小U盤，大玄機(jī)

劉宗凡

在日常生活中，有一種移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備是大家都離不開的，那就是U盤。其實(shí)U盤的歷史并沒有我們想象的那么久遠(yuǎn)——20年前，最常用的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備還是軟盤，直到2000年，我國(guó)朗科公司發(fā)布第一代U盤，U盤才逐漸取代了軟盤的位置。

追本溯源：U盤發(fā)展史

科技業(yè)界通常有一種說法：一流企業(yè)做標(biāo)準(zhǔn)，二流企業(yè)做品牌，三流企業(yè)做產(chǎn)品。中國(guó)近20年來，在科技界極少能做到領(lǐng)導(dǎo)全球的標(biāo)準(zhǔn)，唯一在存儲(chǔ)領(lǐng)域確定了標(biāo)準(zhǔn)的就是U盤。

1.軟盤

以前我們使用的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備是軟盤，1967年，IBM公司推出第一張軟盤，直徑足足32英寸，要知道一張唱片的直徑才16英寸。在逐漸改進(jìn)下，1976年研制出5.25英寸軟盤，1979年索尼推出3.5英寸軟盤，成為使用最廣泛的產(chǎn)品。

軟盤存在的問題有：首先，軟盤不能獨(dú)立使用，計(jì)算機(jī)必須配備相應(yīng)尺寸的軟盤驅(qū)動(dòng)器（軟驅(qū)）才能插入軟盤進(jìn)行讀寫;其次，軟盤非常嬌貴，尤其是5.25英寸軟盤更是如此，不能觸摸盤片表面，不能劃傷盤片，不能擠壓變形，不能受潮，不耐高溫，不能靠近磁性物品（磁鐵、收音機(jī)、電視機(jī)、變壓器等），即便如此小心地呵護(hù)，數(shù)據(jù)也只能保存5年左右;再次，軟盤容量比較小，最大容量的超高密度雙面3.5英寸軟盤，也只能達(dá)到2.88MB容量;最后，軟盤的讀寫速度也很慢，大概為25KB/s～30KB/s。

現(xiàn)在打開計(jì)算機(jī)的資源管理器（“我的電腦”）后，會(huì)發(fā)現(xiàn)硬盤是從C盤開始的。為什么不從A開始標(biāo)記呢？因?yàn)橐郧暗挠?jì)算機(jī)，基本上都有3.5英寸和5.25英寸的軟驅(qū)，正是這兩個(gè)軟驅(qū)占了A、B兩個(gè)標(biāo)記，硬盤就只能從C進(jìn)行標(biāo)記了?，F(xiàn)在雖然軟驅(qū)已經(jīng)被淘汰，但標(biāo)記硬盤的方法卻一直延續(xù)了下來。

2.U盤

如此多的痛點(diǎn)，使得人們不斷尋找軟盤的替代品。20世紀(jì)末，在新加坡工作的聯(lián)想資深程序員鄧國(guó)順在多個(gè)軟盤損壞資料丟失以后，決心改變移動(dòng)存儲(chǔ)的未來，于是辭職回國(guó)，研究使用閃存芯片為介質(zhì)、USB為接口的新的存儲(chǔ)設(shè)備。在折騰壞四臺(tái)計(jì)算機(jī)后，鄧國(guó)順終于在1999年研制成功了第一代閃存盤，并命名為“優(yōu)盤”。同年他和朋友一起創(chuàng)辦朗科（Netac）科技公司，生產(chǎn)的優(yōu)盤轟動(dòng)全球，朗科也因此成長(zhǎng)為市值幾十億的上市公司。當(dāng)時(shí)的PC霸主IBM公司宣布優(yōu)盤為其自身無線應(yīng)用解決方案唯一推薦存儲(chǔ)產(chǎn)品，這標(biāo)志著優(yōu)盤正式走上取代軟盤的道路。

因?yàn)樯a(chǎn)優(yōu)盤需要的閃存和主控芯片技術(shù)都沒有掌握在朗科手中，制造優(yōu)盤并沒有什么壁壘。于是很多廠商一涌而上，各種優(yōu)盤應(yīng)運(yùn)而生。幸運(yùn)的是，鄧國(guó)順有著敏銳的商業(yè)頭腦，他在1999年11月14日就申請(qǐng)了名為“用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外儲(chǔ)存方法及其裝置”的專利，并在三年后獲得了國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的專利授權(quán)。因?yàn)槔士频膶＠榈厣a(chǎn)的優(yōu)盤就不得不改名，因?yàn)槭褂肬SB接口，并且諧音優(yōu)盤，所以，其他廠商生產(chǎn)的閃存盤就叫做U盤，而原來的名稱“優(yōu)盤”反而沒人知道了。

和軟盤相比，U盤的優(yōu)點(diǎn)太多了：因?yàn)橛兴芰匣蚪饘偻鈿さ谋Ｗo(hù)，U盤不再像軟盤那么嬌弱;體積可以做到很小，非常方便攜帶;即使進(jìn)水了，晾干以后還可以用，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。更重要的是，即使是第一代U盤也有8MB，容量大大超出了軟盤的1.44MB。到今天更是突飛猛進(jìn)，128GB已經(jīng)成為主流，基本可以滿足我們移動(dòng)存儲(chǔ)的需要。U盤還有一個(gè)重要特性，就是USB接口是現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的標(biāo)配，U盤可以不用驅(qū)動(dòng)，在每一臺(tái)計(jì)算機(jī)都可以使用，極大地方便了數(shù)據(jù)的傳輸。

在U盤專利獲得正式授權(quán)以后，朗科就開始維權(quán)，走上了專利收費(fèi)的盈利模式。國(guó)內(nèi)外大量未獲授權(quán)的廠商，包括北京華旗、索尼、PNY、金士頓等，都在訴訟中敗下陣來，朗科最多的時(shí)候一年能收到上億的專利授權(quán)費(fèi)，即使專利到期的2019年，也有1614萬元的收入。

貫微動(dòng)密：U盤速度測(cè)試

判斷U盤的好壞，最直觀的印象就是速度快慢。若將文件從硬盤拷貝到U盤，能大概了解U盤的實(shí)際寫入速度（如圖1）。當(dāng)然，這樣的拷貝，速度會(huì)有比較大的波動(dòng)，只能作為一個(gè)大致的參考。如果我們想了解U盤的讀取速度，可以將U盤的文件拷入硬盤。

要比較準(zhǔn)確地測(cè)試U盤的讀取或?qū)懭胨俣?，?jīng)常使用的是專業(yè)拷貝工具FastCopy。在圖2中，將硬盤上的文件拷貝到U盤，TransRate一項(xiàng)的數(shù)據(jù)就是U盤的實(shí)際寫入速度。

以上方法，讓我們對(duì)U盤的實(shí)際讀寫能力有一個(gè)大概的了解。當(dāng)然，要科學(xué)、全面地衡量U盤的性能，有CrystalDiskMark、ATTODiskBenchmark等專業(yè)工具。下頁(yè)圖3是CrystalDiskMark的檢測(cè)完成界面，其中SEQ表示順序讀寫，RND表示隨機(jī)讀寫，后面的1M、4K分別代表讀寫的數(shù)據(jù)塊大小，1M可以代表大文件的讀寫速度，4K測(cè)試的是小文件的讀寫速度。Q8T1測(cè)試的是8隊(duì)列1線程時(shí)的讀寫速度，Q32T16就是開啟了32隊(duì)列16線程，讀取多個(gè)零碎文件，模擬了重度負(fù)載的速度。

ATTODiskBenchmark測(cè)試的結(jié)果更簡(jiǎn)單，但對(duì)不同大小的文件讀寫速度有著非常詳盡的測(cè)試，從512B到64MB文件的讀寫速度一目了然（如圖4）。

抽絲剝繭：認(rèn)識(shí)閃存芯片和主控種類

U盤的速度給我們一種直觀印象，而決定一款U盤的檔次和性能的，是它使用的閃存芯片和主控種類。

1.閃存芯片

目前用在U盤的閃存芯片有三種，分別是SLC（Single-Level Cell）、MLC（Multi-Level Cell）、TLC（Trinary-Level Cell）。從表1中可以看出它們的區(qū)別。

目前TLC芯片的U盤使用最普遍，能做到價(jià)格便宜又能基本滿足大家的需要。需要注意的是，擦寫次數(shù)不是指讀取次數(shù)，而是指同一位置擦除并寫入數(shù)據(jù)的次數(shù)。拿最便宜的TLC芯片來說，如果擦寫頻繁，一個(gè)U盤只能使用一年左右的時(shí)間。如果要延長(zhǎng)U盤使用壽命，就要盡可能不去頻繁增刪文件，以免在同一位置反復(fù)擦寫而造成U盤提前報(bào)廢。寫入文件后盡量不要?jiǎng)h除，等U盤幾乎寫滿以后再將其格式化或統(tǒng)一刪除，再寫入新的文件，這種方式將大大延長(zhǎng)U盤的壽命。目前TLC芯片的U盤基本上都低于1塊錢1MB，寫入速度一般在5MB～20MB/s;MLC芯片的U盤將近2塊錢1MB，寫入速度一般在15MB～100MB/s。

要了解U盤使用的芯片類型，可以使用ChipGenius或芯片精靈之類軟件檢測(cè)。從下頁(yè)圖5中可以看出這個(gè)U盤使用的是東芝的芯片，類型是TLC，這是目前市面上比較主流的U盤配置。至于芯片生產(chǎn)商，如三星、Intel、海力士、東芝等都是大廠，質(zhì)量都是有保障的，不用專門去挑選。

2.主控

另一個(gè)影響U盤速度的因素是使用的主控，目前群聯(lián)、擎泰、慧榮等都是使用非常廣的主控，各有其不同特點(diǎn)，具體如表2所示。

表2中的三驅(qū)三啟指同時(shí)支持USB-CDROM/USB-ZIP/USB-HDD三種分區(qū)存在同一個(gè)U盤，并且支持這三種啟動(dòng)方式。兼容性主要指U盤在量產(chǎn)以后，在不同主板上能成功啟動(dòng)的概率。如果要選擇支持三驅(qū)三啟的U盤，盡量選擇擎泰和慧榮;如果經(jīng)常作為啟動(dòng)盤使用，群聯(lián)也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，它的兼容性非常好，量產(chǎn)成功率非常高。如果買到芯邦或安國(guó)主的U盤，就要注意檢測(cè)是不是黑盤（指用黑片擴(kuò)容以后的U盤）。

除了以上主控，還有極速U盤，它使用了固態(tài)硬盤（SSD）的主控，當(dāng)然，在極速的同時(shí)，價(jià)格也是比較昂貴的，適合追求性能的用戶。

舊貌新顏：量產(chǎn)U盤

當(dāng)U盤出現(xiàn)各種問題時(shí)，我們想到的第一種解決方案就是格式化。當(dāng)格式化都無法進(jìn)行時(shí)，通常就要?jiǎng)佑昧慨a(chǎn)工具了。

量產(chǎn)工具通常稱為MP Tool（Mass Production Tool），是工廠在大批量生產(chǎn)U盤時(shí)用的軟件，主要是把芯片種類、壞塊地址等信息寫入對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，以便U盤能被計(jì)算機(jī)識(shí)別。當(dāng)這些工具流出工廠以后，U盤愛好者發(fā)現(xiàn)軟件還有一些其他有用的功能，如生產(chǎn)出特殊用途的分區(qū)，大大擴(kuò)展了U盤使用的場(chǎng)合，因此獲得廣泛使用。

量產(chǎn)U盤主要功能如下：

①U盤拯救。我們?cè)谑褂肬盤過程中，如果不小心損壞了U盤底層信息，導(dǎo)致無法被計(jì)算機(jī)識(shí)別，可以通過量產(chǎn)重新寫入固件等底層信息，從而使得U盤重新被計(jì)算機(jī)識(shí)別。

②低格U盤。當(dāng)在系統(tǒng)中U盤發(fā)生故障無法被格式化時(shí)，可以嘗試通過量產(chǎn)工具進(jìn)行低級(jí)格式化。

③生產(chǎn)加密盤。如果有重要數(shù)據(jù)不能被其他人讀取，可以通過量產(chǎn)工具讓U盤劃出一個(gè)分區(qū)進(jìn)行加密，保護(hù)自己的隱私。

④生產(chǎn)只讀分區(qū)。如果重要數(shù)據(jù)不能被更改，如防止病毒、木馬的篡改，或人為的增刪等改動(dòng)，可以把這些數(shù)據(jù)提前寫入只讀分區(qū)。

⑤量產(chǎn)出USB-CDRom。在U盤中劃分一定空間模擬成一個(gè)光驅(qū)，這個(gè)光驅(qū)能像普通的USB光驅(qū)一樣啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。對(duì)于部分比較老的計(jì)算機(jī)（只支持USB光驅(qū)啟動(dòng)）或U盤無法順利啟動(dòng)的計(jì)算機(jī)，這都是一個(gè)極好的備選方案。如果經(jīng)常要重裝系統(tǒng)，甚至可以將U盤分成一個(gè)USB-HDD，一個(gè)USB-ZIP，一個(gè)USB-CDROM，分別加載不同的啟動(dòng)鏡像，一個(gè)U盤能模擬三種啟動(dòng)介質(zhì)，對(duì)于維護(hù)計(jì)算機(jī)來說非常方便。

當(dāng)然量產(chǎn)過程中，還可以設(shè)定U盤生產(chǎn)廠商、名稱等數(shù)據(jù)，這對(duì)于喜歡個(gè)性化的人來說也有一些吸引力。還有些U盤在生產(chǎn)時(shí)讀寫速度比較慢，通過量產(chǎn)成速度優(yōu)先的方式，有些甚至可以達(dá)到原來3倍的寫入速度。當(dāng)然，這些功能都沒有經(jīng)過廠商首肯，可能會(huì)有一些不穩(wěn)定因素，所以有些U盤經(jīng)過量產(chǎn)以后是得不到廠家質(zhì)保的，在量產(chǎn)之前要了解清楚，以免量產(chǎn)失敗或失去質(zhì)保造成經(jīng)濟(jì)損失。

不同的U盤量產(chǎn)有不同的工具，目前沒有通用的量產(chǎn)工具。要知道自己的U盤使用哪種量產(chǎn)工具，可以用ChipGenius、chipeasy等軟件檢測(cè)U盤的主控，根據(jù)主控來選擇相應(yīng)工具。量產(chǎn)工具有些只能在WinXP系統(tǒng)運(yùn)行，對(duì)新系統(tǒng)兼容性不是太好。如果工具在Win10等系統(tǒng)中不能正常運(yùn)行，可以嘗試用U盤啟動(dòng)到WinPE下試一下。下面以廣泛使用的、量產(chǎn)成功率最高的群聯(lián)主控來說明量產(chǎn)過程。

首先用工具檢測(cè)U盤用到的主控。圖6可以看到U盤協(xié)議版本、供應(yīng)商等信息。其中USB設(shè)備ID：VID和PID信息是量產(chǎn)時(shí)要用到的。主控是Phison（群聯(lián)），型號(hào)是PS2251-07，可以通過這個(gè)型號(hào)來搜索具體要使用的量產(chǎn)工具。如果確定U盤使用的是群聯(lián)的主控，可以使用群聯(lián)專用軟件GetInfo（量產(chǎn)工具中自帶）來檢測(cè)U盤更詳細(xì)的信息（如圖7），甚至可以看到量產(chǎn)工具使用的版本（同樣版本的量產(chǎn)工具成功率更高）。

接下來打開量產(chǎn)工具（如下頁(yè)圖8），可以看到“1”的位置已經(jīng)識(shí)別到了一個(gè)U盤。如果檢測(cè)不到U盤，可以將U盤插入U(xiǎn)SB2.0接口嘗試。點(diǎn)擊“設(shè)定”，在彈出的窗口中可以看到有Basic Setting（基礎(chǔ)設(shè)置）和Advance setting（高級(jí)設(shè)置）可以選，用“Basic Setting”可以完成絕大多數(shù)設(shè)置;右邊有New Setting（新設(shè)置）和Load Last Setting（載入最后一次設(shè)置）可以選，因?yàn)槭堑谝淮瘟慨a(chǎn)這個(gè)U盤，選用“New Setting”，單擊“OK”，就可以打開設(shè)置具體量產(chǎn)信息的窗口了。

在這里，首先要選好正確的主控。燒入固件和低格格式化一般情況下都不要選定，然后在VID和PID位置填入前面記下來的數(shù)值。

關(guān)于分區(qū)設(shè)置，有兩種設(shè)置方法，設(shè)置界面如圖9所示。一是在分區(qū)數(shù)量處選擇一個(gè)或者兩個(gè)分區(qū)，然后在下面兩個(gè)分區(qū)的位置任意組合卸除式磁碟、隱藏分區(qū)、CD-Rom、固定磁碟（USB-HDD）等方式（不能同時(shí)設(shè)置為兩個(gè)CD-Rom，也不支持一個(gè)CD-Rom一個(gè)USB-HDD）。二是直接選擇模式，最常用的是分成一個(gè)CD-Rom加一個(gè)普通U盤，直接選模式21就可以了。在CD鏡像后面點(diǎn)擊省略號(hào)按鈕，選中要做啟動(dòng)光盤的鏡像文件（可以是bin、ISO、nrg等常見格式），按“保存”按鈕并關(guān)閉“設(shè)定”窗口回到主界面，按“開始”按鈕就可以進(jìn)行U盤量產(chǎn)了。

需要注意的是，不是所有U盤都支持量產(chǎn)的，目前市場(chǎng)上占有量比較高的閃迪（SanDisk）U盤就沒法讀取到它的主控，當(dāng)然也沒辦法量產(chǎn)了;有些主控雖然有相應(yīng)的量產(chǎn)工具，但成功率不高;還有些U盤會(huì)對(duì)量產(chǎn)工具的版本有所挑剔，如果不成功可以嘗試換一個(gè)版本。

結(jié)語

U盤從21年前誕生起，就因?yàn)榫哂畜w積小便于攜帶、容量大、速度快、對(duì)環(huán)境要求低等碾壓式優(yōu)點(diǎn)，肩負(fù)著取代軟盤的使命，并且在極短的時(shí)間內(nèi)淘汰了使用多年的軟盤，真是小身材大智慧。U盤標(biāo)準(zhǔn)的原創(chuàng)專利和標(biāo)準(zhǔn)的建立，是我國(guó)在科技領(lǐng)域引領(lǐng)全球的極少數(shù)事件之一。希望我國(guó)能在科技領(lǐng)域涌現(xiàn)更多朗科式的公司，用創(chuàng)新思維站上科技的潮頭，走上科技強(qiáng)國(guó)的道路。