USB-Stick Mega Roundup (2/55)

Aufbau eines USB-Sticks

Der Blick unter die Haube

Bevor wir auf die Geschwindigkeits-Problematik der USB-Sticks eingehen, ist es wichtig den Aufbau und die Arbeitsweise eines solchen Speichermediums zu verstehen. Denn obwohl die Funktion von USB-Sticks der Funktion einer Festplatte entspricht, sind ihre Leistungsmerkmale grundverschieden ausgerichtet. Die Datenübertragung von und zu einer Festplatte ist weitgehend optimal, so dass die primären Latenzzeiten erst beim Schreiben und Lesen auf den Datenträger entstehen. Bei USB-Sticks ist es genau anders herum. Dort ist das Lesen und Schreiben auf den eigentlichen Datenträger optimal. Sogar in dem Maße, dass die Latenzzeiten bis zu 100mal niedriger ausfallen können, als wie bei einer herkömmlichen Festplatte. Nur ist im Gegenzug bei USB-Sticks der Übertragungsweg mit enormen Latenzzeiten gespickt, so dass die tatsächliche Performance - trotz gutem Speicher – nicht den erwünschen Ansprüchen genügt. Das ist im Übrigen auch der Grund, warum SSD-Laufwerke meist so teuer sind. Sie versuchen nämlich das Beste aus beiden Welten zu kombinieren.

USB-Sticks haben es nicht leicht. Latenzen wohin das Auge blickt. An erster Stelle wären die Latenzen des USB-Anschlusses zu nennen. Je nach Übertragungsrate liegen diese für eine Abfrage bei bis zu 10 Millisekunden, wenngleich es bei USB2.0 typischerweise nur bescheidene 0,125 Millisekunden sind. Es sollte beachtet werden, das am selben USB-Controller kein langsames USB-Gerät mitbetrieben wird oder das kein veralteter USB-Hub zum Einsatz kommt, weil beides nicht nur die Latenzzeiten des USB-Sticks verschlechtert, sondern vor allem auch die maximale Datenübertragung limitiert.

Hinzu kommt die Verzögerung des Flash-Bausteins. Bei SLC-Flash, wo jede Speicherzelle nur ein Bit beinhaltet, liegen die Latenzen eines Zugriffs meist bei +/- 1 Millisekunde. Bei MLC-Flash, wo jede Speicherzelle gleich 2 oder gar 4 Bit beinhaltet, muss man unterscheiden, zwischen der alten und der neuen Generation. Bei der neuen Generation wurden die Reaktionszeiten soweit optimiert, dass man schon fast keinen Unterschied zu SLC-Chips ausmachen kann. Bei den alten MLC-Bausteinen - die praktisch kaum noch Verwendung findet - können die Reaktionszeiten dagegen sogar um die 100 Millisekunden erreichen. Doch selbst dann, ist dies nur ein Tropfen auf den heißen Stein. Denn das eigentliche Problemkind, dass für die größten und meisten Latenzen verantwortlich ist, ist der Controller des USB-Sticks.

Der Verständnis zuliebe ist hier etwas Vorsicht geboten. Denn mit Controller ist nicht der USB-Controller auf dem Mainboard gemeint, der den USB-Stick anspricht, sondern der Controller auf dem Stick selbst, der die Zugriffe auf den Flash-Baustein regelt. Er beinhaltet einen RISC-Prozessor, der die eigentlichen Zugriffe abarbeitet und je nachdem wie Leistungsstark dieser ist, kann er mal mehr und mal weniger Zugriffe in einer vorgegebenen Zeit bearbeiten. Bei leistungsarmen RISC-Prozessoren, kann die Latenzzeit eines Zugriffs sogar eine ganze Sekunde übersteigen. Wogegen leistungsstarke RISC-Prozessoren die volle Leistungsfähigkeit des Flash-Bausteins ausschöpfen können. Doch selbst die leistungsstärksten Controller stellen in der Regel den Flaschenhals in dieser Transfer-Konstruktion dar. Deshalb lautet unsere Empfehlung, nicht auf den verwendeten Flash-Speicher zu achten, sondern sein Augenmerk fast ausschließlich auf den Controller zu richten. Er ist es, der den USB-Stick zu dem macht, was er ist. Ein High-Speed-Stick oder eine lahme Ente. Dies geht so weit, dass selbst der schlechteste Flash-Speicher mit einem guten Controller noch weit überdurchschnittliche Leistungswerte erzielen könnte. Doch in der Praxis existiert so etwas wie schlechter Flash-Speicher schon garnicht mehr. Die gesteigerte Massenproduktion und die rapide fallenden Preise bescheren selbst NoName-Sticks hochwertigen Speicher. Und da aktuelle MLC-Bausteine an die Leistungsfähigkeit von SLC heranreichen, kann man ohne einen durchgeführten Benchmark-Durchlauf keine Rückschlüsse mehr auf die tatsächliche Leistung ziehen.