NVMe与UFS 3.1:智能手机内存类型之战。解析中

iPhone快吗?是! 但为什么?



苹果并没有告诉我们太多有关其设备内部的信息。仿佛对我们隐藏了一个可怕的秘密!



例如,您知道iPhone和Android使用完全不同类型的闪存吗?iPhone上的NVMe和Android上的UFS。





也许这是苹果设备速度的秘密?今天我们将弄清楚闪存是如何工作的。找出内存标准有何不同?最重要的是-让我们比较谁比Android或iPhone更快!在其他任何地方都找不到此类信息。因此,请继续阅读并注意最后!



快闪记忆体



让我们从一个事实开始,即在闪存驱动器,存储卡,智能手机和SSD磁盘上,它们到处都使用相同类型的内存-闪存。这是一种现代技术,已取代了磁存储介质(即硬盘驱动器)。



Flash具有许多优点。它高效节能,价格便宜,经久耐用且结构紧凑。硬币大小的芯片可容纳1 TB的数据!







照片中的东芝芯片尺寸为16x20毫米,



但您如何设法以如此小的尺寸存储如此大量的信息呢?

闪存如何工作?



让我们看一下闪存是如何工作的。



现代闪存的基本单元是CTF单元。它代表电荷陷阱闪存存储单元,即带有电荷陷阱的内存。这不是某种象征性的陷阱,而是真实的陷阱。







该电池能够将电子锁定在其内部并存储多年!就像电影《捉鬼敢死队》中的陷阱一样。因此,即使您的SSD没有连接任何东西而只是躺在床头柜上,您也应该知道它充满能量。



计算机将电池中是否存在电荷解释为零和一。通常,就像技术世界中的一切一样。







有许多这样的单元,它们彼此之间是一个。因此,这种单元排列称为垂直NAND或VNAND。它非常高效并且非常有趣。







多层内存



有点类推。想象一下,记忆是一个巨大的多层住宅区,其中每个公寓都是一个存储单元。



因此,在这个住宅区的一栋房屋中,总是有6个入口,在一个入口的每一层都设有32套公寓,即 存储单元。这样的房屋最多可以有136层,但前提是这是最现代的房屋。这样的具有六个入口的房屋称为存储块。







我为什么要这样? NAND存储器的组织方式使其无法简单地将数据读写到特定的单元,井或公寓中。她立即​​读取或覆盖整个入口!



而且,如果您需要删除某些内容,则整个房子将被立即擦除,即一块内存。即使您只是决定扔掉同一间公寓的地毯,也没关系。整个房子要被拆除!



因此,在删除任何内容之前,您首先必须将所有信息复制到相邻的块中。



而且,如果磁盘上剩余的内存很少,不足总容量的30%,则此类磁盘的速度会大大降低。仅仅是因为您必须寻找可用的块复制空间。



因此,请确保您的手机或SSD的存储空间不超过70%!否则,一切都会变得乏味。



顺便说一下,出于同样的原因,擦除信息比读写要消耗更多的能量。因此,如果您想节省电量,请少删除文件!



让我提醒您,硬盘驱动器(HDD)是一个不同的问题。一次读出一个单元的信息。硬盘驱动器旋转,读取头在磁盘的整个表面上来回移动。而且,如果将文件拆分为存储在磁盘不同端的碎片,则速度会降低。因此,对HDD进行碎片整理很有用。



什么是规格?



但是回到闪存。自然地,本身具有存储器的芯片是无用的,因为需要以某种方式管理整个复杂结构。因此,整个技术栈支配着一切。它们被称为标准或规范。



再一次!



有一个带有闪存的芯片,通常是NAND存储器。数据存储在那里。



并且有一个规范-围绕芯片,软件和硬件的整套技术,提供与内存的交互。规格越智能,内存工作越快。



那么,我们的智能手机使用哪些规格,哪一种是最智能的?让我们弄清楚。



多媒体卡



2007年发布的第一款iPhone促使逐步淘汰存储卡。需要用于移动设备的低成本闪存的新标准。这就是eMMC的出现方式,它代表嵌入式多媒体卡或嵌入式多媒体卡。即,就像eSIM(嵌入式SIM)一样。



eMMC标准已经逐步更新,并且速度不断提高。而且eMMC仍在大多数智能手机中使用,但是该标准显然不是速度记录的保持者,并且远远落后于SSD驱动器。













UFS



然后在2014年出现了一个新标准,名称不当,是通用闪存或UFS!新标准在各个方面都比eMMC更好。







首先,UFS具有串行接口。这意味着您可以同时进行读写。eMMC只能做一件事。因此,UFS更快!







第二,闲置时的能源效率是其两倍。



当RAM已满时,与交换文件配合使用效果更好。但是,有些UFS存储卡可以无缝集成到内部存储中!这是一个成熟的模块化内存!



顺便说一下,由于这个原因,调用电话eUFS的内部存储器更为正确。记住,嵌入式。







UFS于2015年立即在2.0版中发布,首款采用此标准的手机是三星Galaxy S6。三星为内存速度感到骄傲,以至于他们甚至放弃了Galaxy S6的microSD插槽。闪存标准的命运似乎已成定局-在这里他是新国王。新的USB闪存驱动器世界。



但是突然之间,iPhone 6s出来了,我们看到了!











什么?这怎么可能?这些iPhone的存储奇迹是什么?看起来苹果公司走了自己的路。如果eMMC和UFS标准是某种儿童存储卡的继承人,那么iPhone中的内存就是成人SSD驱动器的直接继承人。因为iPhone使用NVMe内存规范。计算机和笔记本电脑使用相同的内存。



NVMe



NVMe这个名字很难理解-NVM Express(NVMe,NVMHCI,来自英语非易失性存储器主机控制器接口规范)。



但是标题中的关键字是Express!为什么?



NVMe规范是专门为基于PCI Express的NAND SSD设计的。



NVMe是从头开始构建的,是一种有效使用SSD的新方法。他们从中删除了所有不必要的内容,并专注于速度。



因此,由于其技术堆栈短,NVMe在随机写入和读取块的其他标准方面具有很大的优势。







这是什么意思?



该属性对于不断读取并生成一堆小的4KB文件的操作系统特别有用。NVMe随机读写使iPhone如此之快。



但是,自然地,苹果公司不能只是将整个固态硬盘塞入智能手机中。他们修改了NVMe协议并开发了自己的定制PCI-E控制器。



因此,iPhone中的内容绝对是一种独特的解决方案,并且一度是革命性的。他们甚至都没说什么!一如苹果一如既往。



MacBook也是如此。苹果是第一个放弃硬盘的公司。而且他们始终将最快的内存放入笔记本电脑中。这就是为什么即使在较弱的硬件上,Mac感觉也比Windows笔记本电脑快的原因。



测验



但是回到智能手机。我们发现,Android使用UFS内存,而iPhone使用NVMe。但是问题在于,很难确定哪个内存实际上更快。



我们只能说这与美光的比较不错。他们基于定制的Android设备,比较了NVMe和UFS 2.1,并在各个方面都获得了NVMe的优势!像这些:



  • 顺序写入> 28%
  • 顺序读取>顺序读取快15%。
  • IOPS(随机读写)> 30%














CPDT基准



但谁在乎?现在在很多地方都有UFS 3.0,而在Redmi K30 Pro中通常有UFS 3.1。



看起来UFS 3.1在各种指标上都比UFS 2.0快8倍。这是要比较的东西!



UFS 2.0和UFS 3.1



  • 顺序读取-6倍
  • 顺序写入-8倍
  • 随机读取-5.3倍
  • 随机写入-5倍






因此,您只需要下载适用于iPhone和Android的相同测试,就可以完成!我们将找出谁是冠军。只知道什么?没有这样的测试!相信我们,我们一直在寻找。有争议的测试方法难以理解(PerfomanceTest),但没有什么像样的。



除了...这个奇妙的测试:跨平台磁盘测试。适用于所有平台,详细介绍了测试方法。甚至还有一些iPhone测试结果:







但不幸的是,该应用的iOS版本从未发布。



但是我们没有绝望!事实证明,开发人员的名字叫Maxim,他来自明斯克。因此,我们联系了他,Max向我们提供了iOS应用程序的开发人员版本。



因此,今天我们可能会发现内存更快的位置:在最新的iPhone或最酷的Android智能手机上:



  • iPhone 11 Pro-NVMe
  • 一加8 Pro-UFS 3.0
  • Redmi K 30 Pro-UFS 3.1
  • 和Macbook Pro 16-NVMe






结果,在连续的录音中,友谊取胜,似乎对苹果来说一切都很好,但是在任意的情况下,它们完全融合了Android智能手机。复制中-结果的字面相等。请注意,带有UFS 3.1的Poco F2 Pro在测试中没有表现出来,并且输给了Sony Xperia 1 II和OnePlus 8 Pro。也许它不仅解决了这个问题!但是,与笔记本电脑中的“成人” NVMe相比,移动NVMe慢了3-4倍,这当然并不令人鼓舞。另一方面,这意味着智能手机还有增长的空间!







再次感谢Maxim的帮助和指导!请记住,测试不是一件容易的事,所以如果您崩溃了,请不要发誓!



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