UFS 30快到原地飞起 关于存储的二三事

上月底，微电子行业标准发展的全球领导者——固态技术协会JEDEC发布了UFS v3.0标准，单通道带宽提升到11.6Gbps，是HS-G3(UFS 2.1)性能的2倍。而由于UFS支持双通道双向读写，所以UFS 3.0的接口带宽最高可达23.2Gbps，也就是2.9GB/s。

UFS 3.0快到原地飞起 关于存储的二三事

前几天这条新闻见诸各大科技媒体，但不少朋友都看的一脸蒙圈：UFS3.0是什么鬼？23.2Gbps的带宽在手机上意味着什么？UFS3.0都用啥用？用在手机上会给我们带来哪些提升？所以本期发烧学堂，我们就来聊聊UFS 3.0存储技术，给大家答疑解惑。

从UFS说起的手机存储

某品牌发布会上，台上说：我们用的是UFS2.1存储！

旁边大哥一声尖叫吓我一跳。我跟该大哥搭话——

我：我说大哥你尖叫个啥，不会是厂商花钱雇来的托儿吧？不就是个存储么？

某大哥一脸鄙夷：听说过固态硬盘SSD不？着UFS就是手机上的SSD！传输速度更快！

我：那为啥叫UFS不叫SSD？不就是更快么，有个X用？下小电影会更快么？

某大哥瞬间脸色变黑......

（PS：别学我，容易没朋友）

其实这大哥说的没错，现在的UFS存储确实要比以前的eMMC存储传输速度更快。但为啥更快？它们之间又有哪些区别？手机存储经历了哪些发展？我们一起来梳理一下：

eMMC和UFS都是个啥？

准确的说，应该是技术标准，而不是芯片硬件本身。由于存储芯片在封装时运用了这些技术标准，所以习惯上都会用这些字母缩写来称呼这些芯片的类型。

eMMC全称为“embedded Multi Media Card”，即嵌入式的多媒体存储卡 ，由MMC协会所订立。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一路狂飙到最新eMMC5.1的600MB/s，而常见于手机上的eMMC5.1实际读取速度不会超过300MB/s。

由于单通道的结构性质，eMMC不能同时读写数据，不支持多线程，想提升这种存储单元的性能，只有不断改进eMMC的总线接口，也就是我们刚才说的eMMC的版本升级。这也注定了eMMC存储不会有太高的提升空间。

两种标准的通道区别（图片引自网络）

UFS全称为“Universal Flash Storage”，即通用闪存存储 ，由固态技术协会JEDEC订立。相比于eMMC，其优势就在于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。

之前厂商们大力宣传的UFS 2.0规范分为两种，强制标准为HS-G2，可选标准为HS-G3。HS-G2 1Lane最高读写速度为2.9Gbps（约为360MB/s），2Lane最高读写速度为5.8Gbps（约为725MB/s）。可选标准HS-G3 1Lane最高读写速度为5.8Gbps（约为725MB/s），2Lane最高读写速度为11.6Gbps（约为1.45GB/s）。

UFS 2.1的闪存存储标准速度标准没有任何变化，主要是在设备健康、性能优化、安全保护三个方面进行了升级。

在文初我们说的UFS3.0在这一个基础上再次升级，带宽是UFS 2.1的2倍，理论的接口最大带宽为23.2Gbps，即传输速度为2.9GB/s。相比于最新eMMC5.1标准，理论上有着接近5倍的性能优势。

苹果用的是哪种协议的存储？

我们经常会听到这样一个说法，苹果的存储特别特别快，所以手机流畅。那么iPhone用的是UFS吗？其实并不是。从iPhone 6s开始，苹果在手机上用的是使用NVMe(Non-Volatile Memory express)接口协议 ，这种协议在电脑的SSD上比较常见。

在当时，iPhone 6s的闪存实际性能就达到了连续读取速度402MB/s，连续写入速度164MB/s的水准。发展到iPhone 8这一代，性能也有了进一步的提升。iPhone 8 Plus实测读取速度为1131MB/s 。而目前除了少数国际旗舰的UFS2.1读取速度能达到1100MB/s以上外，主流安卓机上用的UFS 2.1实际读取速度一般700MB/s出头 ，所以大多读取性能不如iPhone也理所当然。

不同类型的存储价格差异大吗？

既然UFS存储的性能这么牛X，那是不是比eMMC贵上很多？还真不是，其原因要从存储芯片的封装说起。

不同标准的存储价格（数据来源全球半导体观察网）

我们提及存储时，都在说有多大多大容量，事实上，手机储存容量、固态硬盘、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。我们刚才所说的存储，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，进行标准封装而成的。

这样封装的好处就在于可以使结构高度集成化，而且当手机客户选用封装好的存储芯片进行手机硬件堆叠时，不需要处理其它繁琐的NAND Flash兼容性和管理问题。

之前苹果的存储内存混用一事闹得沸沸扬扬，其原因就在于NAND闪存颗粒也有不同。根据单元存储密度的差异，闪存分为SLC、MLC、TLC三种类型：

SLC（单层式存储） ，单层电子结构，写入数据时电压变化区间小，寿命长，读写次数在10万次以上，但造价高。

MLC（多层式存储） ，使用高低电压构建的双层电子结构，寿命长，造价可接受，读写次数在5000左右。

TLC（三层式存储） ，是MLC闪存延伸，存储密度最高，容量是MLC的1.5倍。 造价成本最低，但使命寿命低，读写次数在1000~2000左右。

所以，采用eMMC和UFS标准虽然对价格有一定影响，但并不是所有原因，还要看闪存颗粒的类型。据悉，采用UFS3.0标准的存储芯片价格会更高一些。当然，苹果的NVMe接口协议的存储芯片价格也不低。

传输速度会给我们带来哪些影响

说可这么多，相信大家最关心的问题还是存储芯片的传输速度会给我们带来哪些影响。其实这个问题不难回答。相信给电脑加装过SSD的朋友都会有这样的体验：以前机械硬盘开机少说也得三十多秒，用了SSD后，开机时间不到10秒了；加载大型游戏能够明显感觉快出很多。在手机上用高速的存储芯片道理是相同的，就是让手机加载更快。

举个大家都有认知的例子：同时代的iPhone游戏加载速度回明显优于安卓手机，其中原因除了处理器性能和软件系统优化外，很大一部分原因就来自于苹果NVMe接口协议存储芯片的高读取速度。当然，得益于此的还有应用的加载速度。

喜欢用手机拍照的朋友，在以前肯定都有这样的烦恼：拍照时手机反应慢，按快门后得等很长一段时间才能拍摄成功；手机里存的照片太多，照片加载特别慢，稍微一滑动手机就会卡到爆。其原因除了手机处理器和软件的优化外，就是因为存储的写入和读取速度太慢造成的。

所以，在不考虑处理器和软件的情况下，存储拥有了更高写速，拍照片就可以更快响应。另外，也允许了像素更高、帧数更多的视频录制；存储读速更高，多张照片和超高质量视频加载得就更快，操作和播放的卡顿就更少。

另外，相比于eMMC，UFS的优势还在于采用了全双工方式，收发数据可以同时进行。打个比方来说，eMMC就相当于一条只允许一辆车经过的通道，对面的车要等通道内的车出来以后才能进入通道。而UFS则是双向车道，允许来往车辆同时运行。即用UFS存储的手机在执行多任务时，无需等待上一进程结束，效率自然提升不少。

那么UFS3.0会给我们带来什么？

刚才提到有更快的加载速度、允许画面质量更高、帧数更多的视频拍摄和播放。除了这些，还能给安卓手机带来什么呢？

首先，UFS 3.0的接口带宽最高可达23.2Gbps，也就是理论传输速度可达2.9GB/s。当然实际速度会有所折损，但应该不会低于2GB/s，这就远远高于iPhone 8 Plus实际读取速度1131MB/s。所以如果苹果的存储方案没有大幅度升级的话，下一代产品将被采用UFS3.0存储的手机超越，iPhone在游戏加载速度上将不具有优势。

我们即将进入网速更快的5G时代（图片来自网络）

另外，我们也将进入5G时代。5G网络最高理论速率可达20Gbps，也就是2.5GB/s左右，按照理论数据一瞬间就可以下载一部高清电影。但问题就在于市面上的手机存储芯片都没有这么高的写入速度。所以，以后制约下载速度的将不再是网速，而是存储。UFS3.0的大带宽显然与5G的高网速更般配。

但近一年内，UFS3.0应该不会投入手机市场。因为麒麟970、骁龙845、Exynos9810等研发较早，暂时没有信息证明这三款旗舰处理器支持UFS3.0标准，所以大概只有等到2019年才能在手机上见到。

写在最后

看到这里，相信大家已经对手机存储有了一定的了解。最后，我们来说一下如何鉴别储存芯片类型：下载一款名为AndroBench，进行速度测试。

标准顺序读取（Sequential Read）MB/s顺序写入（Sequential Write）MB/s eMMC 5.1250 125 eMMC 5.0 250 90 eMMC 4.5140 50

eMMC实际测试参考数值

eMMC速度可以参照表格，一般来说顺序读取速度不超过300MB/s的芯片均为eMMC标准芯片。现在见于主流机型上的UFS标准芯片顺序读取速度在700MB/s左右。当然，如果你碰到顺序读取速度到1100MB/s，那可以说该手机厂商十分良心了。

发现SSD用久了会变慢？你需要知道这些维护技巧！

先给大家说个事，什么事呢，嘿嘿，今天用了10TB的硬盘，开了一个洋荤！羡慕嫉妒恨吧~~~

固态硬盘虽然性能优秀，但是不良的操作方法可能会造成速度变慢或故障；虽然现在出现问题厂家也会提供以换代修的策略，但毕竟会影响用户的体验，今天就来给大家聊聊固态硬盘维护的技巧。

重点提醒

这里首先要注意一点，固态硬盘应该在Windows 7或以上系统版本的平台使用，不要在不支持TRIM的XP系统下使用。 考虑到现在XP在国内的保有量，还是要提醒下各位。

固态硬盘除了正常通电时间的寿命外，还有一个寿命是取决于写入量，达到一定写入量后闪存芯片就该寿终正寝了。所以平时不要频繁的用测试软件测速跑分(我一个朋友每天都要跑几次才过瘾)，不要频繁的下载BT(日常使用是没问题的，比如每天下一两部电影)，加大BT、PT等P2P软件的内存缓存。一些固态硬盘也标定了每天的最大写入量。如果超出的写入量的次数不太频繁也没什么问题。

放弃磁盘碎片整理功能

不要在固态硬盘上进行磁盘碎片整理。因为固态硬盘的存储单元，是基于闪存颗粒的电子存储；在寻道时间上理论上是永恒不变的，影响其性能的关键点其实是在主控芯片的性能和闪存颗粒的工艺。

所以这也是为什么小狮子推荐固态硬盘的时候都要提及主控和闪存的远原因。而如果按照传统的顺序读写方式进行磁盘整理，是会大大影响到固态硬盘的使用寿命的 。TRIM功能也会自动帮助进行整理工作。而现在的厂商也会推出一些官方工具帮助整理，所以请放弃对固态硬盘进行碎片整理。

留取一定多余空间

分区要保留一定的可用空间，比如保留10%，如果塞得太满会影响读写性能(有一些固态硬盘无此问题)。对于垃圾回收机制较为激进和TLC NAND的固态硬盘需要多注意该问题，如果硬盘"飘红 "的话主控很可能是满负荷的运作，长期如此可能会引起硬盘掉速。

建议经常去该品牌的官方网站，定期检查有没有新的固件下载，新的固件往往会修复以往的问题，甚至能发挥更好更稳定的性能。现在新固件是大坑的情况越来越少了→_→

掉速解决小方法

使用较长的一段时间后(2年左右，或根据具体使用频率来定)，一些固态硬盘可能会出现掉速等性能下降的情况。这个时候可以考虑使用全盘擦除的方式进行一定的“修复”。考虑到擦除后数据无法恢复，请考虑进行操作的朋友先行做好备份工作。一般现在的厂家也会在更新工具里内置这个功能，但是要注意运行着系统的情况下是无法擦除。

这里小狮子来教给大家一个办法：

建议用一个U盘作为系统启动盘，记得在BIOS调整调整设置，把SSD暂时设置成非启动盘；备份好数据后即可用固态硬盘配套工具里的“安全擦除”工具全盘擦除。一些朋友可能在官网没找到类似工具，小狮子建议大家可以使用Solid State Doctor 这个工具来执行擦除任务。

使用方法非常简单 ：先选定一个固态硬盘，然后点驱动器工具图标、再点安全擦除图标，然后执行就可以了。

这里大家也要注意，不要频繁进行全盘擦除，在性能严重下降时才可执行一次。

系统平台与数据转移

当遇到大量数据时格式化、分区等操作请在Windows系统里进行，切勿在其他系统里进行！

举个例子，前段时间小狮子的朋友新买了一个固态硬盘。老固态是128GB的，分了2个区。有新固态之后，就想把老固态合并为一个区(老固态上几乎塞满了数据)。做系统的时候，他在PE下顺便将老固态用diskgenius重新分为一个区。

结果装好系统后，发现新固态正常，老固态4K性能居然只有10M/S，写入也不到100M/s。格式化后也没用，拆下来装到另一台机器上也没有用。后来执行了全盘擦除才恢复到原来的速度！PE系统没有想象中的那么万能的→_→

其实原理很简单：操作系统要删除硬盘里的内容时，其实并不是真正删除，而是将该区域标记为空，有新数据写入时就会覆盖这个空的位置。但对于闪存来讲是行不通的；需要先行进行擦除才可以。

所以在不支持TRIM的PE系统上执行的格式化操作，在写入数据时要还得先进行擦除操作。所以大家明白TRIM的重要性了吧，在Windows系统下格式化，那么系统就会向硬盘发送TRIM指令，告诉硬盘哪些位置能擦出了，固态硬盘就会在空闲时进行擦除，下次写入时就省掉了擦除操作。

机械硬盘也能优化

相信很多朋友都是和小狮子一样，非日常使用的软件和收集的图片、电影都收集在机械硬盘里；机械硬盘的原理就里就不阐述了，考虑到开机就在不停运行，而我们有时候都在用固态里的东西，机械硬盘几天也用不着一回，干嘛不让他停着呢？

小狮子这里就来教大家如何进行设置：

首先将虚拟内存、临时文件、IE缓存以及所有软件的临时目录都设置到固态硬盘上，防止平时他们去读取机械硬盘。

进入控制面板，点击系统和安全，进入“电源选项”。当然从屏幕保护程序设置里也可以进入的。在你当前的电源计划后点更改计划设置

点击“更改计划设置”，将关闭硬盘时间设置为5分钟甚至2分钟即可。

设置后机械硬盘就会快速在没有读写操作后停转，达到了延长寿命的目的，放心装着系统的固态硬盘是不受影响的。

好啦，今天的内容就先写到这里了，小狮子下班了！今天有人请小狮子吃饭哦，至于是谁大家猜猜吧！当然别忘记给小狮子点个赞哦~\(≧▽≦)/~

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