在不少人印象中,iPhone总要比Android手机要快一些,比如在打开应用或游戏时能够更快进入,尤其在前几年的时候表现尤其明显。很多人将其归因于苹果iOS系统的优化,但其实苹果在硬件上隐藏了一个秘密。
和Android厂商不同,苹果并不会在硬件参数上介绍太多,比如,我们很多人都知道现在的Android旗舰手机一般采用的是UFS 3.1闪存,但很少人知道iPhone用的是NVMe闪存。而这,正是造成差距的关键所在,它们之间有何不同?今天我们便来说道说道。
让我们从这两者都使用的闪存开始,它是一种现代技术,取代了磁性存储介质。闪存具有许多优点,如节能、便宜、耐用且非常紧凑,硬币大小的芯片便可容纳1TB的数据!
而如此小的尺寸是怎样存储大量信息的呢?这便要讲到闪存的工作原理。现代闪存的基本单元是CTF单元(Charge Trap Flash memory cell),即电荷陷阱闪存单元,其实就是一个浮栅晶体管。
这种单元能够将电子锁定在内部并储存多年,也就是我们所说的非易失性存储,断电后依然能够保存数据。而单元中电荷的存在与否被计算机解释为0和1。
为了让数据存储更高效,闪存制造厂的做法是让闪存单元进行多层堆叠,这种单元排列被称为垂直NAND或VNAND。
举个例子,我们可以将闪存想象成一个多层住宅,里面每个房间都是闪存单元,而在这个住宅里面总是有6个入口,一个入口的每一层都有32个房间。这样的住宅我们将其称为块。
为什么要讲这些?因为闪存的架构方式使其不能简单地将数据读取和写入特定的单元,而是立即读取或覆盖了整个入口。当你需要删除一些东西,那么整个住宅(即闪存中的块)会被一下子抹掉。
因此,在删除任何内容之前,所有信息将复制到相邻的块。如果硬盘中剩余的容量很少,不到总容量的30%,那么这块硬盘的速度就会减慢,因为它必须寻找空闲的块复制信息。而这也提醒我们,不要将手机的闪存或固态硬盘塞满超过70%,否则速度将变慢。
另外,还有一个小知识:在闪存上擦除信息比读取和写入要消耗更多的能量,因此,如果你想节省电池电量,尽量减少删除文件的操作。
仅有闪存芯片是无法正常工作的,因为所有这些复杂的结构都需要以某种方式进行管理,而这些管理的方式被称为标准或规范。
简单理解,闪存芯片提供了数据存储的空间,而规范是围绕芯片、软件和硬件的一整套技术,提供与闪存的交互。规范越智能,闪存工作越快。
那么,在智能手机中使用的闪存规范有哪些?哪个效率更高?下面我们就一一来了解。
2007年第一款iPhone的问世促使了存储卡的逐步淘汰,移动设备需要一个新标准,eMMC应运而生。
eMMC(Embedded Multi Media Card),翻译过来是嵌入式多媒体卡,其由一个嵌入式解决方案组成,带有MMC接口、闪存芯片和主控,用BGA进行封装。它简化了手机存储器的设计,相对microSD卡速度更快,也不需理会NAND Flash的兼容性问题,很快便受到手机厂商的欢迎。
就像固态硬盘的SATA协议一样,eMMC很快走到尽头,性能提升缓慢,难以满足用户日益增长的快速数据处理需求,于是在2014年,新的UFS标准横空出世!
不论是顺序读写还是随机读写速度,UFS都要比eMMC好得多,更为重要的是,UFS采用了串行接口,这意味着它可以同时读取和写入,而eMMC只能做一件事。因此,UFS的效率更高。
UFS在2015年以2.0版本首次量产,第一款搭载它的手机是三星Galaxy S6。三星对其展现的速度非常自信,甚至由此取消了micro SD插槽。移动设备闪存标准的命运似乎已成定局,UFS将成新王!
2015年,iPhone和Android手机在闪存的使用上开始分道扬镳,Andriod手机纷纷选择了UFS,而iPhone则采用了定制的NVMe。尤其是iPhone 6s系列刚推出的时候,其闪存的性能在一众Android手机衬托下表现的一骑绝尘。
谈到NVMe,我们自然会想到固态硬盘中的NVMe协议,它是专门为基于PCI Express的SSD设计的。NVMe是重新开始构建,是一种让SSD高效工作的新方式,因为它删除了所有不必要的东西,并专注于速度。由于其技术堆栈较短,NVMe在随机写入和读取块方面比其他标准更具优势。
而这一优势对于不断读取并生成一堆4K小文件的操作系统特别有用,这是让iPhone更快的原因所在。
当然,苹果并没有直接照搬SSD中的NVMe协议,而是作了一些修改,并开发了独家的主控芯片。因此,iPhone中的闪存是专属于苹果的独特解决方案,由于苹果并没有透露太多,我们仍对其所知甚少。
我们知道了现在的Android手机用的是UFS闪存,而iPhone用的是NVMe闪存,那么该如何对它们进行比较呢?因为平台的不同,尚没有一款基准测试软件能给出客观的数据。
但美光利用基于定制的Android设备,比较了NVMe和UFS 2.1(如上图),可以看到,不管是顺序读写还是随机读写速度,NVMe表现都要更优秀一些。
而除了这个,有没有更详细的关于iPhone NVMe和Android UFS的对比数据呢?答案是有的,国外一开发者开发了一个跨平台磁盘测试软件,虽然未正式上架iOS平台,但在其网上有几款iPhone和Android手机的测试数据,方便拿来进行对比。
从数据对比图可以看到,采用NVMe的iPhone Xs即便与搭载UFS 3.1的Android手机相比,也互有胜负。但需要知道的是,Android手机搭载UFS 3.1闪存是从2020年开始,而iPhone Xs是2018年发布的机型,而与同样2018年发布的搭载UFS 2.1的谷歌Pixel 3相比,则优势明显。
另外,我们还可以发现一个有趣的地方,与MacBook Pro 2018上的NVMe SSD相比,iPhone Xs的NVMe闪存差距还很大,而这也说明iPhone上的NVMe闪存仍有很大进步空间。
eMMC后,iPhone与Android手机在闪存标准的采用开始分道扬镳,诚然,得益于NVMe的先天优势,iPhone早先在读写速度上优势明显,但当UFS标准的不断更新,这样的差距也越来越小,尤其是几个月前UFS 4.0的推出,明年将在一众Android旗舰手机上搭载。