小U盤，大玄機

劉宗凡

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

追本溯源：U盤發展史

科技業界通常有一種說法：一流企業做標準，二流企業做品牌，三流企業做產品。中國近20年來，在科技界極少能做到領導全球的標準，唯一在存儲領域確定了標準的就是U盤。

1.軟盤

以前我們使用的移動存儲設備是軟盤，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品。

軟盤存在的問題有：首先，軟盤不能獨立使用，計算機必須配備相應尺寸的軟盤驅動器（軟驅）才能插入軟盤進行讀寫;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、電視機、變壓器等），即便如此小心地呵護，數據也只能保存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。

現在打開計算機的資源管理器（“我的電腦”）后，會發現硬盤是從C盤開始的。為什么不從A開始標記呢？因為以前的計算機，基本上都有3.5英寸和5.25英寸的軟驅，正是這兩個軟驅占了A、B兩個標記，硬盤就只能從C進行標記了。現在雖然軟驅已經被淘汰，但標記硬盤的方法卻一直延續了下來。

2.U盤

如此多的痛點，使得人們不斷尋找軟盤的替代品。20世紀末，在新加坡工作的聯想資深程序員鄧國順在多個軟盤損壞資料丟失以后，決心改變移動存儲的未來，于是辭職回國，研究使用閃存芯片為介質、USB為接口的新的存儲設備。在折騰壞四臺計算機后，鄧國順終于在1999年研制成功了第一代閃存盤，并命名為“優盤”。同年他和朋友一起創辦朗科（Netac）科技公司，生產的優盤轟動全球，朗科也因此成長為市值幾十億的上市公司。當時的PC霸主IBM公司宣布優盤為其自身無線應用解決方案唯一推薦存儲產品，這標志著優盤正式走上取代軟盤的道路。

因為生產優盤需要的閃存和主控芯片技術都沒有掌握在朗科手中，制造優盤并沒有什么壁壘。于是很多廠商一涌而上，各種優盤應運而生。幸運的是，鄧國順有著敏銳的商業頭腦，他在1999年11月14日就申請了名為“用于數據處理系統的快閃電子式外儲存方法及其裝置”的專利，并在三年后獲得了國家知識產權局的專利授權。因為朗科的專利，遍地生產的優盤就不得不改名，因為使用USB接口，并且諧音優盤，所以，其他廠商生產的閃存盤就叫做U盤，而原來的名稱“優盤”反而沒人知道了。

和軟盤相比，U盤的優點太多了：因為有塑料或金屬外殼的保護，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;即使進水了，晾干以后還可以用，數據不會丟失。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，128GB已經成為主流，基本可以滿足我們移動存儲的需要。U盤還有一個重要特性，就是USB接口是現在計算機的標配，U盤可以不用驅動，在每一臺計算機都可以使用，極大地方便了數據的傳輸。

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

貫微動密：U盤速度測試

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盤的實際寫入速度（如圖1）。當然，這樣的拷貝，速度會有比較大的波動，只能作為一個大致的參考。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。

要比較準確地測試U盤的讀取或寫入速度，經常使用的是專業拷貝工具FastCopy。在圖2中，將硬盤上的文件拷貝到U盤，TransRate一項的數據就是U盤的實際寫入速度。

以上方法，讓我們對U盤的實際讀寫能力有一個大概的了解。當然，要科學、全面地衡量U盤的性能，有CrystalDiskMark、ATTODiskBenchmark等專業工具。下頁圖3是CrystalDiskMark的檢測完成界面，其中SEQ表示順序讀寫，RND表示隨機讀寫，后面的1M、4K分別代表讀寫的數據塊大小，1M可以代表大文件的讀寫速度，4K測試的是小文件的讀寫速度。Q8T1測試的是8隊列1線程時的讀寫速度，Q32T16就是開啟了32隊列16線程，讀取多個零碎文件，模擬了重度負載的速度。

ATTODiskBenchmark測試的結果更簡單，但對不同大小的文件讀寫速度有著非常詳盡的測試，從512B到64MB文件的讀寫速度一目了然（如圖4）。

抽絲剝繭：認識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別。

目前TLC芯片的U盤使用最普遍，能做到價格便宜又能基本滿足大家的需要。需要注意的是，擦寫次數不是指讀取次數，而是指同一位置擦除并寫入數據的次數。拿最便宜的TLC芯片來說，如果擦寫頻繁，一個U盤只能使用一年左右的時間。如果要延長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擦寫而造成U盤提前報廢。寫入文件后盡量不要刪除，等U盤幾乎寫滿以后再將其格式化或統一刪除，再寫入新的文件，這種方式將大大延長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。從下頁圖5中可以看出這個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。至于芯片生產商，如三星、Intel、海力士、東芝等都是大廠，質量都是有保障的，不用專門去挑選。

2.主控

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

表2中的三驅三啟指同時支持USB-CDROM/USB-ZIP/USB-HDD三種分區存在同一個U盤，并且支持這三種啟動方式。兼容性主要指U盤在量產以后，在不同主板上能成功啟動的概率。如果要選擇支持三驅三啟的U盤，盡量選擇擎泰和慧榮;如果經常作為啟動盤使用，群聯也是一個不錯的選擇，它的兼容性非常好，量產成功率非常高。如果買到芯邦或安國主的U盤，就要注意檢測是不是黑盤（指用黑片擴容以后的U盤）。

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

舊貌新顏：量產U盤

當U盤出現各種問題時，我們想到的第一種解決方案就是格式化。當格式化都無法進行時，通常就要動用量產工具了。

量產工具通常稱為MP Tool（Mass Production Tool），是工廠在大批量生產U盤時用的軟件，主要是把芯片種類、壞塊地址等信息寫入對應的數據，以便U盤能被計算機識別。當這些工具流出工廠以后，U盤愛好者發現軟件還有一些其他有用的功能，如生產出特殊用途的分區，大大擴展了U盤使用的場合，因此獲得廣泛使用。

量產U盤主要功能如下：

①U盤拯救。我們在使用U盤過程中，如果不小心損壞了U盤底層信息，導致無法被計算機識別，可以通過量產重新寫入固件等底層信息，從而使得U盤重新被計算機識別。

②低格U盤。當在系統中U盤發生故障無法被格式化時，可以嘗試通過量產工具進行低級格式化。

③生產加密盤。如果有重要數據不能被其他人讀取，可以通過量產工具讓U盤劃出一個分區進行加密，保護自己的隱私。

④生產只讀分區。如果重要數據不能被更改，如防止病毒、木馬的篡改，或人為的增刪等改動，可以把這些數據提前寫入只讀分區。

⑤量產出USB-CDRom。在U盤中劃分一定空間模擬成一個光驅，這個光驅能像普通的USB光驅一樣啟動計算機。對于部分比較老的計算機（只支持USB光驅啟動）或U盤無法順利啟動的計算機，這都是一個極好的備選方案。如果經常要重裝系統，甚至可以將U盤分成一個USB-HDD，一個USB-ZIP，一個USB-CDROM，分別加載不同的啟動鏡像，一個U盤能模擬三種啟動介質，對于維護計算機來說非常方便。

當然量產過程中，還可以設定U盤生產廠商、名稱等數據，這對于喜歡個性化的人來說也有一些吸引力。還有些U盤在生產時讀寫速度比較慢，通過量產成速度優先的方式，有些甚至可以達到原來3倍的寫入速度。當然，這些功能都沒有經過廠商首肯，可能會有一些不穩定因素，所以有些U盤經過量產以后是得不到廠家質保的，在量產之前要了解清楚，以免量產失敗或失去質保造成經濟損失。

不同的U盤量產有不同的工具，目前沒有通用的量產工具。要知道自己的U盤使用哪種量產工具，可以用ChipGenius、chipeasy等軟件檢測U盤的主控，根據主控來選擇相應工具。量產工具有些只能在WinXP系統運行，對新系統兼容性不是太好。如果工具在Win10等系統中不能正常運行，可以嘗試用U盤啟動到WinPE下試一下。下面以廣泛使用的、量產成功率最高的群聯主控來說明量產過程。

首先用工具檢測U盤用到的主控。圖6可以看到U盤協議版本、供應商等信息。其中USB設備ID：VID和PID信息是量產時要用到的。主控是Phison（群聯），型號是PS2251-07，可以通過這個型號來搜索具體要使用的量產工具。如果確定U盤使用的是群聯的主控，可以使用群聯專用軟件GetInfo（量產工具中自帶）來檢測U盤更詳細的信息（如圖7），甚至可以看到量產工具使用的版本（同樣版本的量產工具成功率更高）。

接下來打開量產工具（如下頁圖8），可以看到“1”的位置已經識別到了一個U盤。如果檢測不到U盤，可以將U盤插入USB2.0接口嘗試。點擊“設定”，在彈出的窗口中可以看到有Basic Setting（基礎設置）和Advance setting（高級設置）可以選，用“Basic Setting”可以完成絕大多數設置;右邊有New Setting（新設置）和Load Last Setting（載入最后一次設置）可以選，因為是第一次量產這個U盤，選用“New Setting”，單擊“OK”，就可以打開設置具體量產信息的窗口了。

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值。

關于分區設置，有兩種設置方法，設置界面如圖9所示。一是在分區數量處選擇一個或者兩個分區，然后在下面兩個分區的位置任意組合卸除式磁碟、隱藏分區、CD-Rom、固定磁碟（USB-HDD）等方式（不能同時設置為兩個CD-Rom，也不支持一個CD-Rom一個USB-HDD）。二是直接選擇模式，最常用的是分成一個CD-Rom加一個普通U盤，直接選模式21就可以了。在CD鏡像后面點擊省略號按鈕，選中要做啟動光盤的鏡像文件（可以是bin、ISO、nrg等常見格式），按“保存”按鈕并關閉“設定”窗口回到主界面，按“開始”按鈕就可以進行U盤量產了。

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

結語

U盤從21年前誕生起，就因為具有體積小便于攜帶、容量大、速度快、對環境要求低等碾壓式優點，肩負著取代軟盤的使命，并且在極短的時間內淘汰了使用多年的軟盤，真是小身材大智慧。U盤標準的原創專利和標準的建立，是我國在科技領域引領全球的極少數事件之一。希望我國能在科技領域涌現更多朗科式的公司，用創新思維站上科技的潮頭，走上科技強國的道路。