USBフラッシュドライブがソリッドステートドライブよりもはるかに遅いのはなぜですか？

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私の理解では、USBフラッシュドライブとソリッドステートドライブ（SSD）は、NANDフラッシュメモリという同様の技術に基づいています。

ただし、USBフラッシュドライブは通常非常に遅く、読み取りおよび書き込み速度は1秒あたり10〜25 MBですが、SSDは通常非常に速く、1秒あたり約200〜600 MBです。

SSDがUSBフラッシュドライブよりもはるかに高速なのはなぜですか？また、なぜUSBフラッシュドライブは1秒あたり10〜25 MBを超えないのですか？

SSDはNANDフラッシュメモリへの並列アクセスを使用しているだけですか、それとも他の理由がありますか？

— ジョナス
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usbflashspeed.comでUSBフラッシュドライブのベンチマークを行っていますが、ご覧のとおり、これらのドライブは予想よりも高速です。

— パラドロイド

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質問をお願いします。SSDをUSBエンクロージャーに入れたときの速度はどのくらいですか？

— マークランサム

1

上記の答えは、基本的にUSB-3.0までのすべての「USB接続の速度」です。

— マールテンボードー14年

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並列性、およびコントローラーがそれを利用する方法が主な要因です。通常、SSDにある8〜16個のディスクリートNANDチップ用のスペースはありません。通常、USBスティックのコントローラーは、利用可能な並列処理を効率的に利用するために、それほど複雑ではありません。

重要な他の要因は、フラッシュの品質です。多くのUSBスティックは、エラーを回避するために読み取りと書き込みを遅くする必要がある安価なフラッシュを使用します。USBドライブには、きれいなブロックを維持するための過剰なプロビジョニングがあまりありません。また、USB 2.0は約35 MB /秒に制限されています。また、多くのSSDには大きなRAMキャッシュが搭載されています。

これらの違いの主な理由は価格です。LaCie FastKeyなど、USBスティックのフォームファクターにはいくつかのSSDがあります。

— ミスター・アルファ
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私が見たいくつかの要因：

並列処理： SSDは多くのフラッシュデバイスを使用し、それらに並行して頻繁にアクセスし、パイプライン化してインターリーブします。
SLC vc MLC：マルチレベルセルは各セルに2ビットを格納しますが、アクセス時間が長くなり、シングルレベルセルはセルごとに1ビットを格納します。その上、SLCはMLCよりも多くの書き込み/消去サイクルを維持します。すべてのUSBサムフラッシュドライブとSDカードは安価なので、MLCです。IntelのX25-Mなどの一部の「コンシューマ」SSDもMLCを使用し、X25-Eなどの「エンタープライズ」ドライブ用にSLCを予約していることに注意してください。
複雑な割り当てアルゴリズム。 ウェアレベリングのためだけでなく（それも非常に重要です）、書き込みから消去を切り離します。したがって、書き込みが必要な場合、ドライブには書き込み可能な複数の消去済みセルが既にあります。
インターフェース： SATA2および現在のSATA3は、USBよりもはるかに高速です。生のビットレートだけでなく、はるかに高い効率も備えています。USBの理論的な速度の100％に達することはありませんが、SATA、SAS、およびIEE1394では一貫して取得します。
いくつかの追加のハードウェアトリック。小型のバッテリバックアップ式ライトバックキャッシュのようなものです。この小さなRAMに書き込み、ドライブ自体が書き込みを確認した後にフラッシュに書き込みます。

— ハビエル
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USBインターフェースは大きなボトルネックです。私はたまたま本当にクールなカングルeFlashドライブを所有していますが、それは大きな違いをもたらします。

このデバイスにはUSBとeSataコネクタがあります。USB側で45 MB /秒、eSata側で90 MB /秒で転送します。同じデバイスから！これは、USBが制限要因であることを本当に示しています。他の人が言ったように、一部のドライブはあまりにも安価に構築されており、USBによって制限されることさえありません。

— いたい
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USBスティックもSSDよりもかなり安価です。これは、SSDで使用される高価な高速フラッシュの代わりに、安価で低速のフラッシュを使用するためです。

— ギコサウルス
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そして、価格を除いて、高価な高速フラッシュと比較して安価な低速フラッシュの主な違いはありましたか？

— ジョナス

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高速の不揮発性RAMは、製造コストがかなり高くなります。コストはかなり下がっていますが、安価なUSBキーで使用するのに十分ではありません。

— ギーコサウルス

はい。ただし、価格についてのみ言及しています。彼らは同じ技術を使用していますか？そして、それらはどのように速くなりますか？

— ジョナス

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私はチップ製造業者をサポートするために使用しました。私は彼らのビジネスを知りません。しかし、私はそれが同じ基本技術を含んでいると思いますが、おそらくもっとエキゾチックな素材を含んでいます。この場合、実際に関連する場合とそうでない場合がある例として、非常に高い許容度を持つ特定の密度でなければならない特定のドーピングを備えたGaAs基板。詳細を調べることはできますが、これは一般に真空チャンバーと正確に制御された温度を意味し、それでも歩留まりは非常に低くなる可能性があります（つまり、結果として得られる材料の最大70％が必要な許容誤差を持たない可能性があります）。

— ギコサウルス

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主な違いは、テクノロジーの使用です：SLC（シングルセル）、MLC（マルチセル）、TLC（3レベルセル）。SLCは信頼性が高く、最速ですが、各フラッシュチップの最大容量はGBサイズに制限されています。言及している低速のフラッシュドライブはMLCを使用しているため速度が遅くなりますが、SSDの大半はまだSLCを使用しています。

— マイケル・アインシュタイン
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物理的なサイズの制約やNANDのパフォーマンスからUSBプロトコルのオーバーヘッドに至るまで、さまざまな要因によってUSBフラッシュドライブのパフォーマンスが制限される場合があります。

最も重要な制約は、おそらくサイズの制約です。USBフラッシュドライブは合理的なサイズにする必要があるため、メーカーはドライブに正確に多くのNANDチップを詰め込むことはできません。SSDは通常、NANDに十分なスペースを提供する2.5インチハードドライブフォームファクターを使用します。（mSATAフォームファクターでさえ、適度なサイズのフラッシュドライブで使用可能なスペースよりも多くのスペースを提供します。）一般に、コントローラーはより多くのチップに書き込むことができるため、ドライブにあるNANDチップが多いほど高速になります同時に（並行して）。
- サムスンは、「本物の」内部SSDにあるのと同じプレミアムNANDと高性能コントローラーを使用して、全脂肪SSD技術で「ポータブルSSD」を作成することで、この問題を完全に回避します。これらのドライブは、USBポートに直接接続するのではなく、USBケーブルを介してコンピューターに接続します。
- 従来のスティックフォームファクターには、フルSSDテクノロジーを使用するフラッシュドライブがあります。ただし、ほとんどの消費者はフラッシュドライブのSSDの完全なパフォーマンスを必要とせず、期待していないため、高価なニッチに制限されています。このようなドライブは通常、ほとんどのシステムで隣接するUSBポートをブロックするのに十分な大きさです。
コストを削減するために、USBフラッシュドライブは通常、SSDで使用されるチップほど高速ではない低グレードのNANDと、より強力でないコントローラーを使用します。また、一般にフラッシュドライブはSSDよりも容量が小さいため、ドライブケース、回路基板、コントローラーなどの他の部品に比べてNANDが少なく、GBあたりのコストも高くなる傾向があります。
さらに、USBプロトコルには比較的高いオーバーヘッドがあります。最大のパフォーマンスを得るには、ドライブがUASPをサポートする必要があります。これにより、システムはSCSIコマンドをUSBドライブに送信できます。安価なドライブは通常、バルクのみのトランスポートのみをサポートするため、パフォーマンスがさらに制限されます。詳細については、この回答を参照してください。

— bwDraco
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