吹牛必備常識之——“華為P10閃存門”中的UFS和eMMC究竟是啥?
上個月鬧得沸沸揚揚的華為P10閃存門可謂是賺足了廣大網(wǎng)友的關(guān)注,那段時間的各大門戶網(wǎng)站的頭版頭條幾乎都成了華為P10的后花園,信息熱度甚至都超過了華為P10在世界移動大會上的首次發(fā)布,爆炸半徑絕對可觀。
華為P10“閃存門”其實就是一些消費者在購買P10手機后,經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn),華為P10系列手機閃存速度出現(xiàn)了明顯差異的情況。用戶測試結(jié)果顯示,有部分手機的閃存速度約為200MB/秒,而根據(jù)網(wǎng)上公布的評測參數(shù)來看,以華為官方配置的P10實際速度應(yīng)該可以達到800MB/秒左右。而最終測試的結(jié)論就是華為P10的閃存存在UFS和eMMC混用的問題。
說了這么多的廢話,終于引出了我們今天要談的兩個主角——UFS和eMMC。
可能大家對這兩個主角的認識并不多,只是從這一事件中知道了:UFS和eMMC是兩種閃存標(biāo)準,而在速度上,UFS>eMMC。如果真是如此的話,當(dāng)你的朋友們在談?wù)撌裁磧?nèi)存、閃存、速率和封裝的時候,你也就只能頻頻點頭,這樣就不好了~~所以,小編在這里有義務(wù)為大家普及一下這些吹牛常識。
閃存老祖——FFS
談到閃存的話,我們還是很有必要提一下它們的老祖宗——FFS。FFS,即Flash file system,中文名稱是閃存文件系統(tǒng),是一種為了在閃存設(shè)備上存儲數(shù)據(jù)而設(shè)計的文件系統(tǒng)。電腦上用到的大部分文件系統(tǒng)都是針對碟盤存儲設(shè)備而設(shè)計的,應(yīng)用到閃存上并不適合。一般的文件系統(tǒng)可以通過閃存轉(zhuǎn)換層寫入閃存,但是這極大地影響了數(shù)據(jù)的寫入效率。而隨著嵌入式逐漸成為電子產(chǎn)品的重要發(fā)展方向,移動設(shè)備越來越得到大眾的青睞,設(shè)計閃存文件系統(tǒng)就越來越有必要了。
設(shè)計閃存文件系統(tǒng)的基本概念是,當(dāng)存儲數(shù)據(jù)需要更新時,文件系統(tǒng)將會把新的復(fù)本寫入一個新的閃存區(qū)塊,將文件指針重新指向,并在閑置時將原有的區(qū)塊信息抺除。例如JFFS2與YAFFS的設(shè)計。當(dāng)然,如果你不知道什么是JFFS2、YAFFS沒關(guān)系,因為這并不會影響你理解UFS和eMMC。
在Linux上實現(xiàn)的閃存轉(zhuǎn)換層,稱為MTD。MTD全稱是Memory Technology Device,即內(nèi)存技術(shù)設(shè)備,是一個虛擬設(shè)備驅(qū)動層。它可以提供標(biāo)準API給操作Raw Flash的device driver。聽起來是不是有點暈呀,其實簡單來講,MTD就是一個能讓閃存設(shè)備看起來像是一種區(qū)塊設(shè)備的硬件的抽象層,因此,能夠?qū)⒓扔械奈募到y(tǒng)(如FAT、Ext、XFS等)直接應(yīng)用在閃存上。具體關(guān)系如圖1所示。
圖1 VFS(virtual File System)系統(tǒng)分類
從圖1中可以看到:MTD device(也可以理解為Flash device)和普通的Block device是有區(qū)別的,具體區(qū)別是:
普通的BLD(Block device)只有兩種操作:讀(read)和寫(write);而MTD Device有三種操作:讀(read)、寫(write)和擦除(erase)。
如果你覺得細節(jié)不重要,那么,簡單來講,也就一句話:FFS是一種為了在閃存設(shè)備上存儲數(shù)據(jù)而設(shè)計的文件系統(tǒng),可以說是現(xiàn)在哪些牛逼的閃存的老祖宗。
閃存和內(nèi)存
講完老祖宗,如果要完全弄清楚UFS和eMMC,我們還需要區(qū)分另外兩個概念——內(nèi)存和閃存。
內(nèi)存(Memory)即隨機存儲器(RAM),它可以隨時讀寫,而且速度很快,通常用于暫時存放CPU中的運算數(shù)據(jù),以及與硬盤等外部存儲器交換的數(shù)據(jù)。只要計算機在運行中,CPU就會把需要運算的數(shù)據(jù)調(diào)到內(nèi)存中進行運算,當(dāng)運算完成后,CPU再將結(jié)果傳送出來。因此,可以說它是電子設(shè)備與CPU進行溝通的橋梁。但是這種存儲器是易失性存儲器,即在斷電時會丟失其存儲內(nèi)容,故主要用于存儲短時間使用的程序。如果用在手機上的話,也就是我們通常說的手機運行內(nèi)存(RAM)。
閃存(Flash Memory)是一種非易失性存儲器,即斷電數(shù)據(jù)也不會丟失存儲內(nèi)容。閃存不像RAM那樣以字節(jié)為單位改寫數(shù)據(jù),而是以區(qū)塊為單位,區(qū)塊大小一般為256KB到20MB。通常來說,它相當(dāng)于電腦中的硬盤,如果用在手機上的話,也就是我們通常說的手機內(nèi)存(ROM)。當(dāng)然,如果是用到手機上的話,存儲速度就一定要快,而體積則必須要小。
了解了這些,接下來我們就可以解決一下今天要講的問題了,UFS和eMMC到底有什么區(qū)別,是否真如華為發(fā)言人說的那樣——“差別不大”呢?
eMMC和UFS
eMMC,全稱embedded Multi Media Card,即嵌入式多媒體存儲卡。采用并行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),主控和存儲單元之間擁有8個數(shù)據(jù)通道,它們可以同步工作,工作模式為半雙工,每個通道允許讀寫傳輸,但是同一時間只能讀或?qū)?。eMMC是由MMC協(xié)會所訂立的主要針對手機或平板電腦等便攜電子產(chǎn)品的內(nèi)嵌式存儲器的標(biāo)準規(guī)格,eMMC的一個明顯優(yōu)勢是在封裝中集成了一個控制器,它提供標(biāo)準接口并管理閃存,使得手機廠商就能專注于產(chǎn)品開發(fā)的其它部分,并縮短向市場推出產(chǎn)品的時間,這些特點對于希望通過縮小光刻尺寸和降低成本的NAND供應(yīng)商來說同樣重要。因而,在其剛問世時,即得到了廣大廠商的支持。簡單來說,就是在原有內(nèi)置存儲器的基礎(chǔ)上加了一個控制芯片,再以統(tǒng)一的方式封裝,并預(yù)留一個標(biāo)準接口,以便手機客戶拿來直接使用。
目前大多數(shù)主流中端手機采用的都是eMMC5.1的閃存,其理論帶寬為600M/s。順序讀取速度為250M/s,順序?qū)懭胨俣葹?25M/s。2015年之前幾乎所有的主流智能手機和平板電腦采用的都是這種存儲標(biāo)準。
UFS,全稱Universal Flash Storage,即通用閃存存儲,采用串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),只有兩個數(shù)據(jù)通道(但速率高于eMMC),工作模式為全雙工模式,同一條通道允許同時進行讀寫傳輸,傳輸效率得到提高。UFS是UNIX文件系統(tǒng)的簡稱,它來源于4.3Tahoe發(fā)行版中提供的BSD Fat Fast File System(FFS)系統(tǒng),屬于FFS的演化版本,其使用的是PC平臺上常見的SCSI結(jié)構(gòu)模型并支持對應(yīng)的SCSI指令集。
UFS前期版本并未得到很大的關(guān)注,直到2013年9月發(fā)布的新一代閃存存儲標(biāo)準UFS 2.0才開始得到大眾的追捧,UFS 2.0閃存讀寫速度可以達到5.8Gbps(約為750MB/s),已經(jīng)遠超于eMMC(是eMMC的兩倍),而最新版本的UFS 2.1的數(shù)據(jù)讀取速度更是高達11.6Gbps(約為1.5GB/s),是UFS 2.0的兩倍,具體傳輸速度對比參見圖2。
圖2 eMMC與UFS傳輸速度對比
因此,不論是數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),還是工作模式,UFS都全面領(lǐng)先于eMMC,讀寫性能也直逼PC的SSD,未來有望打破PC與手機相比在讀寫性能上的優(yōu)勢,eMMC、UFS和SSD的當(dāng)下關(guān)系可用圖3表示。
圖3 eMMC、UFS和SSD的當(dāng)下關(guān)系
但是在價格和生產(chǎn)方面,UFS2.1的門檻仍然略高。就價格方面,同等容量的UFS2.1閃存是eMMC5,1的兩倍左右,這也是現(xiàn)在UFS 2.1也只是在旗艦手機開始普及的一個主要原因;而在供貨方面,目前可以生產(chǎn)eMMC5.1閃存的廠商很多,而能夠生產(chǎn)UFS2.1卻不多,目前市場上主流的是三星、東芝和SK海力士,美光的UFS2.1閃存產(chǎn)品據(jù)稱也已經(jīng)進入量產(chǎn)階段,但是目前尚未公布具體信息。這就可以解釋為什么現(xiàn)在大部分廠商的UFS2.1閃存仍處于缺貨狀態(tài)的主要原因。
說了這么多,以免繞暈大家,小編還是為大家簡單劃一下重點吧,具體見表1所示。
表1 eMMC和UFS各項數(shù)據(jù)對比
從表中可以看出,有兩點是前文沒有提到的,第一點就是多線程/數(shù)據(jù)隊列/分區(qū)引導(dǎo),由于這些功能大家都比較熟悉,不熟悉的人也知道,支持這些功能最明顯的一個好處就是——快。第二個是滿載功耗,其實UFS2.1的滿載功耗是比eMMC的要更高的,但是由于UFS2.1能更快地完成操作,從而更早地轉(zhuǎn)換到待機狀態(tài),因而就整體功耗而言,就要看具體使用情況了。
如今的手機eMMC5.1閃存讀寫性能已經(jīng)明顯處于劣勢,而且UFS2.1芯片不僅傳輸速度快,而且已經(jīng)是當(dāng)下及未來旗艦手機閃存的理想搭配,預(yù)計今年的旗艦機型將會大量使用UFS2.1,當(dāng)然缺貨狀態(tài)仍會繼續(xù)。
由此看來,華為官方稱,“差別不大”確實難以令人信服,倒是之后談到的由于供貨出現(xiàn)問題導(dǎo)致“混用”的措辭才是正解。
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