Mengapa USB flash drive jauh lebih lambat daripada solid-state drive?

66

Dari apa yang saya mengerti, USB flash drive dan solid-state drive (SSD) didasarkan pada teknologi serupa, memori flash NAND .

Tapi, USB flash drive biasanya cukup lambat, dengan kecepatan baca dan tulis 10-25 MB per detik, sedangkan SSD biasanya sangat cepat, sekitar 200-600 MB per detik.

Mengapa SSD jauh lebih cepat daripada flash drive USB? Dan mengapa USB flash drive tidak lebih cepat dari 10-25 MB per detik?

Apakah hanya karena SSD menggunakan akses paralel ke memori flash NAND atau ada alasan lain?

performance ssd usb-flash-drive storage Jonas
sumber
1
Saya membandingkan USB flash drive saya di usbflashspeed.com , dan seperti yang Anda lihat, mereka lebih cepat dari yang Anda nyatakan.
paradroid
3
Mengajukan pertanyaan, berapakah kecepatan SSD ketika Anda memasukkannya ke dalam kandang USB?
Mark Ransom
1
Jawaban di atas pada dasarnya adalah "kecepatan koneksi USB" untuk semuanya hingga dan termasuk USB-3.0.
Maarten Bodewes

Jawaban:

64

Paralelisme, dan bagaimana pengontrol memanfaatkannya adalah faktor utama. Biasanya tidak ada ruang untuk 8-16 chip NAND diskrit yang Anda temukan di SSD. Kontroler pada stik USB biasanya juga tidak serumit untuk menggunakan paralelisme yang tersedia secara efisien.

Faktor lain yang penting adalah kualitas lampu kilat. Banyak USB stick menggunakan flash yang lebih murah yang harus Anda baca dan tulis lebih lambat untuk menghindari kesalahan. Drive USB tidak memiliki terlalu banyak ketentuan untuk menjaga blok tetap bersih. Dan USB 2.0 terbatas hingga sekitar 35 MB / s. Dan banyak SSD datang dengan cache RAM yang besar.

Alasan utama perbedaan ini adalah harga. Ada beberapa SSD dalam faktor bentuk tongkat USB, seperti LaCie FastKey.

Tuan Alpha
sumber
37

Beberapa faktor yang pernah saya lihat:

  • Paralelisme: SSD menggunakan banyak perangkat Flash dan mengaksesnya secara paralel, menyalurkan dan menyatukannya.

  • SLC vc MLC: Sel Multi Level menyimpan dua bit di setiap sel, tetapi waktu akses lebih lama dan Sel Level Tunggal, yang menyimpan satu bit per sel. Selain itu, SLC menopang lebih banyak siklus tulis / hapus daripada MLC. Semua flashdisk ibu jari USB dan kartu SD MLC karena lebih murah. Perhatikan bahwa beberapa SSD 'konsumen', seperti Intel X25-M, juga menggunakan MLC, memesan SLC untuk drive 'perusahaan', seperti X25-E.

  • Algoritma alokasi yang kompleks. Tidak hanya untuk meratakan keausan (tapi itu sangat penting juga), mereka juga melepaskan penghapusan dari penulisan, jadi ketika Anda harus menulis, drive sudah memiliki beberapa sel yang telah dihapus siap untuk ditulis.

  • Antarmuka: SATA2 dan sekarang SATA3 jauh lebih cepat daripada USB. Tidak hanya pada bitrate mentah, tetapi juga memiliki efisiensi yang jauh lebih tinggi. Anda tidak pernah mencapai 100% kecepatan teoritis USB, tetapi pada SATA, SAS, dan IEE1394 Anda mendapatkannya secara konsisten.

  • Beberapa trik perangkat keras tambahan; seperti cache writeback yang didukung baterai kecil. Anda menulis ke RAM kecil ini, dan drive itu sendiri menulis ke Flash setelah mengakui menulis.

Javier
sumber
27

Antarmuka USB adalah hambatan besar. Kebetulan saya memiliki drive Kanguru eFlash yang sangat keren dan itu membuat perbedaan besar.

Perangkat ini memiliki konektor USB dan eSata. Ini transfer pada 45 MB / s di sisi USB dan 90 MB / s di sisi eSata. Dari perangkat yang sama! Ini benar-benar menunjukkan bahwa USB adalah faktor pembatas. Seperti yang dikatakan orang lain, beberapa drive yang dibangun terlalu murah untuk dibatasi oleh USB.

Itai
sumber
4

Stik USB juga harganya sedikit lebih murah dari SSD. Yang karena mereka menggunakan Flash lambat lebih murah daripada Flash cepat mahal yang digunakan dalam SSD.

geekosaurus
sumber
Dan apakah perbedaan utama antara Flash lambat yang lebih murah dibandingkan dengan Flash cepat yang mahal kecuali harganya?
Jonas
1
RAM nonvolatile yang cepat agak lebih mahal untuk dibuat; biayanya turun sedikit, tetapi tidak cukup dekat untuk digunakan dengan kunci USB murah.
geekosaur
Ya, tetapi Anda masih hanya menyebutkan harganya. Apakah mereka menggunakan teknologi yang sama? dan bagaimana mereka menjadi lebih cepat?
Jonas
2
I on; y digunakan untuk mendukung perakit chip; Saya tidak tahu bisnis mereka. Tapi saya membayangkan itu melibatkan teknologi dasar yang sama tetapi mungkin dengan bahan yang lebih eksotis; sebagai contoh yang mungkin atau mungkin tidak benar-benar relevan dalam kasus ini, substrat GaA dengan doping spesifik yang harus merupakan kepadatan spesifik dengan toleransi sangat tinggi. Anda dapat melihat detailnya, tetapi ini biasanya berarti ruang vakum dan suhu yang dikontrol dengan tepat, dan meskipun demikian hasilnya bisa sangat rendah (yaitu, hingga 70% dari bahan yang dihasilkan mungkin tidak memiliki toleransi yang diperlukan).
geekosaur
1

Perbedaan utama adalah penggunaan teknologi: SLC (Single Cell), MLC (Multi Cell), TLC (Three-level Cell). Meskipun SLC adalah yang andal dan tercepat, ia juga terbatas pada kapasitas maksimum dalam ukuran GB pada setiap Flash Chip. Lebih lambat Flash Drive yang Anda sebutkan menggunakan MLC dan karena itu lebih lambat, sedangkan mayoritas SSD masih menggunakan SLC.

Michael Einstein
sumber
1

Berbagai faktor dapat membatasi kinerja USB flash drive, mulai dari batasan ukuran fisik dan kinerja NAND hingga overhead protokol USB.

  • Kendala yang paling signifikan mungkin adalah ukuran. USB flash drive harus berukuran cukup, sehingga produsen tidak dapat mengemas terlalu banyak chip NAND ke dalam drive. SSD biasanya menggunakan faktor bentuk hard drive 2,5 inci, yang menyediakan ruang yang cukup untuk NAND. (Bahkan form factor mSATA menyediakan lebih banyak ruang daripada yang tersedia di flash drive berukuran cukup besar.) Sebagai aturan umum, semakin banyak chip NAND dalam drive, semakin cepat bisa, karena controller dapat menulis ke lebih banyak chip pada saat bersamaan (secara paralel).

    • Samsung mengatasi masalah ini sama sekali dengan membuat "SSD portabel" dengan teknologi SSD penuh lemak, dengan NAND premium yang sama dan pengontrol berkinerja tinggi yang ditemukan pada SSD internal "nyata". Drive ini terhubung ke komputer melalui kabel USB daripada langsung ke port USB.

    • Ada flash drive di stick form factor tradisional yang menggunakan teknologi SSD penuh. Namun, sebagian besar konsumen tidak memerlukan atau mengharapkan kinerja SSD penuh dari flash drive, membatasi mereka ke ceruk yang mahal. Drive seperti itu biasanya juga cukup besar untuk memblokir port USB yang berdekatan pada kebanyakan sistem.

  • Untuk mengurangi biaya, USB flash drive biasanya menggunakan NAND tingkat rendah yang tidak secepat chip yang digunakan dalam SSD, serta pengontrol yang kurang kuat. Selain itu, karena flash drive umumnya memiliki kapasitas lebih rendah dari SSD, NAND relatif lebih sedikit dibandingkan dengan bagian lain seperti casing drive, papan sirkuit, dan pengontrol yang cenderung meningkatkan biaya per GB juga.

  • Selain itu, protokol USB memiliki overhead yang relatif tinggi. Untuk mencapai kinerja maksimum, drive perlu mendukung UASP , yang memungkinkan sistem mengirim perintah SCSI ke drive USB. Drive yang lebih murah biasanya hanya mendukung Transportasi Hanya Massal yang selanjutnya membatasi kinerja. Lihat jawaban ini untuk informasi lebih lanjut.

bwDraco
sumber