Pourquoi les clés USB sont-elles tellement plus lentes que les SSD?

D'après ce que j'ai compris, les clés USB et les disques SSD reposent sur des technologies similaires, la mémoire flash NAND .

Cependant, les lecteurs flash USB sont généralement assez lents, avec une vitesse de lecture et d’écriture de 10 à 25 Mo par seconde, alors que les disques SSD sont généralement très rapides, environ 200 à 600 Mo par seconde.

Pourquoi les SSD sont-ils tellement plus rapides que les clés USB? Et pourquoi les clés USB ne sont-elles pas plus rapides que 10-25 Mo par seconde?

Est-ce simplement que les SSD utilisent un accès parallèle à la mémoire flash NAND ou existe-t-il d'autres raisons?

Le parallélisme et la façon dont le contrôleur s'en sert constituent le facteur principal. Il n’ya généralement pas de place pour les 8-16 puces NAND discrètes que vous trouverez dans un SSD. Les contrôleurs de la clé USB ne sont généralement pas aussi complexes, pour pouvoir utiliser efficacement le parallélisme disponible.

La qualité du flash est également un facteur important. De nombreuses clés USB utilisent des mémoires flash moins chères que vous devez lire et écrire plus lentement afin d'éviter les erreurs. Les clés USB ne subissent pas beaucoup de sur-approvisionnement pour vous aider à conserver des blocs propres. Et l'USB 2.0 est limité à environ 35 Mo / s. Et beaucoup de SSD sont livrés avec un grand cache en RAM.

La principale raison de ces différences est le prix. Il existe certains disques SSD dans un facteur de forme de clé USB, comme le LaCie FastKey.

Quelques facteurs que j'ai vus:

• Parallélisme: les disques SSD utilisent de nombreux périphériques Flash et y ont largement accès en parallèle, en pipeline et en les intercalant.

• SLC vc MLC: Les cellules à niveaux multiples stockent deux bits dans chaque cellule, mais le temps d'accès est plus long et les cellules à niveau unique, qui stockent un bit par cellule. De plus, les SLC supportent beaucoup plus de cycles d'écriture / effacement que les MLC. Toutes les clés USB et cartes SD sont des cartes MLC, car elles sont moins chères. Notez que certains SSD "grand public", comme le X25-M d'Intel, utilisent également le MLC, réservant le SLC aux disques "d'entreprise", comme le X25-E.

• Algorithmes d'allocation complexes. Non seulement pour le nivellement par l'usure (mais c'est aussi très important), ils séparent également l'effacement de l'écriture. Ainsi, lorsque vous devez écrire, le lecteur contient déjà plusieurs cellules pré-effacées prêtes à être écrites.

• Interfaces: SATA2 et maintenant SATA3 sont beaucoup plus rapides que l'USB. Non seulement sur le débit brut, mais aussi une efficacité beaucoup plus élevée. Vous n'atteignez jamais 100% de la vitesse théorique de l'USB, mais vous l'obtenez toujours sur SATA, SAS et IEE1394.

• Quelques astuces de matériel supplémentaires; comme un petit cache en écriture protégé par batterie. Vous écrivez dans cette petite RAM et le lecteur lui-même écrit dans Flash après avoir accusé réception de l'écriture.

L'interface USB est un énorme goulot d'étranglement. Je possède un lecteur Kanguru eFlash vraiment génial et cela fait une énorme différence.

Cet appareil est doté d’un connecteur USB et d’un connecteur eSata. Il effectue un transfert à 45 Mo / s du côté USB et à 90 Mo / s du côté eSata. Du même appareil! Cela montre bien que la clé USB est le facteur limitant. Comme d’autres l’ont dit cependant, certains disques durs sont construits de manière trop économique pour même être limités par l’USB.

Les clés USB coûtent également un peu moins cher que les SSD. C’est parce qu’ils utilisent des Flash lents moins chers au lieu des Flash rapides et coûteux utilisés dans les SSD.

La principale différence réside dans l'utilisation de la technologie: SLC (cellule unique), MLC (cellule multiple), TLC (cellule à trois niveaux). Bien que SLC soit fiable et le plus rapide, il est également limité à une capacité maximale en tailles Go sur chaque puce Flash. Les lecteurs Flash plus lents que vous mentionnez utilisent le MLC et sont donc plus lents, alors que la majorité des disques SSD utilisent encore le SLC.

Divers facteurs peuvent limiter les performances d'un lecteur flash USB, allant des contraintes de taille physique aux performances NAND en passant par la surcharge de protocole USB.

• La contrainte la plus importante est probablement celle de la taille. Les clés USB doivent être de taille raisonnable pour que les fabricants ne puissent pas contenir trop de puces NAND dans le lecteur. Les disques SSD utilisent généralement le facteur de forme du disque dur de 2,5 pouces, ce qui offre un espace suffisant pour la NAND. (Même le facteur de forme mSATA fournit plus d'espace que celui disponible sur un lecteur flash de taille raisonnable.) En règle générale, plus il y a de puces NAND dans un lecteur, plus il peut être rapide, car le contrôleur peut écrire dans plus de puces. en même temps (en parallèle).

  • Samsung résout ce problème en fabriquant un «SSD portable» doté de la technologie SSD complète, avec le même contrôleur NAND haut de gamme et le même contrôleur haute performance que sur un «véritable» SSD interne. Ces lecteurs se connectent à l'ordinateur via un câble USB plutôt que directement sur un port USB.

  • Il existe des lecteurs flash au facteur de forme traditionnel qui utilisent la technologie SSD intégrale. Cependant, la plupart des consommateurs n’ont pas besoin d’un lecteur flash, ni en attendent les performances complètes, ce qui les limite à un créneau coûteux. De tels lecteurs sont généralement également assez grands pour bloquer les ports USB adjacents sur la plupart des systèmes.

• Afin de réduire les coûts, les lecteurs flash USB utilisent généralement des NAND de qualité inférieure, moins rapides que les puces utilisées dans les SSD, ainsi que des contrôleurs moins puissants. De plus, étant donné que les lecteurs flash ont généralement une capacité inférieure à celle des disques SSD, la valeur NAND est inférieure à celle des autres composants tels que le boîtier du lecteur, la carte de circuit imprimé et le contrôleur, ce qui tend également à augmenter le coût par Go.

• En outre, le protocole USB a une surcharge relativement élevée. Pour atteindre des performances maximales, le lecteur doit prendre en charge UASP , ce qui permet au système d'envoyer des commandes SCSI aux lecteurs USB. Les disques moins coûteux ne prennent généralement en charge que le transport en bloc, ce qui limite encore plus les performances. Voir cette réponse pour plus d'informations.