誰偷了你的性能 揭秘優(yōu)盤為何速度不快

藍(lán)色

高速優(yōu)盤隨著USB3.0接口、更低的價格得以迅速普及，同時它的讀寫速度首次超過傳統(tǒng)臺式機(jī)的機(jī)械硬盤，突破了200MB/秒。這位SSD固態(tài)硬盤的近親，天生基因優(yōu)越，甚至，它還直接采用了SSD主控和閃存。高速優(yōu)盤集這些優(yōu)秀的特質(zhì)于一身，這也就很好理解它的速度為何能甩開機(jī)械硬盤。同時，新的問題又?jǐn)[在我們面前，高速優(yōu)盤真的那么快么？

速度與容量

目前世界上速度最快的優(yōu)盤當(dāng)數(shù)今年年初面世的閃迪CZ88，它的讀、寫速度均在200MB/秒以上，其中，閃迪CZ88的讀取速度高達(dá)260MB/秒，寫入速度也可達(dá)240MB/秒，如此強(qiáng)悍的性能足以傲視群雄。不過，即便是優(yōu)盤中的佼佼者，閃迪CZ88的速度指標(biāo)也就勉強(qiáng)超出USB3.0規(guī)范的一半而已。那么，是什么原因?qū)е逻@些高速優(yōu)盤未能完全發(fā)揮出USB3.0的全部潛能呢？

而現(xiàn)今世界上容量最大的優(yōu)盤則來自金士頓HyperX 駭客系列，DataTraveler HyperX Predator 擁有1TB的驚人容量，而它的讀寫速度（讀取240MB/秒；寫入160MB/秒）也相當(dāng)快，指標(biāo)上僅稍遜于閃迪CZ88。事實上，HyperX Predator是一塊使用SSD制作的高速優(yōu)盤，但它的讀寫速度顯然還不能與固態(tài)硬盤畫上等號，正當(dāng)家用級SSD的讀寫速度接近SATA3.0極限速率的時候，HyperX Predator 1TB優(yōu)盤也僅達(dá)到了USB3.0的一半速度。

毫無疑問，作為存儲產(chǎn)品的優(yōu)盤，它首先要強(qiáng)調(diào)大容量。只是，當(dāng)優(yōu)盤的容量越來越大時，我們必然會對存儲介質(zhì)的讀寫速度提出更高的要求，以提高傳輸效率。接下來，我們將帶您逐步探尋USB3.0優(yōu)盤的速度秘密、以及優(yōu)盤行業(yè)的一些潛規(guī)則。

主控和閃存

高速優(yōu)盤和固態(tài)硬盤的工作原理和基本電路結(jié)構(gòu)都十分類似，兩者均具備有主控、閃存以及必要的供電線路。但是，為什么優(yōu)盤的速度卻無法和SSD固態(tài)硬盤相提并論呢？其主要原因還在于它們的主控和閃存在選擇上有較大區(qū)別。

主控芯片：USB3.0和SATA模式大相徑庭

通常來說，我們使用的SSD固態(tài)硬盤采用的是SATA接口主控，而絕大部分優(yōu)盤則采用的是USB接口主控。除此以外，部分廠家還將SSD的主控芯片移植到優(yōu)盤上以獲取更高的讀寫性能，當(dāng)然，對于這類產(chǎn)品，它們還需要加裝SATA橋接USB的轉(zhuǎn)換芯片，否則SSD主控是無法直接使用到優(yōu)盤。

速度限制：橋接芯片導(dǎo)致主控性能衰減

盡管用上了SSD主控，但為什么在讀寫速度上會下降很多呢？我們以金士頓DTWS 32GB優(yōu)盤為例，這是一款在目前市面上以性能著稱的產(chǎn)品，它采用了SF2241 SSD主控，讀寫速度理論上可達(dá)到500MB/秒。不過，金士頓DTWS 32GB在實際應(yīng)用時，它的實測讀寫速度僅為250MB/秒。究其原因，主要在于金士頓DTWS 32GB優(yōu)盤的“SATA橋接USB主控”，它的運算能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有SF2241那么強(qiáng)大，芯片之間的性能并不平衡，導(dǎo)致金士頓DTWS 32GB優(yōu)盤的速度打了折扣。

讀寫性能：原生USB主控不及SSD主控一半

通常，SSD固態(tài)硬盤的主控廣泛采用運算能力強(qiáng)悍的32bit ARM架構(gòu)甚至CPU級別的RISC架構(gòu)，而原生USB接口主控為了控制成本，采用更為簡單指令集架構(gòu)，并且數(shù)據(jù)位寬也降低到8bit或16bit，這就導(dǎo)致它的讀寫性能遠(yuǎn)不如SSD主控。

以目前已知性能最強(qiáng)的閃迪CZ88 128GB優(yōu)盤為例，其讀寫速度高達(dá)260MB/秒、240MB/秒，但即便如此，它的性能也也不及品質(zhì)較好的SSD主控。事實上，優(yōu)盤的性能好壞，主要取決于主控。無論是原生USB3.0主控方案，還是SSD主控搭配橋接芯片方案，它們的性能表現(xiàn)只能說比機(jī)械硬盤強(qiáng)大，但整體性能還遠(yuǎn)不如SSD。

算法玄機(jī)

毫無疑問，主控是SSD、優(yōu)盤的核心部件，它直接決定了兩者的整體性能。另一方面，主控還必須具備邏輯算法才能讀寫數(shù)據(jù)、擦除數(shù)據(jù)并恢復(fù)性能。目前來看，主控分為壓縮算法和非壓縮算法兩大派系，兩種算法的最大區(qū)別在于寫入放大比率，其中：壓縮算法主控會對數(shù)據(jù)進(jìn)行識別，處理器針對“壓縮型數(shù)據(jù)”根據(jù)一定比例壓縮，然后將壓縮好的數(shù)據(jù)寫進(jìn)閃存，有利于降低閃存的數(shù)據(jù)寫入量；而非壓縮算法主控則不區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)類型，對閃存直接寫入數(shù)據(jù)，對閃存的壽命有較高的要求。

既然壓縮算法和非壓縮算法在數(shù)據(jù)處理上千差萬別，那么兩種算法的性能又有何差異呢？對此，我們舉例簡單描述一下，假設(shè)非壓縮算法主控方案寫入1MB數(shù)據(jù)用時為1秒；壓縮算法主控方案寫入同樣1MB數(shù)據(jù)時，先壓縮用了0.5秒，但是壓縮后只有0.3MB了，寫入0.3MB用了0.3秒，那么實際使用時間總共就是0.8秒。

可以看出，寫入的這1MB數(shù)據(jù)是否可壓縮，且可壓縮的程度對壓縮算法主控方案影響很大，數(shù)據(jù)越是可壓縮，壓縮算法主控方案的速度越快；數(shù)據(jù)越是不可壓縮，壓縮算法主控方案的速度則要比非壓縮算法主控方案相對變慢了。

另外，通過對優(yōu)盤算法設(shè)計的比較，我們可以得到下面兩個結(jié)論：非壓縮算法主控在各個容量均能有較好的性能表現(xiàn)，但是它較少出現(xiàn)32GB這類小容量；壓縮算法主控在大容量版本有較好的性能表現(xiàn)，小容量版本需要在使用壽命和讀寫速度進(jìn)行平衡銜接。

實例拆解分析

我們曾對金士頓HyperX 512GB駭客優(yōu)盤進(jìn)行過評測，它的超大容量讓廠家無需過于顧忌閃存的使用壽命，因此它的寫入放大比率較高，賦予優(yōu)盤較為完整的性能。在本文，我們將對它的小兄弟--金士頓DTWS 32GB優(yōu)盤進(jìn)行拆解分析。

金士頓DTWS 32GB高速優(yōu)盤采用SATA3.0 6Gbps接口的SandForce SF2241壓縮算法主控，并通過Fujitsu（富士通）USB3.0-SATA Bridge LSI轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行橋接，最后使用USB3.0規(guī)范進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。較小容量的32GB優(yōu)盤搭配了壓縮型主控，對此，廠家如何在使用壽命和讀寫速度間進(jìn)行平衡，我們將用兩款壓縮/非壓縮型數(shù)據(jù)軟件對這款優(yōu)盤進(jìn)行測試。

壓縮算法/速度測試：

ATTO Disk Benchmark是一款壓縮型數(shù)據(jù)的速度測試軟件。金士頓DTWS 32GB優(yōu)盤讀取速度達(dá)到255.6MB/s，最大寫入速度達(dá)到250.2MB/s。正式由于優(yōu)盤采用了壓縮算法的主控以及算法設(shè)計，決定它擅長壓縮型數(shù)據(jù)的運算和傳輸。

非壓縮算法/速度測試：

CrystalDiskMark是一款具備非壓縮型數(shù)據(jù)的速度測試軟件，金士頓DTWS 32GB優(yōu)盤讀取速度達(dá)到195MB/s，寫入速度達(dá)到39.15MB/s。它處理非壓縮型數(shù)據(jù)，需要一定時間的進(jìn)行識別/轉(zhuǎn)換，因此其讀寫速度有不同程度下降。

對此其實不難理解，假設(shè)1MB的數(shù)據(jù)文件，金士頓DTWS 32GB優(yōu)盤通過SF2241主控的強(qiáng)大運算能力，壓縮成0.5MB寫入閃存，這等于間接延長閃存的容量壽命。很顯然，這1MB文件的數(shù)據(jù)類型（壓縮還是非壓縮數(shù)據(jù)），決定了這款優(yōu)盤的速度快慢。

金士頓DTWS 32GB優(yōu)盤屬于典型的優(yōu)盤解決方案，甚至是這種方案的一種極致。大部分USB3.0優(yōu)盤，尤其是那些讀寫性能動輒達(dá)到百余兆/每秒的高速優(yōu)盤，它們采用了了壓縮型主控，同時廠家通過算法控制寫入放大比率，這就是為何優(yōu)盤用起來感覺沒那么快的原因。

在優(yōu)盤行業(yè)流傳一句至理名言：“速度越快，死得越早”。一塊偽劣的山寨32GB優(yōu)盤，以150MB/秒寫入數(shù)據(jù)，不到4分鐘就能達(dá)到滿載，我們確實得擔(dān)心它寫多少輪數(shù)據(jù)之后會廢掉。實際上，優(yōu)盤的讀寫速度和閃存容量成正比。

閃存芯片：我不是磁盤 我有P/E壽命

基于閃存芯片的優(yōu)盤和傳統(tǒng)機(jī)械硬盤有很大不同，它是半導(dǎo)體而非磁盤，因此它具備有限循環(huán)使用的貫穿壽命，我們稱之為P/E次數(shù)，1 P/E代表閃存的一次擦寫。普通USB3.0優(yōu)盤的速度為何慢的另外一個重要原因，是使用了低等級的MLC閃存或者原本就是TLC閃存，其P/E使用壽命充其量僅數(shù)百次。閃存廠家對一些性能或者壽命有瑕疵的芯片，以較低的價格流通到閃存交易市場，用于制造優(yōu)盤甚至SSD。

針對這樣的現(xiàn)實，我們自然會擔(dān)心偽劣的高速優(yōu)盤出現(xiàn)，誠然優(yōu)盤的制造門檻低，但高速優(yōu)盤的高制造成本，較長的銷售周期打消了不少非法廠商的山寨念頭，而通過低成本部件制造的所謂高速優(yōu)盤，速度乏善可陳，甚至稱不上高速優(yōu)盤。

高速優(yōu)盤技術(shù)目前掌握在諸如：閃迪、東芝、金士頓等少數(shù)幾家移動存儲巨頭手中。它們不惜成本制造、研發(fā)原生高速USB3.0主控，或?qū)SD作為優(yōu)盤來制作，這些優(yōu)盤的讀寫速度郝然在200-260MB/秒之列。而更多的主流USB3.0優(yōu)盤，廠家出于大批量生產(chǎn)、控制成本、節(jié)能等原因，它們所采用的主控和閃存并沒有高端優(yōu)盤那么有性能和品質(zhì)優(yōu)勢。這些主流優(yōu)盤的閃存等級處于最底層，廠家利用更大容量的閃存容量來提升優(yōu)盤壽命，而優(yōu)盤壽命對讀寫速度快慢又有十分顯著的影響，充足的優(yōu)盤使用壽命是保證讀寫速度的基礎(chǔ)。這些主流優(yōu)盤的讀寫速度已推進(jìn)到100-180MB/秒之間。

USB3.0優(yōu)盤普及速度之快，得益于它的低價格和越來大的容量，但是在日常生活中，我們總覺得優(yōu)盤用起來沒那么快。廠家對主控的性能的限制、閃存壽命的顧慮、成本控制，導(dǎo)致優(yōu)盤的速度發(fā)展并沒有出現(xiàn)勢如破竹之勢，目前性能最優(yōu)秀的型號，其讀寫能力也不過勉強(qiáng)超出USB3.0規(guī)范（500MB/秒）的一半而已。