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(转)手机存储UFS比eMMC快在哪?

2017-5-4 18:22 4006 0 分类: MCU/ 嵌入式

我们一直在强调手机运行越快越好,但这不单指处理器的运算速度。智能手机是很多高精尖部件的集成体,很多时候单一部件的性能强弱决定了手机整体的高度。 目前主流Android手机使用的内置闪存规格主要有两种,第一种是目前广泛使用的eMMC,第二种就是被设计出来替代eMMC的UFS,使用两种闪存规格的手机在日常使用体验上有哪些不同,这将是本文重点介绍的内容。


什么是eMMC和UFS?


日常选机大家往往关注64GB、128GB等存储空间,却很少像选笔记本关注SSD一样关注手机闪存规格。首先手机储存容量、固态硬盘(SSD)、U盘和SD卡等使用的都是一种叫做NAND的储存介质,NAND闪存是一种非易失性存储技术,即断电后仍能保存数据。它的发展目标就是降低每比特存储成本、提高存储容量。


无论是eMMC还是UFS都是在NAND存储芯片的基础上,再加上了控制芯片,接入标准接口,进行标准封装,形成一个高度集成的储存模块。


手机闪存的设计概念,就是为了简化手机内存储器的使用,将NAND Flash芯片和控制芯片设计成1颗MCP芯片,手机客户只需要采购芯片,不需要处理其它繁琐的NAND Flash兼容性和管理问题。


eMMC和UFS都是面向移动端闪存的标准,其中eMMC全称为“embedded Multi Media Card”,即嵌入式的多媒体存储卡,eMMC从eMMC4.3一路发展到4.4、4.5直到现在的5.0、5.1,传输速度也从50MB/s一路狂飙到200MB/s直到现在eMMC5.1的600MB/s,不过实际使用中读取速率都会低于低于理论值,比如搭载eMMC5.1的手机一般读取速度在250MB/s。


不过对于eMMC来说600MB/s已经是极限,通过并行接口提升接口速率越发困难,接口串行提供了更高速率的可能,这就是后来的UFS标准。UFS使用高速串行接口替代了并行接口,改用了全双工方式,收发数据可以同时进行。


相比eMMC,JEDEC发布了全新的USF 2.0标准在接口速率上提升不少,全新的USF 2.0有两个版本,其中UFS 2.0 HS-G2的理论带宽为5.8Gbps,大约740MB/s,更快速的UFS 2.1 HS-G3的理论带宽更是达到了11.6Gbps,约1.5GB/s。


手机用UFS比eMMC快在哪1


上面这张图很好的反映出了eMMC和UFS两种规格之间的速率差异,而关于手机闪存带宽的提升并没有停止,根据路线图,明年我们有望在手机上UFS3.0的身影,其带宽峰值将超过2.4GB/s。


截至目前,大多数手机会采用eMMC存储接口,但是我们看到eMMC本身存在速率瓶颈,比如不能同时读写,也就是我们在连接电脑导图片的时候,并没有办法同时往手机拷贝数据,另外在传一些大体积的数据时,往往带宽的限制会很慢。


手机用UFS比eMMC快在哪2


而UFS2.X接口无论在性能和速率上都更胜一筹,并真正在改善移动设备的操作体验。如果用一个词来UFS接口带来改善,那就是更快的响应能力。

最新的Android系统已经根据UFS2.0的多线程读取能力进行了优化,一个最直观的变化是我们的手机在读取文件上花费的时间会更少,另外打开应用程序的时间也变短,一旦软件开发人员优化各自的App,充分利用UFS,这种移动体验就会持续得到改善。总而言之UFS2.0的存在让我们的手机看起来反应更快。


实际体验 UFS比eMMC快在哪?


前面我们提到UFS比eMMC可以提升文件读写速度,应用到实际使用中主要表现为手机解压大型游戏和加载大型游戏的时间会变短。除了这些,使用会更快的UFS接口的手机要比eMMC在实际表现的差异还是比较明显的,下面这段视频可以很清晰的表现出两种规格的差异。


多任务执行响应速度更快


拥有UFS2.0接口手机,LVDS(低压差分信号)有专门串行接口,读写操作同时进行; CQ(命令)队列动态调配任务,无需等待上一进程结束。相反eMMC接口的手机读写必须分开执行,指令也是打包的,在速度上就已经是略逊一筹,在执行多任务时eMMC自然要慢一步。


手机用UFS比eMMC快在哪3


低延迟,UFS响应速度快3倍


在读取大型游戏以及大体积文件时,UFS2.0所需时间更短,载入一款游戏所需要的时间为eMMC5.0的1/3,相应在体验游戏时UFS2.0的手机延迟更低,画面更流畅。


手机用UFS比eMMC快在哪4


连续快拍的照片写入更快


UFS和eMMC体验上的区别还在连续拍照上,连续拍照时UFS让照片写入更快,从下面的对比可以看出,不同接口标准的手机在连续拍照时,因为写入速度的限制eMMC拍摄时从按下快门到存储一张照片花费的时间更长,而UFS缩短了存储时间从而可以让我们可以在同一时间内抓拍到更多照片。


手机用UFS比eMMC快在哪5


相册图片缩略图载入时间更短


这一点相信大家深有体会,很多人的手机装满了几百张甚至上千张照片,当你打开相册的图片缩略图很明显的看到加载的过程,这就是手机在读取闪存中的照片时更不上刷新的速度造成的。优秀的手机屏幕时画面会随着滑动流畅载入,而差一点的手机就会明显体会到加载时的卡顿。


手机用UFS比eMMC快在哪6


UFS缩略图载入速度更快


手机用UFS比eMMC快在哪7


速度快了 功耗也更低


UFS接口在提升了速率之后,也就意味着在相同的任务面前它所花费的时间更短,更高的效率意味着更低的功耗。在同时工作的时候UFS的功耗要比eMMC低出10%,日常工作中大约能省35%的功耗,这对于目前的智能手机续航无疑是更好的选择。

手机用UFS比eMMC快在哪8


可以看出移动设备闪存毫无疑问都会走向更有未来的UFS接口标准,协同处理器让我们的手机在应对更多场景时不会卡顿,尤其是5G网络即将带来的数据狂潮,则会让UFS更有用武之地。


文/ ZOL


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