? 比指甲盖还小的存储卡 为什么速度堪比SSD?!_互联网_蘑菇时尚站

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!

2019-10-09 來源:互聯網 編輯:小狐 閱讀人數:693
存儲卡是一種通用型的存儲外設,它適用于手機、平板、相機、無人機、行車記錄儀、監控攝像頭等數碼設備。然而,存儲卡的讀寫速度...

存儲卡是一種通用型的存儲外設,它適用于手機、平板、相機、無人機、行車記錄儀、監控攝像頭等數碼設備。然而,存儲卡的讀寫速度始終是它的最大瓶頸,也是高端智能手機們取消對其支持的最大借口。那么,存儲卡都有哪些標準,它有沒有機會獲得媲美SSD的性能,并重新被高端手機接納呢?

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖1)

不斷擴容的存儲卡

存儲卡曾經包括Secure Digital Memory Card(SD)Micro SD Card(又稱TF)Compact Flash(CF)Memory Stick(MS)等形態,但如今依舊流行的則只剩下了SD和MicroSD。

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖2)

其中,隨著SD卡容量的不斷提升,這兩種形態的存儲卡還進一步衍生出了SDHC(SD High Capacity)SDXC(SD eXtended Capacity)和SDUC(SD Ultra Capacity)標準,有關它們的差別請參照下表(表1)

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖3)

然而,容量是夠用了,但速度呢?

不斷提速的存儲卡

在討論存儲卡的速度之前,我們不妨先來回顧一下SSD固態硬盤的發展歷程。

SSD和存儲卡一樣,都使用NAND閃存作為存儲介質,在使用SATA3。0總線接口時可以取得550MB/s左右的讀取和520MB/s左右的寫入速度(順序速度,下同)將HDD機械硬盤遠遠甩在身后。

然而,作為SSD的消費主力,PC對存儲性能的需求是無止境的,SATA總線很快就成為了制約整機性能發揮的瓶頸。

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖4)

筆記本身上支持SATA/PCIe和僅支持PCIe總線的M.2插槽

因此,SSD開始改換門庭,嘗試使用PCI-E總線(包括PCI-E2.0和PCI-E3.0,以及雙通道和四通道,比如PCI Express Gen3.0×4就是四通道的PCI-E3.0總線)的M.2接口,再加上NVMe協議的加持(AHCI協議的進階版本)讓NVMe SSD實現了高達3500MB/s的讀取和3000MB/s左右的寫入速度,是SATA總線時的6倍~7倍!

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖5)

可見,總線接口的進化,是SSD能不斷提速的核心競爭力。

翻回頭再來看看存儲卡,這種最小只有指甲蓋一般大小的NAND衍生外設,其速度的快慢同樣取決于總線接口,而相關的規范技術標準則由SD協會(SD Association,簡稱SDA)制定,時至今日存儲卡規范已經從SD1.0、SD2.0…一路升級到了SD7.1標準(表2)

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖6)

在存儲卡剛誕生時,對應的SD1.0規范很有意思,它是按照CD-ROM的速度作為1X倍速來定義存儲卡的性能,此時存儲卡最高讀取速度只有12.5MB/s,隨后在SD 1.1的規范中引入了HS高速模式,將速度進一步提升到了25MB/s。

在數碼相機和智能手機先后普及的年代,用戶需要存儲卡具備穩定的寫入速度來滿足連續拍攝功能的需要,因此在SD2.x規范時期SD協會引入了Class x的定義方式,最高等級的Class 10要求存儲卡具備最低10MB/s的寫入速度,錄制標清毫無壓力。

自SD3。0開始,存儲卡支持全新的UHS-I超高速總線接口,它可以與DS和HS模式共存,在不改變存儲卡針腳的前提下就能實現50MB/s或104MB/s的理論讀取速度。

同時,SD3。0規范還加入了U1和U3的定義方式,將存儲卡的寫入速度進一步提升到了30MB/s,滿足了錄制FHD全高清的基本要求。

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖7)

隨著4K錄制需求的興起,存儲卡需要更高的速率才能滿足發燒用戶的需求,于是,SD協會在SD4.0和SD6.0規范中先后引入了UHS-II和UHS-III總線接口,它們和UHS-I最大的差異就是啟用了一排額外的針腳,上方的傳統針腳兼容DS、HS和UHS-I總線,而下方的新增針腳則用于識別UHS-II新增的FD156和HD312工作模式。

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖8)

標準UHS-II SD卡

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖9)

UHS-II Micro SD卡和標準Micro SD卡對比

兩排針腳,讓UHS-II從此就有了兩條數據傳輸的線路,一條線路可分配給主機到存儲卡,另一條線路則可用于存儲卡到主機,并獲得了雙通道半雙工的工作方式。

在“全雙工模式”FD)時,兩條線路分別用于傳輸數據和接收數據,此時其理論傳輸速率為156MB/s,即FD156。在雙通道的“半雙工模式”HD)下,數據可以在兩個方向上同時發送或接收數據,從而獲得帶寬翻番、總線性能加倍的增益效果,讓理論傳輸速率提升到312MB/s,也就是HD312。

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖10)

SD6。0規范中新增的UHS-III總線接口更厲害,雖然它僅支持以全雙工的方式運行,但卻將速度提升到了FD312(312MB/s)和 FD624(624MB/s)同時該總線還減少了存儲卡從省電狀態轉變為活動狀態所需的時間。

沒錯,UHS-III總線接口其實更像是專門針對專業攝像機和智能設備定制的新方案,安裝在里面的APP不僅運行飛快/連拍和4K錄制無延遲,從待機到喚醒的延遲更低,還不耽誤存儲卡長時間處于省電狀態。

可以說,從UHS-II總線接口開始,存儲卡就具備了手機專用的eMMC5.1閃存的實力,而UHS-III總線接口則可媲美UFS2.0閃存和SATA總線接口SSD固態硬盤的速度。

可惜,雖然SD6.0規范和UHS-III總線技術2017年就已經制定發布,但至今市面上最高檔的存儲卡卻依舊停留在UHS-II總線接口層面。

隨著2018年SD7.0規范的推出,存儲卡很有可能跳過UHS-III總線,直接擁抱最新的PCI-E總線接口和NVMe協議。

三星UFS存儲卡

除了SD協會規范的UHS-III總線接口可媲美SSD的性能以外,由JEDEC(固態技術協會)主導的UFS標準也是給存儲卡提速的不二法門,2018年推出UFS v1。1標準的最高存儲速度可達1。5GB/s(UFS1。0標準順序讀寫速度分別為530MB/s和170MB/s)UFS存儲卡的大小和Micro SD相似,只是外觀更像“鯊魚鰭”金手指也經過了重新設計。

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖11)

SD7.x向SSD宣戰

2018年6月,SD協會正式公布了SD7。0規范,它主要包括兩個全新的特性:第一是讓存儲卡能通過用PCIe Gen3。0×1總線接口和NVMe協議傳輸數據,將理論傳輸(讀取)速度從UHS-III總線最高的624MB/s提升到了985MB/s;第二則是定義了全新的“SDUC”標準,將存儲卡容量從2TB擴容到最高128TB。

符合SD7.0規范的存儲卡將被稱為“SD Express”存儲卡表面會增加Express或EX的標識它的外觀樣式和現有的SD卡相同,只是和UHS-II/III一樣,在原有的金屬接點下方增加了10個新針腳。

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖12)

2019年初,SD協會了SD7。1規范,加入Micro SD Express來滿足手機等小尺寸設備在未來的應用需求,通過PCI-E總線接口985MB/s理論頻寬,同時運用NVMe v1。3通訊協定來提升數據吞吐量。

小提示:SDUC只是容量標準,采用UHS總線接口的存儲卡要是容量超過你2TB也能被稱為SDUC存儲卡。現階段SD Express存儲卡的容量還停留在GB級別,所以未來很長一段時間里,SD Express還都屬于SDXC存儲卡的范疇。

和過去一樣,SD Express存儲卡同樣向下兼容所有的SD讀卡器(或手機、無人機、數碼相機等終端設備,下同)但要想獲得985MB/s的理論值需要搭配SD Express專用的讀卡器,在支持UHS-II/III總線接口的讀卡器(或設備)上則僅能取得104MB/s的傳輸速度。同理,UHS-II/III存儲卡碰到SD Express專用的讀卡器(或設備)時也會被限速到104MB/s。

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖13)

目前,瑞昱和群聯都已發布支持SD7.x的主控,為這種超高速存儲卡的普及奠定了基礎。其中,瑞昱符合SD 7.0規范的主控制器型號為“RTS5261”其讀取速度最高為985MB/s。群聯的SD 7.1規范主控型號為“PS5017”完全支持SD 7.0和SD 7.1,也是當前第一款同時實現了SD Expess、Micro SD Express的方案。PS5017支持3D TLC/QLC閃存,支持ONFI、Toggle 2.0接口,讀/寫速度最高分別為900MB/s和500MB/s,同樣堪比PC領域入門級的PCIe NVMe SSD。

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖14)

前不久西部數據也曾在ComputeX2019上展示了Micro SD Express標準的存儲卡,在現場 DEMO中,其連續讀取速度為888.9MB/s,寫入速度也達到了428.2MB/s,傳輸一份12GB容量的文件不足30秒。同時,JMicro(智微科技)也表示將和西部數據同步推出相應的SD7.x讀卡器,讓這種新一代高速存儲卡能有用武之地。

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖15)

實際應用路漫漫

當PC都用上SSD,手機集成UFS閃存之后,再使用傳統存儲卡作為數據的周轉無疑就是一種體驗上的倒退。當SD7.1規范和Micro SD Express存儲卡誕生后,則為整個移動行業了一個引人注目的新選擇—手機等移動設備終于可以用上能隨時安裝或取出的“移動SSD”了,接近1000MB/s的傳輸速度,足以滿足手機上具有高速要求的應用程序、不斷發展的游戲、多信道物聯網設備、眾多汽車應用、更高分辨率的移動、動作相機、360度和VR等應用場景的交互需求。

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖16)

小提示:最新的SD7.1規范還有一個隱藏賣點,那就是使用的PCI-E 3.1總線包含低功耗子狀態(L1.1, L1.2)可進一步降低存儲卡待機時的耗電。

但是,就好像UHS-II存儲卡至今也沒能在圈普及一樣,MicroSD Express存儲卡雖然擁有更極致的速度表現,但周邊生態并不完善,生產成本也相對高昂,短時間內它主要的應用領域還是4K/8K攝像機、無人機等高端領域,什么時候我們新買的筆記本和手機都標配支持SD Express的讀卡器,它才具備真正的普及機會。

比指甲蓋還小的存儲卡 為什么速度堪比SSD?!(圖17)

此外,存儲設備在長時間運行時都會遭遇一個嚴峻的考驗,那就是發熱。PC上的PCIe NVMe SSD往往需要搭配金屬散熱片(或借助筆記本底蓋散熱)才能保證不掉速,超過200MB/s速度的閃存盤在全速運行時表面也非常燙手。

本文相關詞條概念解析:

存儲卡

存儲卡,是用于手機、數碼相機、便攜式電腦、MP3和其他數碼產品上的獨立存儲介質,一般是卡片的形態,故統稱為“存儲卡”,又稱為“數碼存儲卡”、“數字存儲卡”、“儲存卡”等。存儲卡具有體積小巧、攜帶方便、使用簡單的優點。同時,由于大多數存儲卡都具有良好的兼容性,便于在不同的數碼產品之間交換數據。近年來,隨著數碼產品的不斷發展,存儲卡的存儲容量不斷得到提升,應用也快速普及。

相關閱讀

為全球用戶24小時提供全面及時的中文資訊

聲明:本站不提供任何視聽上傳、存儲服務,所有內容均來自正規視頻站點所提供的公開引用資源,如有侵權信息請聯系我們刪除

Top
大发快乐八-首页 幸运五分彩-首页 波兰五分彩-首页 大发幸运飞艇-首页 幸运赛车pk10-首页 五分快三-首页