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ufs取nand定义 UFS与eMMC到底是啥?3分钟带你看懂它们的秘密
发布时间 : 2024-11-28
作者 : 小编
访问数量 : 23
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UFS与eMMC到底是啥?3分钟带你看懂它们的秘密

虽然很多人并不知道UFS2.1/2.0和eMMC 5.1全称是什么,但是在各大手机厂商的强力轰炸下,大家多多少少知道这是一种闪存标准,并且在速度上UFS 2.1>UFS 2.0>eMMC 5.1。目前来看,UFS闪存在速度上大幅领先eMMC,后者就像是上一个时代的产物。

另一方面,我们发现不少消费者对eMMC与UFS都存在一定的误区,而且近段时间网上关于UFS与eMMC的讨论空前高涨,这从百度指数中以“UFS”为关键字搜索时可以看到。

那么UFS和eMMC到底是什么呢?两者之间的速度差距在理论测试中究竟有多大?看完本文也许你脑海中会呈现一个清晰的轮廓。

UFS与eMMC之间的关系

在外观与功能上面,UFS与eMMC没有明显的差异,它们既不是一种接口(跟PC的SATA/M.2接口不是一个概念),也不是一种单纯的储存芯片(跟NAND闪存也不是一个概念),可以说UFS/eMMC是一种内嵌式存储器的标准规格(基于闪存介质的基础上集成主控芯片,而且拥有标准接口)。

eMMC全称是embedded Multi Media Card,中文翻译为“嵌入式多媒体存储卡”,采用并行数据传输技术,主控和存储单元之间拥有8个数据通道,它们可以同步工作,工作模式为半双工,每个通道允许读写传输,但是同一时间只能读/写。

UFS还更省电

UFS全称是Universal Flash Storage,中文翻译为“通用闪存存储”,采用串行数据传输技术,只有两个数据通道但速率超越eMMC,工作模式为全双工模式,同一条通道允许读写传输,而且读写能够同时进行,传输效率效率提高。不论是数据传输技术,还是工作模式,UFS都全面领先于eMMC

手机eMMC闪存读写性能孱弱,拍马赶不上SSD,但UFS出现后情况变了。UFS打通任督二脉:①LVDS(低压差分信号)有专门串行接口,读写操作同时进行;②CQ(命令)队列动态调配任务,无需等待上一进程结束。——说人话就是随心挑选食物、边吃边拉(屏幕前的同学不在饭点吧)。

数据来说话,我们来测一测:

理论上来说,eMMC 5.1、UFS 2.0和UFS 2.1之间的差距应该是比较明显。我们拿最近热播的《人民的名义》中的公务员序列来打个比方,假设UFS 2.1对应的是省部级干部,那么往下依次为:

闪存标准

公务员序列 代表人物

UFS 2.1 省部级(正副) 沙瑞金(正) 高育良(副) 李达康(副)

UFS 2.0 厅局级(正副) 祁同伟(正) 侯亮平(副) 陈海(副)

eMMC 5.1 处级(正副) 赵德汉(正) 程度(正) 陆亦可(副)

当然,以上比喻并不是很准确,但足够说明这三者之间的差距。所谓“官大一级压死人”,从某种程度上讲,越高的闪存标准足以碾压低一级的闪存标准。说到这里,那么疑问就来了,这三者之间差距到底有多大?买手机是否一定要选择UFS 2.1闪存的?我们通过图表来看看:

机型:每种闪存各一部

测试软件:AndrodBench

测试次数:3(取最高值)

从图表来看,即使每个闪存标准都取最高值进行对比,其持续读取速度情况类似:后者差不多是前者的两倍,而持续写入速度方面,UFS 2.0的速度是eMMC 5.1的三倍,而UFS 2.1的持续写入速度并没有对UFS 2.0造成碾压,但依旧很高,达到了180MB/s。

去年基本上大多数旗舰机采用的都是UFS 2.0闪存,eMMC 5.1已经称为普通千元机的标配,而UFS 2.1则将成为今年旗舰机的标配。虽然说读写速度越开越好,但是每个人购机预算不同,最终都还要看看自己的钱包在做打算,不是吗?

UFS也不是万能,一台手机怎么样才有流畅的体验?

一部手机的总体体验(也可说是速度)不能依靠一两个核心原件的差异来判断高低,而应该是所有元件的综合实力在真实应用环境中的比较。

影响一部手机的速度体验的核心元件还有处理器、RAM运存介质大小和系统优化 等。尤其是系统优化,这点用软件工具是无法真正测试出来的。

一台好的手机,我们可以用“一款近乎没有短板的水桶机”来形容。目前国内很多厂商都可以拿到顶级的元器件(如定制的摄像头,顶级的处理器,当然包括UFS闪存方案),但是能在系统优化上面做好的寥寥无几,目前不少厂商的短板都存在于系统优化当中。

总结

看完本文,相信大家已经了解在连续、随机读写等各方面指标上,UFS的理论速度皆碾压eMMC,而UFS 2.1对于UFS 2.0也有接近翻了一倍的表现。在目前智能手机的性能框架下,无论是UFS还是eMMC都无法发挥其理论速率,但总体而言而言,全双工模式、串行数据传输技术的UFS优于半双工模式、并行数据传输eMMC是毋庸置疑的。

从长远来说,有着更进一步发展潜力的UFS闪存显然比eMMC闪存更加适合移动设备,也更加符合移动设备的发展进程。但是现阶段来看,能够生产UFS芯片的厂商屈指可数,因而难免会出现供不应求的局面。所以短期内eMMC闪存也不会马上被淘汰,更低的成本、更大的产量以及够用的性能还能适用于移动设备。

编辑:凡闻

都说它是顶级手机的专利 UFS闪存到底是个什么鬼?

随着麒麟970、骁龙845和三星Exynos 9810等新一代旗舰处理器的出现,2018年高端智能手机有望迎来准5G的网络体验(下行速率可达1.2Gbps,但还需运营商基站支持)。等到了2020年,5G网络还将带来更极致的10Gbps到20Gbps的联网速度,秒下高清视频不是梦想。然而,网络性能的飞跃也将给手机硬件带来极大的压力,而闪存芯片,就是最大的受力点。

手机网络的不断提速

如今哪怕是千元智能手机的下行速率都达到了Cat.7,也就是300Mbps的标准,而中高端手机则已享受Cat.12(600Mbps)或Cat.16/18(1.0Gbps/1.2Gbps)的速度。要知道,很多地区的家庭宽带也不过20Mbps到100Mbps之间,在不考虑运营商基站限速的情况下,智能手机的下载速度已经远远超过了有线网络。

未来5G的下行峰值速度可达20Gbps

以即将兴起的Cat.18为例,其1.2Gbps的下行速率理论的下载速度为150MB/s。而到了2019年5G网络商业化试运营时,10Gbps起步下行速率对应的下载速度就将达到1.25GB/s。如果将这个速度放在PC端,那就唯有支持NVMe协议的PCIe SSD才不会成为速度上的拖累(主要看SSD的写入性能),而无论是HDD机械硬盘还是SATA3.0接口的SSD都将成为“拖油瓶”。

在PC都感觉“亚历山大”的当下,智能手机又该如何应对更高速网络的挑战呢?

读写性能的重要性

不成为下载瓶颈只是对闪存提出的基础要求,而闪存性能在实际操作中的影响还表现在更多方面。比如安装超过GB大小的APP、录制生成4K视频、拍照连拍、相册中大量图片的预览图刷新,在这些应用环境下,只有更高速的闪存才能告别卡顿和延迟,缩短APP的安装和启动时间。

从eMMC到UFS的进化

好消息是,如今智能手机的存储性能已经足够应对Cat.18网络的挑战了,哪怕是低端手机采用的eMMC 5.1,也可提供100MB/s以上的持续写入速度,而UFS闪存的高端手机哪怕是4K写入速度也都能超过150MB/s。但是,面对未来5G网络的来袭,现有的闪存技术就都将抓瞎了。

我们不妨再来回顾一下智能手机常用的闪存技术标准:

eMMC:Embedded Multi Media Card,它是在NAND闪存芯片的基础上,额外集成了主控制器,并将二者“打包”封装封成一颗BGA芯片,从而减少了对PCB主板的空间占用,也是移动设备中普及度最高的存储单元。eMMC的性能会随着总线接口的升级而提升,而目前最新的标准就是eMMC 5.1。

还有很多手机会选择将CPU和闪存芯片堆叠封装

UFS:Univeral Flash Storage,我们可以将它视为eMMC的进阶版,是由多个闪存芯片、主控、缓存组成的阵列式存储模块。UFS弥补了eMMC仅支持半双工运行(读写必须分开执行)的缺陷,可以实现全双工运行,所以性能得以翻番。

目前UFS又被细分为UFS 2.0和UFS 2.1,它们在读写速度上的强制标准都为HS-G2(High speed GEAR2),可选HS-G3标准。而两套标准又都能运行在1Lane(单通道)或2Lane(双通道)模式上,一款手机能取得多少读写速度,就取决于UFS闪存标准和通道数,以及处理器对UFS闪存的总线接口支持情况。

比如,采用UFS 2.1闪存的手机大都可以获得800MB/s的持续读取性能。但是,魅族PRO 7官方表示配备了UFS 2.1闪存,但实际测试的持续读取速度却只有500MB/s左右。这并非魅族虚标,而是PRO 7搭载的联发科Helio X30处理器仅支持单通道UFS总线接口,所以无法100%发挥出UFS 2.1闪存的性能。

需要注意的是,虽然UFS 2.1相较eMMC 5.1在持续读取速度上实现了2.5倍左右的提升,但持续写入速度却没有太大变化(200MB/s左右)。但是,如果我们仔细留意4K写入速度一项,就会发现UFS 2.1的实测速度能领先eMMC 5.1十倍有余,这对于下载提速可有着更加实际的意义。

苹果主打的NVMe闪存

苹果从iPhone 6s开始也引入了超高速闪存,但它却不是我们熟悉的UFS,而是一种名为“NVMe”的闪存芯片。实际上,NVMe和UFS的本质都是NAND,只是协议层面有所差别而已,NVMe协议比UFS协议更高效,所以在绝大多数测试项目中,采用NVMe协议的iPhone总能在读写速度上领先于同期Android手机的UFS。

UFS 3.0为5G保驾护航

问题来了,面对5G网络起步1.25GB/s级别的下载速度,哪怕是UFS 2.1也有些力不从心。怎么办?

好消息是,固态技术协会(JEDEC)在前不久正式发布了UFS 3.0标准(JESD220D、JESD223D),和UFS存储卡V1.1标准(JESD220-2A)。其中,UFS 3.0就刚好可以成为与5G网络搭档的存储技术。

简单来说,UFS 3.0引入了HS-G4规范,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。此外,UFS 3.0支持的分区增多(UFS 2.1是8个),纠错性能提升且支持最新的NAND Flash闪存介质。

三星已经宣布,将在2018年第一季首发推出UFS 3.0接口的产品。由于麒麟970、骁龙845、Exynos 9810等研发较早,所以并没有赶上UFS 3.0标准的支持,但下半年的麒麟980,将在2019年发布的骁龙85x、Exynos 99xx应该可以对其加以支持,从而满足5G时代的更高速读写需求。

如何辨别手机存储芯片

在过去,只有旗舰级处理器才支持UFS闪存,而如今包括骁龙660和Helio P30在内的新一代中端处理器也支持UFS闪存。虽然现阶段搭载骁龙660/Helio P30芯片的手机为了降低成本选用的都是eMMC 5.1,但不排除未来会有中端机也通过武装UFS闪存提升竞争力。所以,咱们还是有必要学习一下如何辨别手机配备闪存的技术标准。

在网上搜索下载名为“P10Check”的应用,安装运行后就能自动反馈出手机的闪存标准到底是eMMC还是UFS,可惜该软件无法进一步细分UFS的版本(如UFS2.0还是UFS2.1)。

如果你想知道手机闪存的具体性能,则可下载安装名为AndroBench的测试软件,如果测试结果的持续读取速度在700MB/s以上,那就说明手机闪存版本为双通道的UFS2.1,代表当前的顶级存储性能。如果速度在500MB/s左右,那就是运行在双通道模式UFS2.0或单通道下的UFS2.1。

小提示: 受制于闪存芯片可能面临缺货/涨价的风险,部分手机厂商可能会为热销手机准备多家供应商的闪存芯片。比如前几个批次手机的闪存来自三星,后续改为东芝,最后批次为闪迪。不同供应商的闪存芯片在性能上可能存在细微差距,关于这一点大家需要做到心里有数。

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