno potenti. Inoltre, poiché le unità flash hanno generalmente una capacità inferiore rispetto agli SSD, c'è meno NAND rispetto alle altre parti come l'involucro dell'unità, la scheda del circuito e il controller che tende ad aumentare anche il costo per GB.

• Inoltre, il protocollo USB ha un sovraccarico relativamente elevato. Per ottenere le massime prestazioni, l'unità deve supportare UASP , che consente al sistema di inviare comandi SCSI alle unità USB. Le unità meno costose in genere supportano solo il trasporto in serie che limita ulteriormente le prestazioni. Vedi questa risposta per maggiori informazioni.