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

Pelo que entendi, as unidades flash USB e as unidades de estado sólido (SSDs) são baseadas em tecnologias semelhantes, a memória flash NAND .

Porém, as unidades flash USB geralmente são bastante lentas, com uma velocidade de leitura e gravação de 10 a 25 MB por segundo, enquanto os SSDs geralmente são muito rápidos, cerca de 200 a 600 MB por segundo.

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

Simplesmente os SSDs usam acesso paralelo à memória flash NAND ou existem outros motivos?

Paralelismo e como o controlador o utiliza é o principal fator. Geralmente, não há espaço para os 8 a 16 chips NAND discretos que você encontraria em um SSD. Os controladores no pendrive USB geralmente também não são tão complexos, para fazer uso eficiente do paralelismo disponível.

Outros fatores importantes são a qualidade do flash. Muitos pendrives usam flash mais barato, que você precisa ler e escrever mais devagar para evitar erros. As unidades USB não têm muito provisionamento em excesso para ajudar a manter os blocos limpos. E o USB 2.0 é 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 no formato USB, como o LaCie FastKey.

Alguns fatores que eu já vi:

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

• SLC vc MLC: Células de vários níveis armazenam dois bits em cada célula, mas o tempo de acesso é mais longo e Células de nível único, que armazenam um bit por célula. Além disso, os SLCs suportam muito mais ciclos de gravação / exclusão do que os MLCs. Todos os pen drives USB e cartões SD são MLC porque são mais baratos. Observe que alguns SSDs de "consumidores", como o X25-M da Intel, também usam MLC, reservando SLC para unidades "corporativas", como o X25-E.

• Algoritmos complexos de alocação. Não apenas para nivelar o desgaste (mas isso é muito importante também), eles também destacam a exclusão da escrita; portanto, quando você precisa escrever, a unidade já possui várias células pré-apagadas prontas para serem gravadas.

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

• Alguns truques extras de hardware; como um pequeno cache de write-back com bateria. Você grava nesta pequena RAM e a própria unidade grava no Flash depois de confirmar a gravação.

A interface USB é um enorme gargalo. Eu possuo uma unidade Kanguru eFlash muito legal e isso faz uma enorme diferença.

Este dispositivo possui um conector USB e eSata. Ele é transferido 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 construídas de forma barata demais para serem limitadas por USB.

Os pen drives também custam um pouco menos que os SSDs. Isso ocorre porque eles usam Flash lento mais barato, em vez do Flash rápido e caro usado nos SSDs.

A principal diferença é o uso da tecnologia: SLC (célula única), MLC (célula múltipla), TLC (célula de três níveis). Embora o SLC seja o confiável e o mais rápido, ele também é limitado à capacidade máxima em tamanhos de GB em cada chip Flash. As unidades flash mais lentas mencionadas usam o MLC e, portanto, são mais lentas, enquanto a maioria do SSD ainda está usando o SLC.

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

• A restrição mais significativa é provavelmente a do tamanho. As unidades flash USB precisam ter um tamanho razoável, para que os fabricantes não possam exatamente colocar muitos chips NAND na unidade. Os SSDs geralmente usam o fator de forma do disco rígido de 2,5 polegadas, que oferece amplo espaço para o NAND. (Até o fator de forma mSATA fornece mais espaço do que o disponível em uma unidade flash de tamanho razoável.) Como regra geral, quanto mais chips NAND houver em uma unidade, mais rápido será, pois o controlador pode gravar em mais chips ao mesmo tempo (em paralelo).

  • A Samsung resolve esse problema ao criar um "SSD portátil" com tecnologia SSD completa, com o mesmo NAND premium e controlador de alto desempenho encontrados em um SSD interno "real". Essas unidades se conectam ao computador através de um cabo USB e não diretamente a uma porta USB.

  • Existem drives flash no formato tradicional de bastão que usam a tecnologia SSD completa. No entanto, a maioria dos consumidores não precisa nem espera desempenho SSD total 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 custos, as unidades flash USB normalmente usam NAND de nível inferior que não é tão rápido quanto os chips usados ​​nos SSDs, bem como controladores menos potentes. Além disso, como as unidades flash geralmente têm capacidade menor do que os SSDs, há menos NAND em relação a outras partes, como a carcaça da unidade, a placa de circuito e o controlador, o que tende a aumentar também o custo por GB.

• Além disso, o protocolo USB possui uma sobrecarga relativamente alta. Para atingir o desempenho máximo, a unidade precisa oferecer suporte ao UASP , que permite ao sistema enviar comandos SCSI para as unidades USB. As unidades menos caras normalmente oferecem suporte apenas ao transporte somente em massa, o que limita ainda mais o desempenho. Veja esta resposta para mais informações.