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SSD固态硬盘的发展历程 UHS-II Micro SD卡和标准Micro SD卡对比

2020-09-10 00:32 已围观200次 来源:湖南科技网 编辑:张馨予

存储卡是一种通用型的存储外设,它适用于手机、平板、相机、无人机、行车记录仪、监控摄像头等数码设备。然而,存储卡的读写速度始终是它的最大瓶颈,也是高端智能手机们取消对其支持的最大借口。那么,存储卡都有哪些标准,它有没有机会获得媲美SSD的性能,并重新被高端手机接纳呢?

不断扩容的存储卡

存储卡曾经包括Secure Digital Memory Card(SD)、Micro SD Card(又称TF)、Compact Flash(CF)、Memory Stick(MS)等形态,但如今依旧流行的则只剩下了SD和MicroSD。

其中,随着SD卡容量的不断提升,这两种形态的存储卡还进一步衍生出了SDHC(SD High Capacity)、SDXC(SD eXtended Capacity)和SDUC(SD Ultra Capacity)标准,有关它们的差别请参照下表(表1)。

SSD固态硬盘的发展历程 UHS-II Micro SD卡和标准Micro SD卡对比

从容量上来看,SD卡很好地完成了外置存储设备的本职工作,它所提供的容量恰好可以满足同期数码产品的扩容需要。

然而,容量是够用了,但速度呢?

不断提速的存储卡

在讨论存储卡的速度之前,我们不妨先来回顾一下SSD固态硬盘的发展历程。

SSD和存储卡一样,都使用NAND闪存作为存储介质,在使用SATA3.0总线接口时可以取得550MB/s左右的读取和520MB/s左右的写入速度(顺序速度,下同),将HDD机械硬盘远远甩在身后。

然而,作为SSD的消费主力,PC对存储性能的需求是无止境的,SATA总线很快就成为了制约整机性能发挥的瓶颈。

笔记本身上支持SATA/PCIe和仅支持PCIe总线的M.2插槽

因此,SSD开始改换门庭,尝试使用PCI-E总线(包括PCI-E2.0和PCI-E3.0,以及双通道和四通道,比如PCI Express Gen3.0×4就是四通道的PCI-E3.0总线)的M.2接口,再加上NVMe协议的加持(AHCI协议的进阶版本),让NVMe SSD实现了高达3500MB/s的读取和3000MB/s左右的写入速度,是SATA总线时的6倍~7倍!

SSD固态硬盘的发展历程 UHS-II Micro SD卡和标准Micro SD卡对比

可见,总线接口的进化,是SSD能不断提速的核心竞争力。

翻回头再来看看存储卡,这种最小只有指甲盖一般大小的NAND衍生外设,其速度的快慢同样取决于总线接口,而相关的规范技术标准则由SD协会(SD Association,简称SDA)制定,时至今日存储卡规范已经从SD1.0、SD2.0……一路升级到了SD7.1标准(表2)。

SSD固态硬盘的发展历程 UHS-II Micro SD卡和标准Micro SD卡对比

在存储卡刚诞生时,对应的SD1.0规范很有意思,它是按照CD-ROM的速度作为1X倍速来定义存储卡的性能,此时存储卡最高读取速度只有12.5MB/s,随后在SD 1.1的规范中引入了HS高速模式,将速度进一步提升到了25MB/s。

在数码相机和智能手机先后普及的年代,用户需要存储卡具备稳定的写入速度来满足连续拍摄功能的需要,因此在SD2.x规范时期SD协会引入了Class x的定义方式,最高等级的Class 10要求存储卡具备最低10MB/s的写入速度,录制标清视频毫无压力。

自SD3.0开始,存储卡支持全新的UHS-I超高速总线接口,它可以与DS和HS模式共存,在不改变存储卡针脚的前提下就能实现50MB/s或104MB/s的理论读取速度。

同时,SD3.0规范还加入了U1和U3的定义方式,将存储卡的写入速度进一步提升到了30MB/s,满足了录制FHD全高清视频的基本要求。

SSD固态硬盘的发展历程 UHS-II Micro SD卡和标准Micro SD卡对比

随着4K视频录制需求的兴起,存储卡需要更高的速率才能满足发烧用户的需求,于是,SD协会在SD4.0和SD6.0规范中先后引入了UHS-II和UHS-III总线接口,它们和UHS-I最大的差异就是启用了一排额外的针脚,上方的传统针脚兼容DS、HS和UHS-I总线,而下方的新增针脚则用于识别UHS-II新增的FD156和HD312工作模式。

SSD固态硬盘的发展历程 UHS-II Micro SD卡和标准Micro SD卡对比

标准UHS-II SD卡

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UHS-II Micro SD卡和标准Micro SD卡对比

两排针脚,让UHS-II从此就有了两条数据传输的线路,一条线路可分配给主机到存储卡,另一条线路则可用于存储卡到主机,并获得了双通道半双工的工作方式。

在“全双工模式”(FD)时,两条线路分别用于传输数据和接收数据,此时其理论传输速率为156MB/s,即FD156。在双通道的“半双工模式”(HD)下,数据可以在两个方向上同时发送或接收数据,从而获得带宽翻番、总线性能加倍的增益效果,让理论传输速率提升到312MB/s,也就是HD312。