USB-Sticks von Corsair, OCZ, Patriot und Sandisk im Performance-Test

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Technischer Hintergrund



Als die Thematik der Performance von USB-Sticks vor Jahren das erste Mal auftrat, war es Hersteller Corsair, welcher Aufklärungsarbeit betrieb und darauf hinwies, dass billige USB-Sticks mit MLC- (Mulit-Level-Cell) und schnelle, hochwertige Sticks mit SLC- (Single-Level-Cell) Speicherchips bestückt sind.

Das ist allerdings Schnee von gestern, denn inzwischen fertigen fast alle Hersteller noch ausschließlich MLC-basierende Varianten. Besser gewordene MLC-Speichercontroller und vor allem auch die anhaltende Preisschlacht lassen es in den Augen der Produzenten als unsinnig erscheinen auf die teuren SLC-Varianten zu setzen.

SLC-NAND-Chips sind unter anderem darum teuerer, weil sie weniger Kapazität – Speicherkapazität – bieten. Ein SLC-NAND-Flash-Chip kann ein Bit pro Zelle speichern, während es bei MLC-NAND-Flash-Chips erlaubt wird, zwei Bits pro Zelle zu speichern. Die Zellen belegen in beiden Fällen allerdings den gleichen Platz an Speicherkapazität, wodurch hier also eine höhere Datendichte bei MLC erlaubt wird.

Bild: USB-Sticks von Corsair, OCZ, Patriot und Sandisk im Performance-Test


Was sich aber nun erst einmal als Vorteil für MLC anhört – und sich in der Praxis aktueller Produkte auch so durchsetzt, hat rechnerisch durchaus Nachteile, denn die Lese- und Schreib- (Flash-) Zyklen unterscheiden sich bei den beiden NAND-Modellen durchaus.

Der aktuell beispielsweise gerne verwendete Samsung K9MDG08U5M-MLC-Chip (nicht nur in USB-Geräten, sondern auch in SSD-MLC-Disks) bietet hierbei Zugriffszeiten beim zufälligen Lesen von "maximalen" 60 µs (Mikrosekunden) – 0,06 ms also. Typisch bei SLC-Varianten sind beispielsweise 25 µs.

Da bei Flash-Medien erst einmal komplette Blöcke – aktuell typisch organisiert in 128 bis 512 KByte – gelöscht werden müssen. Findet sich an dieser Stelle eine Zeitspanne ein die es auch zu berücksichtigen gilt, die aber zwischen MLC und SLC kaum Gewichtung findet, da beide Zeitspannen sich im Bereich zwischen typischen 1,5 und 2 ms bewegen.

Ein wirklicher Knackpunkt, technisch betrachtet, sind dann auf dem Papier die Schreibzyklen – der Block, in den es zu schreiben gilt, muss erst einmal gelöscht und dann neu geflasht werden. Hier sehen wir aktuell beim genannten Samsung-Chip eine "Programm Time" von 800 µs "typisch". Angaben auf diesem typischen Bereich bei MLC bewegen sich in aller Regel bis 900 µs und natürlich steht typisch nicht für maximal. SLC-Varianten sehen typisch hier 250 µs vor. Je nach Modell kann sich dies auch auf 200 oder 300 µs erstrecken, faktisch bleibt aber, dass an dieser Stelle MLC schlicht mehr Zeit benötigt – bis zu der 4-fachen Dauer ist also die Rede und das nur auf dem Papier in Theorie.

Block löschen zufälliges Lesen (typisch) Programmierung (typisch)
SLC Flash Speicher 1,5 bis 2 ms 25 µs 250 ms
MLC Flash Speicher 1,5 bis 2 ms 50 bis 60 µs 800 bis 900 ms