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(dāng)?shù)慕涌诤笞x寫速度可以達(dá)到每秒約500MB。然而,對于智能手機(jī)、平板電腦、電子書閱讀器等移動設(shè)備來說情況則完全不同,這些設(shè)備雖然同樣使用閃存作為存儲介質(zhì),但讀取和寫入速度無論如何都無法達(dá)到每秒500MB,在大部分移動設(shè)備上,閃存的速度甚至每秒只有約50MB,這是因?yàn)橐苿釉O(shè)備使用的閃存存儲器不同于SATA接口的固態(tài)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(jī)和平板電腦都采用這種存儲介質(zhì),多媒體存儲卡在替代緊湊型閃存作為智能手機(jī)等移動設(shè)備的存儲介質(zhì)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(shè)備工程聯(lián)合委員會(Joint Electron Device En gineering Council,簡稱JEDEC)發(fā)布了第一代通用閃存存儲(Universal Flash Storage,簡稱UFS)標(biāo)準(zhǔn),希望能夠替代eMMC。然而,第一代的UFS并不受歡迎,因?yàn)橄鄬τ诓粩喔聯(lián)Q代的eMMC它似乎沒有提供足夠的優(yōu)勢。為此,JEDEC在2013年9月發(fā)布了新一代的通用閃存存儲標(biāo)準(zhǔn)UFS 2.0,該標(biāo)準(zhǔn)下的閃存讀寫速度可以高達(dá)每秒1 400MB,這相當(dāng)于在兩秒鐘內(nèi)讀寫兩個(gè)CD光盤的數(shù)據(jù),不僅相比eMMC它有巨大的優(yōu)勢,它甚至能夠讓電腦上使用的閃存存儲介質(zhì)固態(tài)硬盤也相形見絀,因而,該標(biāo)準(zhǔn)極有可能在2015年成為移動設(shè)備的主流標(biāo)準(zhǔn)。
新標(biāo)準(zhǔn)下的存儲速度甚至超越固態(tài)硬盤
速度相對緩慢的eMMC能夠屹立不倒,功耗低是一個(gè)重要的因素,因?yàn)閷τ谝苿釉O(shè)備來說,節(jié)省電池的電力比存儲介質(zhì)的速度更重要,而eMMC在這方面有一定的優(yōu)勢。事實(shí)上,如果從功耗方面來比較,即使是新一代的UFS 2.0標(biāo)準(zhǔn),也只能夠說與eMMC旗鼓相當(dāng)。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)操作過程中消耗的功率約為1mW(毫瓦),而待機(jī)狀態(tài)下功耗將低于0.5mW。當(dāng)UFS 2.0滿載時(shí),所消耗的功率實(shí)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(jī)狀態(tài),所以可以說在功耗方面的表現(xiàn)與eMMC不相上下。而eMMC目前仍然被廣泛使用的另一個(gè)原因是,這種舊標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品能夠通過廉價(jià)的大規(guī)模生產(chǎn)工藝降低成本,而UFS 2.0產(chǎn)品相比之下顯得很昂貴,因而在標(biāo)準(zhǔn)推行的初期,僅可能被用于高端設(shè)備。
UFS 2.0所能達(dá)到的傳輸速度是eMMC所無法比擬的,即使與當(dāng)前最新的eMMC 5.0標(biāo)準(zhǔn)相比其速度也高出3倍。能夠?qū)崿F(xiàn)這樣速度的關(guān)鍵在于,UFS 2.0采用了許多聰明的設(shè)計(jì),例如不同于eMMC存儲器讀取和寫入必須分開執(zhí)行的方式,UFS 2.0傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以在UFS主機(jī)與閃存之間以全雙工模式進(jìn)行交換,讀寫可以同時(shí)執(zhí)行。此外,UFS 2.0附加的控制通道可以有效地確保數(shù)據(jù)的安全傳輸,不必再因?yàn)槿唛L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(guān)鍵,存取指令將通過UFS驅(qū)動程序傳遞到CPU芯片上的UFS主機(jī)控制器,控制器將對傳入命令進(jìn)行排序,確保它們能夠盡可能快地進(jìn)行處理,而且UFS 2.0能夠通過存儲器芯片平行執(zhí)行隊(duì)列中的多個(gè)命令。
嵌入式的智能存儲器
UFS 2.0命令隊(duì)列包含一個(gè)優(yōu)先次序,例如命令隊(duì)列中視頻播放器接收其數(shù)據(jù)的速度將比瀏覽器后臺的下載任務(wù)有更高的優(yōu)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(tǒng),因此UFS 2.0可以將存儲塊作為獨(dú)立的邏輯單元并行地進(jìn)行操作。相對于eMMC來說,這是一個(gè)巨大的優(yōu)勢,因?yàn)樵谑褂胑MMC的系統(tǒng)中,整個(gè)系統(tǒng)必須等待之前的任務(wù)完成之后才可以啟動另一個(gè)任務(wù)。另一方面,UFS 2.0可以同時(shí)處理多項(xiàng)任務(wù)的功能,可以更好地支持系統(tǒng)的多線程操作。
除了速度上有明顯的優(yōu)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(tǒng),因而系統(tǒng)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(dāng)前所有智能手機(jī)和平板電腦的應(yīng)用需求,但是未來則難以預(yù)料。相比之下,UFS的尋址系統(tǒng)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(zhí)行方法)。UFS允許建立8個(gè)分區(qū),并且可以從這些分區(qū)上啟動。此外,分區(qū)可配置保護(hù)功能,例如可以通過加密的密鑰保護(hù)分區(qū)上的敏感數(shù)據(jù)。
UFS 2.0相關(guān)的產(chǎn)品即將推出,首先高通將推出支持該標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)芯片驍龍805,而采用UFS 2.0存儲器的第一款智能手機(jī)將是配備這款芯片的Pantech Vega Iron 2,而其他的設(shè)備也將很快推出。