На что влияет тип памяти и стоит ли его учитывать при выборе смартфона? В чем разница между eMMC и SSD.

И P10 Plus поступили в продажу со скандалом: из-за дефицита использовались разные модули флэш-памяти. У одних был eMMC 5.1, в других – UFS 2.0, в третьих – UFS 2.1. Конечно, на фоне гнущегося iPhone 6 Plus и взрывающегося Samsung Galaxy Note 7 это не скандал, а скандальчик, но все равно неприятно. Все-таки, eMMC 5.1 примерно в три раза медленнее UFS 2.1.

Если вам кажется, что единственная характеристика памяти – это ее количество, то вы ошибаетесь. В этой статье расскажем, какие типы памяти используются в мобильных устройствах, чем они отличаются между собой и какой из них предпочтительнее.

На что влияет скорость памяти смартфона

Скорость памяти напрямую влияет на быстродействие девайса. Все операции так или иначе связаны с данными, которые хранятся на устройстве, и если они обрабатываются быстрее, то и все процессы ускоряются.

То, насколько быстро будет работать смартфон, зависит от скорости чтения. Запись в этом плане не так важна – она везде значительно выше, чем нужно. Трудно придумать что-то сложнее для памяти, чем запись видео в 4K, но и здесь необходима скорость всего около 30 МБ/с (для качества видео со смартфона этого пока достаточно). Поэтому если вы не часто перекидываете файлы с компьютера на смартфон, то про скорость записи можно забыть.

Huawei P10, попавшийся на разных типах памяти

Быстродействие памяти зависит и от ее объема. Чем больше свободного пространства – тем больше каналов, в которых информация может параллельно обрабатываться. Когда вы забиваете доступный объём под завязку, каналов становится меньше и скорость падает. Забить под завязку 32 ГБ гораздо проще, чем 128 и уж тем более 256 ГБ, поэтому базовые версии смартфонов будут медленнее. Но почувствуете вы это только при записи больших объемов информации. Отчасти с этим связано то, что смартфоны со временем хуже работают. Поэтому рекомендуем всегда держать свободным около 5 ГБ памяти. Не меньше.

eMMC

Если не вдаваться в хитросплетения технологий и всяких терминов, то eMMC – это обычная флешка, которая используется в качестве постоянной памяти. Этот формат очень популярен в мобильных устройствах. До недавнего времени он использовался практически везде: в смартфонах, планшетах, плеерах, хромбуках и некоторых трансформерах. Даже в недавно протестированном нами был задействован этот тип накопителя.

Jumper EZbook 3 - ноутбук с памятью формата eMMC — чувствует он при этом себя хорошо

Последняя версия формата, eMMC 5.1, вышла в 2015 году. Скорость чтения составляет 250 МБ/с, записи – 125 МБ/с.

UFS

UFS – это главный соперник eMMC в мобильных устройствах, а Samsung и вовсе называет технологию не иначе как «будущее флэш-памяти». Она действительно намного быстрее конкурента за счет улучшенного принципа работы. В eMMC процессы чтения и записи происходят по очереди (Half Duplex), а в UFS – одновременно (Full Duplex).

Отличие принципа работы UFS от eMMC

Из-за этого UFS значительно быстрее и расходует меньше энергии. Стандарт UFS 2.0 осуществляет чтение со скоростью 350 МБ/с, запись – 150 МБ/с.

UFS 2.1, который используется в последних флагманах ( , ), еще быстрее: 750 МБ/с на чтение и 250 МБ/с на запись.

SSD

В устройствах побольше стоят полноценные SSD-диски – в планшетах, трансформерах, хромбуках. Как правило, используется сочетание SSD и Micro SD: на твердотельном диске находится система и самые важные приложения, а все остальное хранится на карте памяти.

SSD в основном подключаются через интерфейс SATA, и скорость чтения у них примерно на уровне eMMC 5.1. Если используется SATA третьего поколения, то максимальная скорость чтения составит 600 МБ/с, что все равно меньше, чем у UFS 2.1.

Есть еще не очень распространенный вариант (пока что) с подключением через PCI-e. У такой памяти скорость доходит примерно до 4 ГБ/с. Отличное подспорье, например, для монтажа видео в 4K, но на мобильных устройствах навряд ли этим кто-то занимается.

Производители памяти

Мы все прекрасно знаем производителей процессоров. Компании, которые делают дисплеи, тоже на слуху. А кто производит модули ПЗУ? Давайте разбираться.

Samsung делает память сама. Компания усерднее остальных продвигает стандарт UFS, поэтому Galaxy S7 оснащался UFS 2.0, а S8 – UFS 2.1. Корейцы также продают память другим производителям. Этим пользуются LG, Huawei и HTC.

В Samsung Galaxy S8 установлена память Toshiba 64 GB UFS 2.1 (взято с ifixit.com)

Модули памяти для iPhone 7 делает южнокорейский производитель – но не Samsung, а SK Hynix. Впрочем, Apple за производителей памяти не держится: для ее делала Toshiba, для – SanDisk, для iPhone 5S – снова SK Hynix.

Toshiba поставляла и поставляет память также для смартфонов Xiaomi и Meizu. Всё это наиболее крупные игроки рынка.

А в реальности что?

А в реальности мы получаем сэкономленные секунды, если речь идет о противостоянии смартфонов с памятью eMMC 5.1 и UFS 2.1 при прочих равных. Все прогружается быстрее, но много ли приложений и игр для смартфонов запускаются настолько долго, чтобы даже трехкратная разница была ощутима? Разве что требовательные игры вроде World of Tanks Blitz.

Память в Samsung Galaxy S8 (UFS 2.1) - одна из самых быстрых в смартфонах. Но скорость работы в целом от памяти зависит не сильно

Также быстрее перекидываются данные с компьютера – видео, фотографии и все остальное. Если вы часто обмениваетесь файлами с ПК, то лучше подобрать смартфон с UFS 2.1.

Большинству же пользователей думать о том, какая память установлена в его смартфоне, не нужно. Преимущество в скорости не настолько сильно сказывается на производительности, чтобы сломя голову бежать за смартфоном именно с UFS 2.1 и забраковать понравившийся телефон только из-за наличия eMMC 5.1.

Лет 5 назад проблемы выбора диска не было - SSD были крайне дорогими, про SHDD вообще мало кто слышал, eMMC были незаменяемы, а бал правили HDD. Так что выбор диска сводился всего к двум правилам - "чем больше тем лучше", "места на диске много не бывает"(да-да, все точь-в-точь как при выборе ОЗУ). Но буквально пару-тройку лет назад стоимость SSD спустилась до приемлемой, а объем возрос до приемлимых 200-500 и даже 1000 ГБ. eMMC тоже сильно улучшилась как по объему, так и по скорости(хотя заменяемыми так и не стали). Ну а для тех кому важна и скорость, и объем появились относительно дешевые гибридные SHDD. Пройдемся по ТТХ:

HDD(Hard (magnetic) Disk Drive, накопитель на жёстких магнитных дисках).
Самый распространенный в мире тип диска. Имеет крайне низкую стоимость за гигабайт(20-25 центов), достаточно неприхотлив в работе, очень большой ресурс работы(100 000 часов на отказ), очень большое время отклика(10-15 мс) и самое основное - наибольший на данный момент объем(до 10 Тб для пользовательского сегмента). Но за все нужно платить - в данном случае это шум(причем в трехблинных дисках он бывает перебивает шум процессорного кулера), низкая скорость чтения/записи(при работе со смешанными типами файлов это несколько десятков мбайт/с), высокое энергопотребление(5-30 ватт) и наличие механических деталей(при наличии вибрации повышается вероятность повреждения диска), так что в ноутбуках шанс их более быстрой кончины выше, чем в ПК.
На сегодняшний момент на такие диски не имеет смысла ставить системы: конечно, любая современная ОС на них встанет, но время загрузки и работы будет в 3-5 раз медленнее чем на самом простеньком SSD. Так что такие диски имеет смысл использовать как "файлопомойки" - фильмы, музыка, книги, и прочие вещи, занимающие значительный вес, но которые крайне неприхотливы к скорости работы диска. Но все же брать очень медленные не стоит - я советую брать диски с поддержкой SATA 3, 7200+ об/м и скоростью чтения и записи не ниже 100 Мб/с . Да, конечно есть множество других параметров в виде буфера и прочих, но в итоге они играют несущественную для обычного потребителя роль.
SSD(Solid-State Drive, твердотельный накопитель).

Думаю многие удивятся, но SSD - ровесник обыкновенному жесткому диску. Но увы, изначально он не прижился на ПК из-за крайне низкого объема(первые массовые пользовательские SSD имели объем всего 16-32 Гб - хватит только на систему, да и сейчас 1-2 Тб - максимум), высокой стоимости за гигабайт(50-70 центов сейчас, до 10(!!) долларов на момент появления) и достаточно низкому объему перезаписи(100-300 ТБ, хотя для обычного пользователя этого хватит на 3-5 лет). Плюсов тоже хватает - это самые выскоие скорости чтения/записи на данный момент(до 5ГБ/с в новых макбуках!), но в среднем это несколько сотен мбайт/с - на порядок выше чем у жестких дисков), низкое время отклика(десятые доли мс), полное отстутствие шума и механических деталей, невысокое энергопотребление(всего несколько ватт).

На данный момент это лучшие диски для установки на них системы, причем время загрузки с нуля даже на древнем железе не превысит 15-25 секунд, на новом Windows загружается практически сразу после прохождения POST-кодов. Любые файловые операции будут проходить в 3-5 раз быстрее чем на жестком диске, а при копировании большого числа мелких файлов разница в скорости может быть и на порядок выше. На данный момент если SSD будет единственным диском в системе то лучше брать 240 Гб и больше, если будет второй диск - до даже 64 Гб вполне хватит под систему и самые основные программмы. Остальные критерии - SATA 3, IOPS 50000 и выше, скорость чтения/записи 500 Мб/с. По сути, IOPS это количество блоков, которое успевает считаться или записаться на носитель. Остальные критерии как обычно опустим - они не важны для рядового потребителя.
SSHD(Solid State Hard Drive, гибридный жесткий диск).

Это "помесь бульдога с носорогом" - основной объем для хранения данных это обыкновенный жесткий диск, к которому присоединяется дополнительно ssd-кэш объемом обычно 8-16 Гб для хранения наиболее часто используемых файлов. По замыслу создателей должен иметь скорость работы как SSD, а объем как HDD, но на деле все как обычно гораздо хуже. Да, некоторая часть файлов переписывается на SSD-кэш, и система грузится почти так же быстро, как и на обычном SSD. Но вот все остальные файлы, программы, игры хранятся на обычном жестком диске со всеми вытекающими отсюда тормозами. Так что смысла в таком накопителе немного, и с учетом более высокой стоимости чем обычный жесткий диск я не рекомендую покупать SSHD. Гораздо лучше купить простенький SSD на 64 ГБ под систему и жесткий диск под файлы. Но не стоит путать SSHD с Fusion Drive(используется в некоторых iMac) - там вместо ssd-кэша стоит обыкновенный ssd на 128 Гб, чего вполне хватает и для системы, и для часто используемых программ, так что скорость работы там такая же, как и в системе с SSD+HDD.
eMMC(embedded Multimedia Memory Card, встроенная мультимедийная карта памяти).

Такие накопители обычно используются в планшетах и телефонах, где нет места для полноценных дисков(хотя SSD уже стали проникать и сюда - в iPhone 6s и новее стоят уже SSD, причем достаточно быстрые даже по десктопным меркам). Они не отличаются высокой скоростью чтения/записи(обычно она немного выше чем у жестких дисков и находится на уровне сотни Мб/с), но зато имеет сравнительно низкое время отклика(десятые доли мс, как у SSD), низкое энергопотребление(десятые доли ватта) и сравнимое с SSD объем перезаписи на отказ. Они не заменяются, поэтому говорить о стоимости за гигабайт не имеет смысла. Такие накопители идеально подходят для портативных устройств, где не особо важна скорость чтения/записи, но важно низкое время отклика. Для устройств на Andriod/iOS смысла говорить критерии для выбора eMMC нет - производители не офишируют их ТТХ(да и для мобильных ОС это не суть важно), а вот планшеты на Windows я бы порекомендовал брать как минимум с eMMC 4.5, а еще лучше 5.0/5.1 .

В одной из предыдущих статей уже было сравнение SSD с традиционными жесткими дисками, результаты которого явно не в пользу последних. В современных планшетах установлен флэш-накопитель, однако он гораздо медленнее быстрых SSD. И в связи с тем, что за последние пару лет производители выпустили много моделей планшетов на Windows 10, появилась идея сравнить встроенный «таблеточный» накопитель как с твердотельными дисками, так и с традиционными винчестерами.

В качестве тестового экземпляра был выбран один из ходовых китайцев - Сhuwi 10, обладающий 32 гигами пространства, из которых примерно половина выделена под Винду. Для сравнения будем использовать распространенную программу CrystalDiskMark, которая покажет как линейные характеристики, так и приближенные к реальности операции на мелких блоках.

Из стана конкурентов я выбрал современный WD Blue емкостью 4 Тбайт и не самый свежий SSD OCZ Vertex 4 емкостью 256 Гбайт. Такой выбор твердотельника обусловлен явным превосходством технологии SSD над всеми остальными. Ведь еще до проведения бенчмарков прекрасно было понятно, что SSD – вне конкуренции, и в действительности тест призван столкнуть двух оставшихся участников между собой.

Итак, результаты бенчмарков всех трех устройств.

Сравнение eMMC HDD и SSD. Слева жесткий диск, в центре eMMC, справа SSD.

В линейном чтении (первая строка) явное превосходство у SSD. А вот что удивило, так это большой отрыв винчестера от планшетного диска – примерно в четыре раза, причем как на записи, так и на чтении. Но сказать по правде, линейное чтение практически не используется в планшетах, там даже нет достаточно пространства, чтобы записать большой файл. Например, в представленном примере на устройстве всего 1 Гбайт свободного места из 14-ти.

Вторая строка показывает операции с файлами среднего размера 512 Кбайт – фото- и аудиоматериалами. Как и ожидалось, SSD опять занимает первое место. А вот жесткий диск и флэш-накопитель почти сравнялись в тесте на чтение. Разрыв только в записи – примерно в три раза.

На мелких блоках 4 Кбайт (системные файлы, библиотеки, иконки) встроенный накопитель планшета вышел вперед. Причем отрыв на чтении довольно значительный – почти в 8 раз. При записи оба устройства продемонстрировали схожую производительность. Отставание обоих от SSD – на порядок.

И самая интересная часть теста – многопоточные операции мелкими блоками. Условия в таком режиме ближе всего соответствую реальному поведению – загрузке, запуску программ. Единственная разница лишь в количестве потоков. Если в тесте их 32, то в реальности обычно 4-8. Но в целом это очень хороший показатель истинной производительности диска.

В операциях чтения планшетный eMMC вырывается вперед. Его преимущество в скорости примерно в 2,5 раза. А вот на записи устройства снова показали сходное быстродействие. Про SSD я скромно умолчу, цифры говорят сами за себя.

Подвожу итоги. Накопитель планшета показал очень хорошую производительность чтения по сравнению с жестким диском. При работе в качестве системного он будет несколько быстрее – операционная система будет быстрее загружаться, а программы и приложения - запускаться. Скорость записи не особенно важна – отрыв будет сглажен большим кэшем операционной системы. Диск планшета подкачал только в линейных операциях – тут он явный аутсайдер. Однако надо сделать ремарку – раздел был забит на девяносто с лишним процентов, что, как известно, не самым лучшим образом сказывается на производительности флэш-накопителей. С другой стороны, нет никакой возможности проверить скорость пустого диска, так что примем это как данность.

Второй ключевой момент – оба устройства очень далеки от SSD. Так что, приобретая планшет, не стоит рассчитывать на высокую дисковую производительность.

Авторы: Вячеслав Гавриков (г. Смоленск)

NAND FLASH - надежная и недорогая память. Она используется в самых различных приложениях: от сотовых телефонов до автомобильных навигаторов. Микросхемы памяти eMMC также используют NAND FLASH. Однако они обеспечивают гораздо больший уровень надежности. Это достигается за счет встроенного управляющего контроллера. Стоит отметить, что и eMMC бывают разные. Недавно компания SMART Modular Technologies анонсировала линейку микросхем памяти SH8M повышенной надежности для ответственных приложений.

Рис. 1. eMMC от компании SMART Modular Technologies

В результате сотрудничества двух организаций MultiMediaCard Association (MMCA) и JEDEC Solid State Technology Association (JEDEC) появился новый стандарт eMMC. С одной стороны он использует наработки по стандартизации NAND FLASH от MMCA, с другой стороны, соответствует требованиям JEDEC по корпусному исполнению.

Каковы же основные особенности eMMC-памяти? Во-первых, она объединяет в себе NAND FLASH и MMC-контроллер. Во-вторых, eMMC выпускается в стандартном корпусном исполнении JEDEC ® MO-304 (100-выводной BGA) или MO-276 (153-выводной BGA).

Наличие MMC-контроллера дает пользователю очевидные преимущества (рис. 2). При использовании простой NAND FLASH необходим программный драйвер, который будет решать все вопросы по обеспечению целостности информации: контроль ошибок, определение битых секторов и т.д. В eMCC все эти функции берет на себя встроенный MMC-контроллер памяти. В результате нагрузка на управляющий процессор или микроконтроллер снижается. Кроме того, eMMC оказывается более защищенным носителем информации.

Рис. 2. Сравнение организации обмена данными с простой NAND FLASH и eMMC

В отличие от других носителей (например, SD-карты), eMMC - встраиваемый тип памяти. Микросхемы eMMC предназначены для монтажа на печатную плату. В итоге, они представляют собой более медленную, но и более дешевую альтернативу SSD для различных приложений (планшеты, смартфоны и т.д.). Стандартизация корпусного исполнения в данном случае -логичный шаг для упрощения проектирования устройств с eMMC.

Таким образом, eMMC становится идеальным выбором в качестве встроенной памяти различных приложений: планшеты, смартфоны, навигаторы и т.д. Однако есть области, в которых требования к надежности носителей информации оказываются достаточно жесткими. Например, в автомобильной и промышленной электронике. Именно для этих областей компания SMART Modular Technologies разработала eMMC серии SH8M повышенной надежности (рис. 3).

Рис. 3. Микросхемы SH8M eMMC повышенной надежности

SH8M - микросхемы eMMC-памяти объемом 8/ 16/ 32/ 64 Гбайт. SH8M отвечают требованиям JEDEC/ MMC4.51 и выпускаются в двух вариантах корпусного исполнения: JEDEC ® MO-304 (100-выводной BGA) или MO-276 (153-выводной BGA).

Основной отличительной чертой SH8M является высокий уровень надежности, что обеспечивается двумя факторами: широким диапазоном рабочих температур и соответствием требованиям стандартов AEC-Q100.

Для пользователей доступны два варианта исполнения SH8M с различными температурными диапазонами. Версия Extended допускает работу в диапазоне -25...+85 ºC. А версия Industrial в диапазоне -40...+85 ºC. Версия Extended, очевидно, предназначена для коммерческих приложений, в то время как микросхемы с диапазоном Industrial найдут применение в автомобильной и промышленной электронике.

SH8M соответствует требованиям стандартов для автомобильных приложений AEC-Q100:

AEC-Q100-002-E Human Body Model (HBM) ± 2000 В класс H2;
AEC-Q100-003-E Machine Model (MM) ± 200 D класс M3;
AEC-Q100-011 Rev-C Charge Device Model (CDM) ±750 В класс С5;
AEC-Q100-004-D.

Для именования микросхем используется достаточно сложное обозначение, которое включает: серию памяти (SH8M), код объема памяти, тип корпуса, тип конфигурации, код программой версии, форма поставки, версия температурного исполнения.

Самым большим объемом памяти 64 Гбайт в данной линейке могут похвастаться микросхемы:

SH8M64GAITDFAAE01- 64 Гбайт, -25...+85 ºC (версия Extended), JEDEC ® MO-304 (100-выводной BGA);
SH8M64GAITDFAAI01 - 64 Гбайт, -40...+85 ºC (версия Industrial), JEDEC ® MO-304 (100-выводной BGA);
SH8M64GBGTDFAAE01- 64 Гбайт, -25...+85 ºC (версия Extended), JEDEC ® MO-276 (153-выводной BGA);
SH8M64GBGTDFAAI01- 64 Гбайт, -40...+85 ºC (версия Industrial), JEDEC ® MO-276 (153-выводной BGA).

Высокий уровень защиты SH8M делает возможным их использование в автомобильной и промышленной электронике, а также в других ответственных приложениях. Однако полный список областей их применения значительно шире и включает в себя следующие пункты:

автомобильная электроника;
промышленная электроника;
медицинское оборудование;
сетевое оборудование;
RFID-сканеры;
VoIP;
серверы и т.д.

Характеристики микросхем памяти серии SH8M:

Тип памяти: eMMC NAND FLASH;
Объем памяти: 8/ 16/ 32/ 64 Гбайт;
Интерфейс связи: параллельный (8 линий данных и сигналы управления);
Частота тактирования: до 53 МГц (SDR/ DDR);
Особенности MMC: поддержка JEDEC/ MMC4.51;
Совместимость с предыдущими стандартами MMC: есть;
Напряжение питания VCC: 2,7...3,6 В; VCCQ: 1,7...1,95 В или 2,7...3,6 В;
Диапазон рабочих температур: -25...+85 ºC (версия Extended), -40...+85 ºC (версия Industrial);
Диапазон температур хранения: -40...+85 ºC;
Корпусное исполнение: JEDEC ® MO-304 (100-выводной BGA) или MO-276 (153-выводной BGA).

О компании

SMART Modular Technologies - крупный производитель различных типов носителей информации. Номенклатура компании включает в себя три основных сегмента: оперативная DRAM-память (DDR, DDR2, DDR3, DDR4), встраиваемая память (Embedded USB, eMMC, M.2 SATA, mSATA), съемные носители информации (CF Card, microSD, SATA SSD, SD Card, USB Flash Drive).