¿Por qué las unidades flash USB son mucho más lentas que las unidades de estado sólido?

Por lo que entiendo, las unidades flash USB y las unidades de estado sólido (SSD) se basan en tecnologías similares, la memoria flash NAND .

Pero, las unidades flash USB suelen ser bastante lentas, con una velocidad de lectura y escritura de 10-25 MB por segundo, mientras que las unidades SSD suelen ser muy rápidas, alrededor de 200-600 MB por segundo.

¿Por qué los SSD son mucho más rápidos que las unidades flash USB? ¿Y por qué las unidades flash USB no son más rápidas que 10-25 MB por segundo?

¿Es simplemente que los SSD usan acceso paralelo a la memoria flash NAND o hay otras razones?

El factor principal es el paralelismo y cómo lo utiliza el controlador. Por lo general, no hay espacio para los chips NAND discretos 8-16 que encontraría en un SSD. Los controladores en la memoria USB generalmente tampoco son tan complejos, como para hacer uso eficiente del paralelismo disponible.

Otros factores importantes son la calidad del flash. Muchas memorias USB usan un flash más barato que debe leer y escribir más lentamente para evitar errores. Las unidades USB no tienen un exceso de aprovisionamiento para ayudar a mantener limpios los bloques. Y USB 2.0 está limitado a alrededor de 35 MB / s. Y muchos SSD vienen con una gran memoria caché RAM.

La razón principal de estas diferencias es el precio. Hay algunos SSD en un factor de forma de memoria USB, como LaCie FastKey.

Algunos factores que he visto:

• Paralelismo: los SSD utilizan muchos dispositivos Flash y acceden a ellos en gran medida en paralelo, canalizándolos e intercalando.

• SLC vc MLC: las celdas de niveles múltiples almacenan dos bits en cada celda, pero el tiempo de acceso es más largo y las celdas de nivel único, que almacenan un bit por celda. Además, los SLC mantienen muchos más ciclos de escritura / borrado que los MLC. Todas las unidades flash USB y tarjetas SD son MLC porque es más barato. Tenga en cuenta que algunos SSD 'de consumo', como el X25-M de Intel, también usan MLC, reservando SLC para unidades 'empresariales', como el X25-E.

• Algoritmos de asignación complejos. No solo para nivelar el desgaste (sino que también es muy importante), también separan el borrado de la escritura, por lo que cuando tiene que escribir, la unidad ya tiene varias celdas previamente borradas listas para ser escritas.

• Interfaces: SATA2 y ahora SATA3 son mucho más rápidos que USB. No solo en bitrate crudo, sino que también tiene una eficiencia mucho mayor. Nunca alcanza el 100% de la velocidad teórica del USB, pero en SATA, SAS e IEE1394 lo obtiene de manera consistente.

• Algunos trucos de hardware extra; como un pequeño caché de reescritura respaldado por batería. Escribe en esta pequeña RAM y la unidad en sí escribe en Flash después de reconocer la escritura.

La interfaz USB es un gran cuello de botella. Tengo una unidad Kanguru eFlash realmente genial y hace una gran diferencia.

Este dispositivo tiene un conector USB y eSata. Se transfiere a 45 MB / s en el lado USB y 90 MB / s en el lado eSata. Desde el mismo dispositivo! Esto realmente apunta a que el USB es el factor limitante. Sin embargo, como han dicho otros, algunas unidades están construidas de manera demasiado económica como para ser limitadas por USB.

Las memorias USB también cuestan un poco menos que las SSD. Esto se debe a que usan Flash lento más barato en lugar del Flash rápido y costoso que se usa en las SSD.

La principal diferencia es el uso de tecnología: SLC (Single Cell), MLC (Multi Cell), TLC (Three-level Cell). Si bien SLC es el confiable y el más rápido, también está limitado a la capacidad máxima en tamaños de GB en cada Chip Flash. Las unidades Flash más lentas que está mencionando usan MLC y, por lo tanto, son más lentas, mientras que la mayoría de los SSD todavía usan SLC.

Una variedad de factores puede limitar el rendimiento de una unidad flash USB, desde limitaciones de tamaño físico y rendimiento NAND hasta sobrecarga del protocolo USB.

• La restricción más significativa es probablemente la del tamaño. Las unidades flash USB deben tener un tamaño razonable, por lo que los fabricantes no pueden empacar exactamente demasiados chips NAND en la unidad. Los SSD generalmente usan el factor de forma del disco duro de 2.5 pulgadas, que proporciona un amplio espacio para NAND. (Incluso el factor de forma mSATA proporciona más espacio del que está disponible en una unidad flash de tamaño razonable). Como regla general, cuantos más chips NAND haya en una unidad, más rápido puede ser, porque el controlador puede escribir en más chips. al mismo tiempo (en paralelo).

  • Samsung soluciona este problema por completo al hacer un "SSD portátil" con tecnología SSD completa, con el mismo controlador premium NAND y de alto rendimiento que se encuentra en un SSD interno "real". Estas unidades se conectan a la computadora a través de un cable USB en lugar de directamente a un puerto USB.

  • Hay unidades flash en el factor de forma de palo tradicional que utilizan la tecnología SSD completa. Sin embargo, la mayoría de los consumidores no necesitan o esperan un rendimiento SSD completo de una unidad flash, lo que los limita a un nicho costoso. Dichas unidades suelen ser lo suficientemente grandes como para bloquear los puertos USB adyacentes en la mayoría de los sistemas.

• Para reducir el costo, las unidades flash USB generalmente usan NAND de menor grado que no es tan rápido como los chips utilizados en las unidades SSD, así como los controladores menos potentes. Además, debido a que las unidades flash generalmente tienen una capacidad menor que las SSD, hay menos NAND en relación con las otras partes, como la carcasa de la unidad, la placa de circuito y el controlador, lo que también tiende a aumentar el costo por GB.

• Además, el protocolo USB tiene una sobrecarga relativamente alta. Para lograr el máximo rendimiento, la unidad debe ser compatible con UASP , lo que permite que el sistema envíe comandos SCSI a las unidades USB. Las unidades menos costosas generalmente admiten solo transporte a granel, lo que limita aún más el rendimiento. Vea esta respuesta para más información.