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谁偷了你的性能揭秘优盘为何速度不快
U SB3.0优盘普及速度之快,得益于它的低和越来大的容量,但是在日常生活中,我们总觉得优盘用起来没那么快.厂家对主控的性能的限制、闪存寿命的顾虑、成本控制,导致优盘的速度发展并没有出现势如破竹之势,目前性能最优秀的型号,其读写能力也不过勉强超出USB3.0规范的一半而已.
编/蓝色
高速优盘随着U S B3.0接口、更低的得以迅速普及,同时它的读写速度首次超过传统台式机的机械硬盘,突破了2 0 0 M B/秒.这位S S D固态硬盘的近亲,天生基因优越,甚至,它还直接采用了S S D主控和闪存.高速优盘集这些优秀的特质于一身,这也就很好理解它的速度为何能甩开机械硬盘.同时,新的问题又摆在我们面前,高速优盘真的那么快么?
速度与容量
目前世界上速度最快的优盘当数今年年初面世的闪迪C Z 8 8 , 它的读、写速度均在2 0 0 M B/秒以上,其中,闪迪C Z88的读取速度高达260M B/秒,写入速度也可达240M B/秒,如此强悍的性能足以傲视群雄.不过,即便是优盘中的佼佼者,闪迪C Z88的速度指标也就勉强超出U S B3.0规范的一半而已.那么,是什么原因导致这些高速优盘未能完全发挥出USB3.0的全部潜能呢?
而现今世界上容量最大的优盘则来自金士顿H y p e r X 骇客系列,D a t a T r a v e l e r H y p e r X P r e d a t o r 拥有1 T B的惊人容量,而它的读写速度（读取240M B/秒；写入160M B/秒）也相当快, 指标上仅稍逊于闪迪C Z 8 8 .事实上,HyperX Predator是一块使用SSD制作的高速优盘,但它的读写速度显然还不能与固态硬盘画上等号,正当家用级SSD的读写速度接近SATA3.0极限速率的时候,HyperX Predator 1TB优盘也仅达到了USB3.0的一半速度.
毫无疑问,作为存储产品的优
盘,它首先要强调大容量.只是,当优盘的容量越来越大时,我们必然会对存储介质的读写速度提出更高的要求,以提高传输效率.接下来,我们将带您逐步探寻U S B3.0优盘的速度秘密、以及优盘行业的一些潜规则.
主控和闪存
高速优盘和固态硬盘的工作原理和基本电路结构都十分类似,两者均具备有主控、闪存以及必要的供电线路.但是,为什么优盘的速度却无法和SSD固态硬盘相提并论呢？其主要原因还在于它们的主控和闪存在选择上有较大区别.
主控芯片：USB3.0和SATA模式大相径庭
通常来说,我们使用的S S D固态硬盘采用的是S A T A接口主控,而绝大部分优盘则采用的是U S B接口主控.除此以外,部分厂家还将SSD的主控芯片移植到优盘上以获取更高的读写性能,当然,对于这类产品,它们还需要加装S A T A桥接USB的转换芯片,否则SSD主控是无法直接使用到优盘.
速度限制：桥接芯片导致主控性能衰减
尽管用上了S S D主控,但为什么在读写速度上会下降很多呢?我们以金士顿D T W S 3 2 G B优盘为例,这是一款在目前市面上以性能著称的产品,它采用了S F 2 2 4 1 S S D主控,读写速度理论上可达到5 0 0 M B /秒.不过,金士顿D T W S3 2 G B在实际应用时,它的实测读写速度仅为25 0M B/秒.究其原因,主要在于金士顿DTWS 32G B优盘的“S A T A桥接U S B主控”,它的运算能力远远没有S F2241那么强大,芯片之间的性能并不平衡,导致金士顿DTWS 32GB优盘的速度打了折扣.
读写性能：原生USB主控不及SS D主控一半
通常,S S D固态硬盘的主控广泛采用运算能力强悍的32b i t A R M架构甚至C P U级别的R I S C架构,而原生U S B接口主控为了控制成本,采用更为简单指令集架构,并且数据位宽也降低到8 b i t或16b i t,这就导致它的读写性能远不如SSD主控.
以目前已知性能最强的闪迪C Z 8 81 2 8 G B 优盘为例, 其读写速度高达260M B/秒、240M B/秒,但即便如此,它的性能也也不及品质较好的SSD主控.事实上,优盘的性能好坏,主要取决于主控.无论是原生U S B3.0主控方案,还是SSD主控搭配桥接芯片方案,它们的性能表现只能说比机械硬盘强大,但整体性能还远不如SSD.
算法玄机
毫无疑问,主控是S S D、优盘的核心部件,它直接决定了两者的整体性能.另一方面,主控还必须具备逻辑算法才能读写数据、擦除数据并恢复性能.目前来看,主控分为压缩算法和非压缩算法两大派系,两种算法的最大区别在于写入放大比率,其中：压缩算法主控会对数据进行识别,处理器针对“压缩型数据”根据一定比例压缩,然后将压缩好的数据写进闪存,有利于降低闪存的数据写入量；而非压缩算法主控则不区分数据类型,对闪存直接写入数据,对闪存的寿命有较高的要求.
既然压缩算法和非压缩算法在数据处理上千差万别,那么两种算法的性能又有何差异呢？对此,我们举例简单描述一下,假设非压缩算法主控方案写入1M B数据用时为1秒；压缩算法主控方案写入同样1M B数据时,先压缩用了0.5秒,但是压缩后只有0.3M B了,写入0.3M B用了0.3秒,那么实际使用时间总共就是0.8秒.
可以看出,写入的这1M B数据是否可压缩,且可压缩的程度对压缩算法主控方案影响很大,数据越是可压缩,压缩算法主控方案的速度越快；数据越是不可压缩,压缩算法主控方案的速度则要比非压缩算法主控方案相对变慢了.
另外,通过对优盘算法设计的比较,我们可以得到下面两个结论：非压缩算法主控在各个容量均能有较好的性能表现,但是它较少出现32G B这类小容量；压缩算法主控在大容量版本有较好的性能表现,小容量版本需要在使用寿命和读写速度进行平衡衔接.
实例拆解分析
我们曾对金士顿HyperX 512GB骇客优盘进行过评测,它的超大容量让厂家无（富士通）USB3.0-SATA Bridge LSI转换芯片进行桥接,最后使用U S B3.0规范进行数据交互.较小容量的32G B优盘搭配了压缩型主控,对此,厂家如何在使用寿命和读写速度间进行平衡,我们将用两款压缩/非压缩型数据软件对这款优盘进行测试.
压缩算法/速度测试：
ATTO Disk Benchmark是一款压缩型数据的速度测试软件.金士顿D T W S32G B优盘读取速度达到255.6M B/s,最大写入速度达到2 5 0 . 2M B / s.正式由于优盘采用了压缩算法的主控以及算法设计,决定它擅长压缩型数据的运算和传输.
非压缩算法/速度测试：
CrystalDiskMark是一款具备非压缩型数据的速度测试软件,金士顿D T W S32G B优盘读取速度达到195M B/s,写入速度达到3 9 . 1 5M B / s.它处理非压缩型数据,需要一定时间的进行识别/转换,因此其读写速度有不同程度下降.
对此其实不难理解,假设1M B的数据文件,金士顿D T W S 3 2 G B优盘通过S F 2 2 4 1主控的强大运算能力,压缩成0 . 5 M B写入闪存,这等于间接延长闪存的容量寿命.很显然,这1M B文件的数据类型（压缩还是非压缩数据）,决定了这款优盘的速度快慢.
金士顿DTWS 32GB优盘属于典型的优盘解决方案,甚至是这种方案的一种极致.大部分U S B3.0优盘,尤其是那些读写性能动辄达到百余兆/每秒的高速优盘,它们采用了了压缩型主控,同时厂家通过算法控制写入放大比率,这就是为何优盘用起来感觉没那么快的原因.
在优盘行业流传一句至理名言：“速度越快,死得越早”.一块伪劣的山寨32G B优盘,以150M B/秒写入数据,不到4分钟就能达到满载,我们确实得担心它写多少轮数据之后会废掉.实际上,优盘的读写速度和闪存容量成正比.
闪存芯片：我不是磁盘 我有P/E寿命
基于闪存芯片的优盘和传统机械硬盘有很大不同,它是半导体而非磁盘,因此它具备有限循环使用的贯穿寿命,我们称之为P/E次数,1 P/E代表闪存的一次擦写.普通U S B3.0优盘的速度为何慢的另外一个重要原因,是使用了低等级的M L C闪存或者原本就是T L C闪存,其P/E使用寿命充其量仅数百次.闪存厂家对一些性能或者寿命有瑕疵的芯片,以较低的流通到闪存交易市场,用于制造优盘甚至SSD.
针对这样的现实,我们自然会担心伪劣的高速优盘出现,诚然优盘的制造门槛低,但高速优盘的高制造成本,较长的销售周期打消了不少非法厂商的山寨念头,而通过低成本部件制造的所谓高速优盘,速度乏善可陈,甚至称不上高速优盘.
高速优盘技术目前掌握在诸如：闪迪、东芝、金士顿等少数几家移动存储巨头手中.它们不惜成本制造、研发原生高速U S B3.0主控,或将S S D作为优盘来制作,这些优盘的读写速度郝然在200-260M B/秒之列.而更多的主流U S B3.0优盘,厂家出于大批量生产、控制成本、节能等原因,它们所采用的主控和闪存并没有高端优盘那么有性能和品质优势.
这些主流优盘的闪存等级处于最底层,厂家利用更大容量的闪存容量来提升优盘寿命,而优盘寿命对读写速度快慢又有十分显著的影响,充足的优盘使用寿命是保证读写速度的基础.这些主流优盘的读写速度已推进到100-180MB/秒之间.
U S B3.0优盘普及速度之快,得益于它的低和越来大的容量,但是在日常生活中,我们总觉得优盘用起来没那么快.厂家对主控的性能的限制、闪存寿命的顾虑、成本控制,导致优盘的速度发展并没有出现势如破竹之势,目前性能最优秀的型号,其读写能力也不过勉强超出U S B3.0规范（500M B/秒）的一半而已.
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