Анатомія смартфона: LPDDR4, UFS, microSD — розбираємося в типах пам’яті

Якщо основні назви чіпсетів, як правило, на слуху, то на тип пам’яті мало хто взагалі звертає увагу. Разом з тим, цей важливий параметр при виборі, наприклад, ігрових гаджетів. Пам’ять безпосередньо впливає на комфорт використання смартфона і його продуктивність. У статті ми розповімо, яка пам’ять буває в кишенькових пристроях, і на що звертати увагу при виборі.

В сучасних смартфонах є три типи пам’яті: оперативна, внутрішня і зовнішня. Але якщо характеристики карт пам’яті ви легко можете дізнатися при покупці, то типи ОЗП і ПЗП виробники гаджетів часто не вказують. Найчастіше так відбувається, коли компанія використовує повільну пам’ять і їй нема чим похвалитися — це має стати першим дзвіночком при виборі пристрою.

 

Оперативна пам’ять (RAM/ОЗП)

З оперативною пам’яттю в смартфонах все відносно просто: у всіх сучасних гаджетах використовується технологія LPDDR — модифікація використовується на звичайних ПК технології DDR. Приставка LP (Low Power) означає низьке енергоспоживання, що досягається, в основному, за рахунок зниження робочої напруги і пропускної здатності.

В сучасних смартфонах зустрічається пам’ять LPDDR трьох поколінь:

  • LPDDR3 — пропускна здатність до 2133 Мбіт/с, частота до 933 МГц, напруга 1,2 В;
  • LPDDR4 — пропускна здатність до 3200 Мбіт/с, частота 1600 МГц, напруга 1,1;
  • LPDDR4x — пропускна здатність до 4266 Мбіт/с, частота 1600 МГц, напруга 0,6 В.

Стандарт LPDDR3 до теперішнього часу вже вважається застарілим, хоча все ще використовується в бюджетних гаджетах. Пам’ять типу LPDDR4 ставиться в топові пристрої, а також в смартфони середньої цінової категорії. Існує і більш сучасний тип LPDDR4x з підвищеною пропускною здатністю та зниженим енергоспоживанням. Саме LPDDR4x варто віддати перевагу, якщо ви хочете придбати флагман.

Сучасна мобільна оперативка дуже швидка, але все-таки недостатньо для деяких завдань. Наприклад, для зйомки відео на швидкості близько 1000 fps: такою можливістю можуть похвалитися Sony Xperia XZ, Samsung Galaxy S9 і Huawei P20 Pro. Щоб такого відео зйомка стала можливою, виробникам довелося піти на технічні хитрощі і вбудувати DRAM-шар (Dynamic RAM або динамічне ОЗУ) прямо в CMOS-сенсор камери. Завдяки такому рішенню, надшвидкісні запису спочатку зберігаються в DRAM-шарі, і тільки потім поступово обробляються процесором.

У флагмана Sony такий обсяг пам’яті становить 1 Гб, а у Samsung — 2 Гбіт. Це накладає обмеження на максимальну тривалість надшвидкісний зйомки, яка дорівнює 0,182 секунди у Xperia XZ і 0,2 секунди у Galaxy S9.

 

Внутрішня пам’ять (ROM/ПЗУ)

Найбільш поширений тип внутрішньої пам’яті в сучасних смартфонах — недорогий eMMC, взросший на базі карт пам’яті MMC, сумісних, у свою чергу, зі стандартом SD. Іншими словами, eMMC — це розпаяна на материнській платі смартфона карта пам’яті.

Стандарт eMMC існує у величезній кількості версій, ось найбільш актуальні з них:

  • eMMC 4.5 — 2011 рік, пропускна здатність до 200 МБ/с, швидкість запису до 60 МБ/с;
  • eMMC 5.0 — 2013 рік, пропускна здатність до 400 МБ/с, швидкість запису до 90 МБ/с;
  • eMMC 5.1 — 2015 рік, пропускна здатність до 600 МБ/с, швидкість запису до 125 МБ/с.

В кінці минулого року очікувався анонс версії eMMC 5.2, але цього все ще не сталося.

Головним конкурентом eMMC виступає технологія UFS, розроблена компанією Samsung. На відміну від технології eMMC, яка не що інше, як модифікація карт пам’яті, стандарт UFS спочатку розроблявся для створення швидкого внутрішньої пам’яті. В результаті, UFS має не тільки більшу пропускну здатність у порівнянні з eMMC, але і в два рази більш низьке енергоспоживання.

До теперішнього часу випущено специфікації трьох мажорних версій стандарту UFS:

  • UFS 1.0 — 2011 рік, пропускна здатність до 300 МБ/с;
  • UFS 2.0 — 2013 рік, пропускна здатність до 1200 МБ/с;
  • UFS 3.0 — 2018 рік, пропускна здатність до 2900 МБ/с.

Говорячи про поколіннях UFS, варто відзначити ще два важливих моменти. Перший — версії стандарту UFS 2.0 і UFS 2.1 трохи відрізняються між собою технічними деталями, але не швидкісними характеристиками. Якщо ж в бенчмарках і буде видна якась різниця, то вона пов’язана може бути тільки з використанням більш досконалих чіпів, але не з версією специфікації. Другий — UFS 2.0/2.1 і UFS 3.0 підтримують двосмуговий режим (2-lane або dual lane), який подвоює максимальну пропускну здатність інтерфейсу завдяки використанню двох каналів для читання і двох каналів для запису інформації. Смартфонів з двосмугової пам’яттю UFS 2.1 зараз випущено небагато, серед них — OnePlus 5, Samsung Galaxy S9 і Xiaomi Mi 6. Саме надшвидка пам’ять допомагає цим гаджетів вириватися на перші рядки в бенчмарках при порівнянні з іншими гаджетами на тих же чіпсетах, хоча в реальному житті різниця з односмуговою пам’яттю чи буде помітна.

Специфікація UFS визначає тільки максимальну пропускну здатність пам’яті, але не фактичну швидкість читання і запису на реальних пристроях. Тому, єдиний спосіб дізнатися ці показники — практичні випробування. Виходячи з результатів тестування Huawei P10, UFS 2.1 може забезпечити фактичну швидкість послідовного запису до 150 МБ/с, а послідовного читання — до 750 МБ/с. У eMMC 5.1 ті ж показники становлять всього 100 і 280 МБ/с для запису і читання відповідно.

Зліва направо: UFS 2.1, UFS 2.0, eMMC 5.1

Також варто пам’ятати, що швидкість випадкового запису і читання для обох типів пам’яті буде дуже сильно відрізнятися від послідовних швидкостей і залежати від різних факторів. Тому, її прийнято вимірювати не в МБ/с, а в кількості операцій введення-виведення в секунду (IOPS). UFS 2.0 має фактичну продуктивність 18000 IOPS при читанні і 7000 IOPS при записі, а eMMC 5.0 — 7000 IOPS при читанні і 3000 IOPS при записі. Зазначимо, що використання пам’яті в режимі послідовного читання/запису характерно для зйомки відео або перегляду фільмів, а у випадковому режимі — для повсякденного використання гаджета.

eMMC і UFS поділили мобільний пам’ять між собою майже скрізь, за винятком iPhone і iPad. Як завжди, компанія Apple пішла своїм шляхом і, починаючи з iPhone 6S, використовує в своїх гаджетах накопичувачі типу NVMe. І протокол NVMe, і шина PCIe, поверх якої він працює, у «яблучних» гаджетів кастомні, тому називати накопичувач всередині нових iPhone словом SSD не зовсім чесно. Хоча, такі деталі мало кого хвилюють, і саме Apple першою наблизилася до впровадження повноцінного SSD в кишенькові гаджети.

Apple ніколи не розкриває повних специфікацій своїх компонентів, тому про швидкості NVMe SSD всередині iPhone можна судити тільки за виміряною сторонніми програмами швидкості. А вона в iPhone 8 і iPhone X досягає, не багато не мало, 1250 МБ/с на читання і 350 МБ/с на запис. Для порівняння, у Galaxy S8 з пам’яттю UFS 2.1 ці показники становлять 800 і 200 МБ/с відповідно.

Порівняння швидкості послідовного читання з пам’яті iPhone 6S з іншими смартфонами

Враховуючи анонс специфікації UFS 3.0 на початку цього року, Samsung, головний двигун прогресу у світі Android, чи піде за прикладом Apple і стане впроваджувати в свої гаджети SSD. З іншого боку, навіть пам’ять UFS 2.1 досить швидкі для будь-яких сценаріїв використання смартфонів (включаючи запис Ultra HD відео на швидкості 60 fps), а Apple просто забезпечила собі запас продуктивності пам’яті на кілька років вперед. Так що при виборі Android-смартфона варто звертати увагу на наявність пам’яті типу UFS 2.0 або UFS 2.1, а якщо хочете — можете дочекатися пристроїв з UFS 3.0. Цілком можливо, що одним з перших таких гаджетів стане Galaxy Note 9 або Galaxy S10.

 

Зовнішня пам’ять (microSD)

Замість процвітаючого раніше зоопарку форматів карт пам’яті, аж до екзотичних микродрайвов для слота CF, на смартфонах вже довгий час безроздільно панує microSD. Про те, як правильно вибрати карту пам’яті для смартфона, ми написали цілу статтю, а тут лише коротко повторимо основні поради.

Швидкість карт пам’яті microSD зазвичай вказується в двох основних градаціях: класу швидкості і класу швидкості UHS. Клас швидкості позначається на картах пам’яті числом всередині літери «З», яке відповідає мінімальній швидкості послідовного запису даних. Всього існує п’ять класів швидкості з парними індексами, від Class 2 до Class 10. Останній відповідає швидкості запису 10 МБ/с. Клас швидкості UHS використовується в картах пам’яті з підтримкою шини UHS, позначається числом всередині букви «U». Зараз стандарт передбачає два таких класи, U1 з максимальною швидкістю запису 10 МБ/с і U3 з максимальною швидкістю 30 МБ/с.

Навіть якщо ви плануєте записувати відео в дозволі Ultra HD, вам цілком вистачить самого поширеного на даний момент типу швидкості картки пам’яті — U1. А ось старі карти з позначками Class 6 і Class 8, не кажучи вже про більш повільних, вставляти в сучасні смартфони не варто: вони будуть відчутно сповільнювати роботу гаджета.

Починаючи з Android 6.0 Marshmallow в операційній системі з’явилася можливість об’єднати внутрішню і зовнішню пам’ять з допомогою функції Adoptable Storage. При її включенні, карта пам’яті форматується і логічно стає одним цілим з внутрішньою пам’яттю гаджета.

Після активації функції система сама буде вирішувати, де зберігати ті чи інші файли, включаючи встановлені програми і фотографії з камери. Є у такого рішення є й мінуси: карта пам’яті виявиться «прив’язана» до конкретного смартфону до наступного форматування, а апаратний скидання пристрою видалить дані і на ній. Для правильної роботи Adoptable Storage карта пам’яті повинна мати високий клас швидкості (бажано U1). В іншому випадку смартфон попередить вас про можливе падіння продуктивності після об’єднання розділів.

Ряд виробників, включаючи Samsung і Sony, блокує цю функцію на своїх гаджетах з-за можливих проблем сумісності з фірмовим ПЗ. Повернути Adoptable Storage можна, як правило, неофіційними способами і шляхами (за допомогою adb або маючи root-доступ), але гарантувати правильну роботу цієї функції не зможе ніхто.

 

Висновок

Сподіваємося, що наша довідка допоможе вам розібратися в технологіях мобільного пам’яті. Звичайно, при виборі гаджета в ціновій категорії 10-20 тисяч рублів причіпки будуть зайві, але, погодьтеся, було б прикро отримати в дорогому флагмані пам’ять застарілого типу. Найбільш сучасної комбінацією технологій ОЗУ і ПЗУ на даний момент можна вважати LPDDR4x і UFS 2.1 відповідно, але LPDDR4 і UFS 2.0 не надто їм поступаються і також заслуговують уваги.

Напишіть в коментарях, чи звертаєте ви увагу на використовувані технології пам’яті при виборі смартфона, або інші компоненти смартфона мають для вас велике значення?

 

Автор тексту: Володимир Терехов