找回密码
 立即注册
搜索
搜索附件  
附件中心 知识学习 专业高阶深入 v2-957715b141657f2a93a5387864ad8c99_1440w.jpg

v2-957715b141657f2a93a5387864ad8c99_1440w.jpg

附件信息右侧广告
附件下载与主题内容间广告

 

浅谈 SSD,eMMC,UFS:
这三种技术都是属于闪存(Flash Memory)的不同种类,区别主要在于控制器,接口标准以及更底层的 Flash 芯片标准。它们在电脑/手机等系统中的主要作用是作为存储设备(storage)/文件系统。
以前电脑系统中的主要的存储设备是机械式磁盘,访问速度慢,体积庞大,功耗高,而且对震动非常敏感,因此很难用于小型化的移动设备里。Flash Memory 出现后,由于没有移动部件,几乎完美解决了以上机械硬盘的各种问题,因此很快在各种移动设备中获得广泛应用。(当然,Flash的写操作和寿命的问题也比较复杂,
SSD 主要作用是取代 PC/服务器 上的 HDD 硬盘,它需要:
  • 超大容量(百GB~TB级别)
  • 极高的并行性以提高性能
  • 对功耗,体积等要求并不敏感
  • 兼容已有接口技术 (SATA,PCI等)

而 eMMC 和 UFS主要都是针对移动设备发明的,它们阿需要:
  • 适当的容量
  • 适当的性能
  • 对功耗 ,体积的要求极其敏感
  • 仅需遵循一定的接口标准 (稍后解释)
为了直观感受一下区别,我刚才特意找来了一个 PCIe 的 SSD,如下图,上面黑色的芯片就是Flash:

我又拆了一个手机,它里面的 Flash 芯片是这样的(中间那个最大的黑色芯片):

看到区别了吗?

一个SSD,为了达到高并行高性能的要求,有多个Flash 芯片,这样就可以在每个芯片上进行相互独立的读写操作,以并行性来提高硬盘吞吐量,还可以增加冗余备份。而手机中为了节省空间和功耗,通常只有一片密度较高的 Flash 芯片。
管理一个 Flash 芯片,和管理多个 Flash 芯片,策略肯定是不一样的,因此它们的控制器 (controller)就完全不同了。而且 PC 上需要兼容 SATA 或 PCIe 或 m2 接口,这样你电脑硬盘坏了的时候,可以拔下来换上另一块同样接口的硬盘能照样用。而手机上的 Flash 芯片大多是直接焊在主板上的,基本上不需要考虑更换的问题,所以只要遵从一个特定标准,能和CPU正常通讯就好了。因此接口的不同也是 SSD 和 eMMC,UFS 的重要区别之一。
eMMC 和 UFS 都是面向移动端 Flash 的标准,区别在于,二者的接口技术大相径庭。
eMMC 是一个起源较早的技术,全称叫 embedded MultiMedia Card,为什么单单e是小写呢? 因为先有的MMC啊。所谓MMC,大家可能没听过但可能见过,相机中用得较多,和SD卡长得很像(之前的图片就搞错了,感谢评论中各位的提醒)。


MMC前面加了个embedded,主要就是为了突出现在这个设备是embedded 在电路板上。eMMC 和 MMC一样,沿用了 8 bit 的并行接口。在传输速率不高的时代,这个接口够用了。但随着设备对接口的带宽要求越来越高,想把并行接口速率提高也越来越难。eMMC 的最新 5.1标准理论最高值最高可以达到400 MB/s,再往上提高频率也不是不行,但就未必划算了。
用高速串行接口取代了并行接口,而且还是全双工的,也就是可以读写同时进行。所以相比 eMMC, UFS的理论性能提高不少,甚至可以达到一些SSD的水准。可以在下图直观感受一下,蓝色的是UFS,红色的是eMMC,当然是越高越好:


(图片引自[1] Micron 的文档)
最后,大家可能比较关心的一个问题:我设计好了一个使用UFS的系统,然后悲伤地发现没有UFS可以用了,那能不能直接换成eMMC呢?
答案是不行的,因为 UFS 和 eMMC 接口完全不兼容,控制器也不可通用。下面两个示意图分别是eMMC和UFS的接口



即使是示意图,也能看出两者的明显差别。eMMC有两条总线,分别传输指令数据输入和输出,而且因为是并行总线还要有额外的data strobe。而UFS则是有两条差分的数据lane,指令和数据都是以packet的形式发送的。就更不要提二者的信号线的电气特性也有很大差别了。这些将直接导致控制侧(CPU那边)SoC 的控制器和电路设计会有很大不同。
所以一个系统的SoC以及电路板一定要经过重新设计,才能把 UFS 替换成 eMMC,这不是在生产线上换个 Flash 芯片那么简单的事儿,还得经过比较长时间的设计和测试才行。

在连续读写性能这块:UFS 4.0 >NVMe = UFS3.1>UFS2.1>eMMC5.1





手机存储的使用寿命一般和擦写频次有关,一般手机等电子设备,还没到达擦写频率,就已经更换新机,从这个角度考虑,关于UFS与eMMC的使用寿命是不用担心的。
虽然说eMMC闪存和UFS闪存在外观和作用上都没明显区别,但是实际上两者的内部结构却有着本质上的差异。eMMC闪存基于并行数据传输技术打造,其内部存储单元与主控之间拥有8个数据通道,传输数据时8个通道同步工作,工作模式为半双工,也就是说每个通道都可以进行读写传输,但同一时刻只能执行读或者写的操作哦。如果把UFS2.0和eMMC5.1比作车道的话,eMMC就是单向车道,车辆只能朝一个方向行驶,逆向车辆必须等待正在行驶的车辆全部跑完才能上路。而UFS不仅是双向车道,道路的宽度也比eMMC宽不止一倍,这样带来的效率提升可想而知。

UFS 2.0闪存的连续读写速度为350MB/s和150MB/s,而eMMC 5.1闪存的连续读写速度则为250MB/s和125MB/s,比起UFS2.0闪存确实要逊色一些。

不过与连续读写速度相比,UFS闪存在随机读写上的领先幅度要更大一些,特别是随机读取方面。UFS 2.0闪存的随机读取性能可以轻松达到19000 IOPS的水平,而eMMC 5.1闪存只能达到11000 IOPS,前者的领先幅度超过了70%啊。所以呢,ufs的各个性能要比emmc要好些,因此也就认为UFS的寿命较长些。
正是UFS这些优势,所以目前市场上旗舰机搭载UFS已成为大势所趋,所以从各方面来说UFS都要比eMMC强很多。基于此宏旺半导体认为UFS使用寿命也会比eMMC的长,整体说来UFS肯定要好,但是寿命这种事情真的没必要担心,就像固态硬盘,擦写次数到了寿命就到了,但是一个128g的硬盘每天下载10个G,你都可以用5年,所以不用担心寿命的问题,寿命长短不是区分它们的重点,读写速度才是。
EMMC老化之谜1. 什么是EMMC?EMMC是一种非易失性存储器,广泛应用于智能手机、平板电脑等移动设备。它结合了闪存芯片和控制器,提供高密度、低功耗的存储解决方案。
2. EMMC老化的原因
  • 擦写次数限制:EMMC的每个存储单元只能被擦写有限次数,通常在10,000到100,000次之间。
  • 存储单元磨损:频繁的读写操作会导致存储单元逐渐磨损,影响性能和可靠性。
  • 温度影响:高温环境会加速EMMC的老化过程。
  • 电源波动:不稳定的电源供应可能导致数据损坏和性能下降。
延长EMMC存储寿命的策略1. 合理使用
  • 避免频繁的格式化:频繁格式化会加速EMMC的老化。
  • 减少写操作:尽量使用外部存储设备来存储大量数据,减少对内部存储的写操作。
2. 硬件优化
  • 使用高质量的EMMC:选择品牌信誉好、性能稳定的EMMC产品。
  • 散热设计:优化设备散热,降低EMMC工作温度。
3. 软件优化
  • 启用TRIM命令:TRIM命令可以通知操作系统哪些数据块不再使用,从而提高EMMC的性能和寿命。
  • 定期更新操作系统和应用程序:确保设备始终运行最新的软件版本,以优化存储性能。
4. 用户习惯
  • 避免低电量使用:尽量保持电池电量在20%到80%之间,避免电池完全放电。
  • 使用原装充电器:原装充电器可以提供稳定和适宜的充电速率和电压,减少对电池的损害。
实例分析1. Android设备EMMC老化案例假设一台Android设备的EMMC存储容量为128GB,经过一年的使用,发现设备在读取和写入数据时出现延迟。通过分析,发现EMMC的擦写次数已接近其设计寿命。
2. 解决方案
  • 更换EMMC:如果设备支持更换存储模块,可以考虑更换新的EMMC。
  • 优化使用习惯:减少对内部存储的写操作,使用外部存储设备。
结论EMMC老化是移动设备存储领域的一个普遍问题。通过合理使用、硬件优化、软件优化和良好的用户习惯,可以有效延长EMMC的存储寿命,提升用户体验。
v2-957715b141657f2a93a5387864ad8c99_1440w.jpg
同一主题附件字上面广告
         同一主题附件:
    v2-4958dd9767acd849bd3da262ffb9b3a2_1440w.jpg
    v2-957715b141657f2a93a5387864ad8c99_1440w.jpg
    v2-b12a028730a174b19a87732edf0b952f_1440w.jpg
    v2-ba48837215d491d335c4f29a30c049dc_1440w.png
    v2-613f7f6da5d7435ed67b2c82a3b0a09a_1440w.png
    v2-63ac626aadf5012ea7a18cb1d72cd017_1440w.png
    v2-d82288e720ffd355b17fe41fb082dff0_1440w.jpg

Archiver|手机版|小黑屋|

GMT+8, 2025-5-6 02:29 Powered by Discuz! X3.5 Licensed