UFS wyprzedza Emmc w wyścigu technologicznym w zakresie pamięci masowej w urządzeniach mobilnych

W świecie wydajnych urządzeń mobilnych, prędkość przechowywania jest jak siła silnika wyścigowego, bezpośrednio decydująca o płynności użytkownika.eMMC (wbudowany sterownik multimedialny) był głównym wyborem dla przechowywania danych w smartfonach i tabletachJednakże, w miarę jak scenariusze aplikacji stają się coraz bardziej złożone, a ilości danych eksplodują,bardziej zaawansowana technologia przechowywania UFS (Universal Flash Storage) pojawiła się jako przyszły standard przechowywaniaWprowadzenie w 2020 roku wersji UFS 3.1 w szczególności podniosło wydajność pamięci mobilnej do nowych szczytów.1W tym artykule przedstawiono dogłębną analizę ich różnic i analizowano przyszłe trendy w zakresie technologii mobilnej pamięci masowej.

UFS, czyli Universal Flash Storage, to specyfikacja pamięci flash przeznaczona dla aparatów cyfrowych, telefonów komórkowych, elektroniki użytkowej, sprzętu samochodowego i automatyki przemysłowej.Jego podstawowa koncepcja koncentruje się na zapewnieniu szybkiego przekazywania danych.Standard UFS jest opracowany i zarządzany przez JEDEC Solid State Technology Association.

Zainspirowany wysoką wydajnością interfejsów SATA powszechnie stosowanych w komputerach osobistych, przy jednoczesnym zachowaniu korzyści eMMC w zakresie niskiego zużycia energii, UFS ma na celu połączenie najlepszego z obu światów.UFS opiera się na modelu architektury SCSI i obsługuje SCSI Tagged Command Queuing (TCQ), umożliwiając systemom operacyjnym wysyłanie wielu żądań odczytu/zapisu do urządzeń pamięci masowej.

Standard UFS ma na celu osiągnięcie idealnego połączenia maksymalnej wydajności i najwyższej jakości, zapewniając lepsze ogólne doświadczenie użytkownika.Technologia flash nowej generacji zapewnia szybsze czasy reakcji dla danych wejściowych i wyjściowych, przyspieszenie transferów plików, prędkości uruchamiania i kopiowania danych.

W rezultacie UFS umożliwia bezproblemowe wielozadaniorowe wykonywanie wielu zadań. Użytkownicy mogą jednocześnie oglądać wysokiej jakości filmy, grać w intensywnie wykorzystujące przepustowość gry i uruchamiać wiele procesów w tle bez przerwy.Ta możliwość jest równie istotna dla zastosowań motoryzacyjnych, gdzie rosnąca liczba kamer i czujników sprawia, że szerokość pasma pamięci masowej jest czynnikiem ograniczającym.

Standard UFS 3.1 oferuje znaczące ulepszenia wydajności w stosunku do pamięci masowej eMMC (wbudowana karta multimedialna).

UFS wykorzystuje seryjny interfejs LVDS (Low-Voltage Differential Signaling) z niezależnymi ścieżkami odczytu/zapisu,umożliwiająca prawdziwą komunikację full-duplex, w której operacje odczytu i zapisu mogą odbywać się jednocześnieW przeciwieństwie do tego eMMC wykorzystuje półdupleksową interfejs, który może wykonywać tylko czytanie lub pisanie w danym momencie.

Zalety Full-Duplex:

Komunikacja Full-duplex umożliwia jednoczesne dwukierunkowe przesyłanie danych, podobne do dwukierunkowej ulicy, gdzie ruch płynie w obu kierunkach równocześnie.To znacznie poprawia wydajność transferu danych i skraca czas oczekiwaniaDla urządzeń mobilnych oznacza to szybsze ładowanie aplikacji, szybsze transfery plików i płynniejsze doświadczenie użytkownika.

Ograniczenia Half-Duplex:

Komunikacja półdupleksowa przypomina ulicę jednokierunkową, w której ruch musi zmieniać kierunek.

UFS posiada system Command Queuing (CQ), który skutecznie sekwencjonuje wszystkie operacje i polecenia do wykonania.Umożliwia to jednoczesne przetwarzanie wielu poleceń z dostosowaniem w czasie rzeczywistym kolejności i priorytetu zadań, co znacząco zwiększa wydajność magazynowania.

eMMC nie ma kolejki poleceń, co zmusza go do zakończenia jednego procesu przed rozpoczęciem następnego.

Jak działa kolejka poleceń:

Komanda kolejki działa jak inteligentny dyspozytor, przyjmując wiele żądań odczytu / zapisu z systemu operacyjnego i planowanie ich w oparciu o priorytet i dostępność zasobów.Poprzez optymalizację kolejności wykonania, minimalizuje opóźnienie i maksymalizuje wydajność przechowywania.

Wąskie gardła bez kolejki dowodzenia:

Bez kolejki poleceń eMMC musi wykonywać żądania sekwencyjnie, tak jak zostały otrzymane.tworzenie niepotrzebnych opóźnień.

UFS 3.1 oferuje teoretyczną maksymalną przepustowość 23,2 Gbps (2,9 GB/s), podczas gdy eMMC 5.1 osiąga maksymalną prędkość 400 MB/s, co czyni UFS 3.1 ponad 7 razy szybszym.

Rzeczywiste różnice prędkości:

Oznacza to szybsze uruchamianie aplikacji, szybsze przesyłanie plików, skrócenie czasu ładowania gier i ogólną szybszą reakcję systemu w rzeczywistym użyciu.

Poprawa doświadczenia użytkownika:

Szybsze przechowywanie umożliwia szybszy dostęp do danych i ich przetwarzanie, zwiększając zarówno produktywność, jak i rozrywkę.szybsze uruchamianie aplikacji, i płynniejsze wrażenia z gier.

Pomimo swojej wyższej wydajności, UFS zawiera zoptymalizowane zarządzanie energią w celu zminimalizowania zużycia energii przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiej wydajności - kluczowa dla wydłużenia żywotności baterii urządzeń mobilnych.

Technologie oszczędzania energii UFS:

UFS wykorzystuje wiele technik niskoenergetycznych, w tym działanie niskiego napięcia, dynamiczne regulacje częstotliwości i bramy mocy, które dostosowują zużycie w oparciu o rzeczywiste obciążenie pracą.

Wyzwania dla eMMC:

Podczas gdy eMMC ma pewne zalety energetyczne, jego zużycie zwykle przekracza UFS w zastosowaniach o wysokiej wydajności, ponieważ wymaga wyższego napięcia i częstszego dostępu do osiągnięcia porównywalnej wydajności.

Biorąc pod uwagę wyższą wydajność i wydajność, UFS dominuje w smartfonach, tabletach i urządzeniach do gier, podczas gdy eMMC pozostaje powszechne w urządzeniach średniej i niskiej klasy oraz wbudowanych systemach.

Przyszłe zastosowania UFS:

Wraz z postępami 5G, sztucznej inteligencji i Internetu rzeczy, które napędzają coraz wyższe wymagania dotyczące pamięci masowej, wydajne i niskoenergetyczne rozwiązanie UFS odgrywa coraz ważniejszą rolę w przyszłych systemach mobilnych i wbudowanych.

Nicha eMMC:

Podczas gdy UFS dominuje w segmencie premium, eMMC utrzymuje znaczenie w aplikacjach wrażliwych na koszty, w których nie jest wymagana ekstremalna wydajność.

UFS nadal ewoluuje w kierunku wyższych prędkości, niższego zużycia energii, większej niezawodności i inteligentniejszej funkcjonalności.

• Większe prędkości:Przyszłe systemy UFS będą wykorzystywać zaawansowane interfejsy i technologie komórek pamięci masowej w celu szybszego przesyłania danych.2 Gbps (20,9 GB/s).
• Obniżenie zużycia energii:Zaawansowane zarządzanie energią pozwoli jeszcze bardziej zmniejszyć zużycie energii i wydłużyć żywotność baterii.
• Zwiększona niezawodność:Poprawione technologie korekcji błędów i ochrony danych zapobiegają utracie danych.
• Mądrzejsze przechowywanie:W przyszłości system UFS będzie zintegrował inteligentne funkcje, takie jak kompresja danych, szyfrowanie i zarządzanie, aby zwiększyć wydajność i bezpieczeństwo.

UFS przewyższa eMMC we wszystkich krytycznych parametrach: projektowaniu interfejsu, przetwarzaniu poleceń, prędkości, efektywności energetycznej i scenariuszy aplikacji.UFS nieuchronnie zastąpi eMMC jako przyszły standardPodczas gdy eMMC zachowuje przewagę kosztową na razie, dojrzała technologia UFS i spadające ceny stopniowo zniszczą nawet tę niszę.Dla konsumentów, którzy priorytetem są maksymalne osiągi i wyjątkowe doświadczenie użytkownika, urządzenia wyposażone w pamięć UFS stanowią oczywisty wybór.