ufs3.0对体验的提升有多大(来个小科普UFS3.1的3大新功能到底是什么)

最近小米为了宣传小米10,相关预热活动进行的也是火热朝天,先是大赞了一番LPDDR5,随后又宣称自己用了新一代的UFS 3.0闪存,在这个期间小米还科普了UFS 3.0和UFS 3.1的区别,说到UFS 3.1通过新增3个功能来提升性能,分别是Write Turbo、Deep Sleep和HPB

当然在宣传的过程中,或多或少的会提到竞争对手因为SOC的限制,而无法支持LPDDR5和UFS 3.1,后面更是提到小米10的对标产品就是华为的P系列和Mate系列产品,而且指出荣耀其实没有什么热度,荣耀的那点热度都是靠卢总带起来的,总之这个过程充满了欢乐的气氛,感兴趣的可以去围观。

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UFS 3.1的三项新功能

其实严格来说小米说的那3个功能中HPB是可选的,具体来说UFS 3.1(JESD220E)标准在UFS 3.0(JESD220D)基础上新增了三个功能和一个可选功能,他们分别是Write Booster、DeepSleep、Performance Throttling Notification和可选的HPB功能。

  • Write Booster:也有叫Write Turbo的,其实这个技术就是SSD上常见的SLC Cache,可以显著提升写入速度,当然这个不是没有代价的,我们后面再说。
  • DeepSleep:就是深度睡眠,这个很好理解,看到睡眠就知道这个与节能相关,该功能可以让UFS设备进入低功耗状态,达到节能的目的。
  • Performance Throttling Notification:就是性能限制通知,我们都知道当温度过高的时候,会影响闪存的性能,这个功能就是当温度过高影响存储设备性能的时候,UFS设备可以告知系统该情况。
  • HPB功能:该功能让UFS的主控可以把映射表缓存在手机内存中,这个功能在无缓存的SSD上很常见,说白了就是利用手机内存当缓存,这样就不需要自带DRAM缓存了,属于节约成本的技术。

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影响

DeepSleep和Performance Throttling Notification没有什么太多好说的,通过功能介绍就能够很好明白。Write Booster其实就是SSD上面的SLC cache技术,那么SLC cache是怎么回事呢?熟悉固态硬盘历史的人都知道,SSD的颗粒最早期是SLC的,后来是MLC,而到了今天基本上都是TLC的天下了。

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上图就是SLC,MLC和TCL的差异,有人看到上面每单元bit数的时候,觉得SLC是1个,TLC是3个,怎么会说SLC速度最快呢?按照一般的想法TLC一个单元3个,速度应该更快才对啊,我想他们的想法应该和下面的这个图一样吧,可惜这种想法是有问题的。

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实际上每单元bit数是通过电位来区分的,而每个单元存储的数据位数越多,需要的电位精度度就越高,充电就越困难,如果检测发现失败了,还要重新进行充电,写入就变得慢,读取也是一样,速度也会变慢。简单来说SLC因为电位精度要求低,写入读取的成功率很高,当然代价就是成本高。

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那么SLC cache就是将TLC进行模拟,本来TLC一个单元可以存储3bit,我现在将其模拟成SLC,模拟的办法很简单,那就是将TLC的电位进行屏蔽,就保留2个电位,这样这两个电位的精度要求就大大降低,写入速度就看看大大的提高了。

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这个技术在SSD上面已经广泛使用,厂家可以将SSD上的部分TLC颗粒模拟成SLC,这部分空间就叫做SLC cache,因为用户往往不会持续大量的写入数据,因为可以先将数据写入这些缓存区域,等空闲下来了,再慢慢的将数据转移到TLC里面,这样子用户觉得速度刚刚的,厂家也降低了成本。

不过SLC缓存空间是有限的,如果把SLC缓存给写爆了写入速度就原形毕露,速度会大大的下降,实际上现在很多NVME的SSD,测试成绩都不得了,但是缓存一爆,速度马上大降,当然这种方案对手机而言,速度也够了,问题不大,除非厂家采用那些垃圾闪存颗粒。

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既然部分TLC模拟不够,那有的厂家就来个全盘模拟SLC,这种方案的影响就是随着SSD空间的下降,写入速度的下降会越来越明显,相比部分模拟SLC的方案更惨。考虑到现在很多用户的手机空间其实都利用的比较充分,128GB的空间只剩10几G的情况很常见,这种全盘模拟SLC就要命了。

然后我们会发现,在之前SSD上面都会有DRAM缓存这个东西,DRAM也就是电脑上的内存颗粒,譬如256GB的配个256MB的缓存,512GB配个512MB的缓存,在SLC cache推广后,很多SSD就阉割掉了这个东西,这样可以进一步的节约成本,但是结果就是卡顿什么的小问题一堆。

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后面发现这样也不是个事,除了提高主控水平外,还想到了调用电脑内存空间做缓存的办法,才让无缓存的SSD水平进步了点,说到这里是不是与HPB功能联系起来了?对于手机来说,UFS闪存配个DRAM缓存也麻烦,因为手机主板空间宝贵,不过利用手机自带的RAM内存倒是可以考虑。

好了说到这里也可以结束了,总的来说USF 3.1其实就是在SSD上面已经很成熟的技术的下放,无非就是为了弥补TLC颗粒速度不足的手段,同时也给厂家省了成本用户一看测试速度也快了很多,心里也高兴,这样一看,好像三家都赢了,当然如果仔细一看,好像又不是那么回事了。

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小结

说了那么多,其实UFS 3.1的3大新功能并不是什么新事物,在电脑上相关技术早就有运用了,实际上大家都是TLC颗粒,只是不同的颗粒会有质量上的差异,但是通过闪存厂家的各种优化,实现了化腐朽为神奇,一直被人嫌弃的TLC颗粒居然实现了那么高的速度,只是这种速度容不得深究。

当然手机上采用SLC cache技术也没有什么不可以,毕竟手机的寿命也就两三年,而且也不会进行大规模的频繁读写操作,就是存放照片,日常软件和游戏应用,不过SLC缓存用来刷分还是不错的,这么来看SLC缓存技术好像与手机更配哦。

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