
閃存的速度非常快,臺式電腦和筆記本電腦上最新的閃存存儲裝置使用適當的接口后讀寫速度可以達到每秒約500MB。然而,對于智能手機、平板電腦、電子書閱讀器等移動設備來說情況則完全不同,這些設備雖然同樣使用閃存作為存儲介質,但讀取和寫入速度無論如何都無法達到每秒500MB,在大部分移動設備上,閃存的速度甚至每秒只有約50MB,這是因為移動設備使用的閃存存儲器不同于SATA接口的固態硬盤,而是嵌入式的多媒體存儲卡(Embedded Multi Media Card,簡稱eMMC),它所使用的連接方式速度要慢很多。
目前,幾乎所有主流的智能手機和平板電腦都采用這種存儲介質,多媒體存儲卡在替代緊湊型閃存作為智能手機等移動設備的存儲介質之后,就有新版本不斷推出,以Google的Nexus 7平板電腦為例,它所使用的是4.1版本的eMMC,這一版本的存儲卡,其讀寫速度最高也無法超過每秒104MB。為此,2011年電子設備工程聯合委員會(Joint Electron Device En gineering Council,簡稱JEDEC)發布了第一代通用閃存存儲(Universal Flash Storage,簡稱UFS)標準,希望能夠替代eMMC。然而,第一代的UFS并不受歡迎,因為相對于不斷更新換代的eMMC它似乎沒有提供足夠的優勢。為此,JEDEC在2013年9月發布了新一代的通用閃存存儲標準UFS 2.0,該標準下的閃存讀寫速度可以高達每秒1 400MB,這相當于在兩秒鐘內讀寫兩個CD光盤的數據,不僅相比eMMC它有巨大的優勢,它甚至能夠讓電腦上使用的閃存存儲介質固態硬盤也相形見絀,因而,該標準極有可能在2015年成為移動設備的主流標準。
新標準下的存儲速度甚至超越固態硬盤
速度相對緩慢的eMMC能夠屹立不倒,功耗低是一個重要的因素,因為對于移動設備來說,節省電池的電力比存儲介質的速度更重要,而eMMC在這方面有一定的優勢。事實上,如果從功耗方面來比較,即使是新一代的UFS 2.0標準,也只能夠說與eMMC旗鼓相當。這兩個標準操作過程中消耗的功率約為1mW(毫瓦),而待機狀態下功耗將低于0.5mW。當UFS 2.0滿載時,所消耗的功率實際上比eMMC還要多,只不過由于它可以相對更快地完成操作而更早地切換到待機狀態,所以可以說在功耗方面的表現與eMMC不相上下。而eMMC目前仍然被廣泛使用的另一個原因是,這種舊標準的產品能夠通過廉價的大規模生產工藝降低成本,而UFS 2.0產品相比之下顯得很昂貴,因而在標準推行的初期,僅可能被用于高端設備。
UFS 2.0所能達到的傳輸速度是eMMC所無法比擬的,即使與當前最新的eMMC 5.0標準相比其速度也高出3倍。能夠實現這樣速度的關鍵在于,UFS 2.0采用了許多聰明的設計,例如不同于eMMC存儲器讀取和寫入必須分開執行的方式,UFS 2.0傳輸的數據可以在UFS主機與閃存之間以全雙工模式進行交換,讀寫可以同時執行。此外,UFS 2.0附加的控制通道可以有效地確保數據的安全傳輸,不必再因為冗長的寫操作而做不必要的等待。這是UFS 2.0獲得更高速度的關鍵,存取指令將通過UFS驅動程序傳遞到CPU芯片上的UFS主機控制器,控制器將對傳入命令進行排序,確保它們能夠盡可能快地進行處理,而且UFS 2.0能夠通過存儲器芯片平行執行隊列中的多個命令。
嵌入式的智能存儲器
UFS 2.0命令隊列包含一個優先次序,例如命令隊列中視頻播放器接收其數據的速度將比瀏覽器后臺的下載任務有更高的優先級別。串行連接的命令并沒有徹底地改變,但是它將和USB 3.0一樣采用SCSI的指令系統,因此UFS 2.0可以將存儲塊作為獨立的邏輯單元并行地進行操作。相對于eMMC來說,這是一個巨大的優勢,因為在使用eMMC的系統中,整個系統必須等待之前的任務完成之后才可以啟動另一個任務。另一方面,UFS 2.0可以同時處理多項任務的功能,可以更好地支持系統的多線程操作。
除了速度上有明顯的優勢之外,相對于eMMC,UFS 2.0還可以支持更大容量的閃存。由于eMMC采用硬編碼的32位尋址系統,因而系統只能支持2TB的閃存存儲器。2TB的閃存存儲器無疑足以滿足當前所有智能手機和平板電腦的應用需求,但是未來則難以預料。相比之下,UFS的尋址系統要靈活許多,可以輕松跨越2TB的障礙(最大可尋址的精確容量取決于UFS具體的執行方法)。UFS允許建立8個分區,并且可以從這些分區上啟動。此外,分區可配置保護功能,例如可以通過加密的密鑰保護分區上的敏感數據。
UFS 2.0相關的產品即將推出,首先高通將推出支持該標準的系統芯片驍龍805,而采用UFS 2.0存儲器的第一款智能手機將是配備這款芯片的Pantech Vega Iron 2,而其他的設備也將很快推出。