Вспышка памяти

Без карт флэш-памяти мобильному и цифровому человеку нынче — ни шагу. КПК, фотоаппараты, ноутбуки, и даже, простите, мобильные телефоны — всем подавай карточку памяти, да не простую, а определенного стандарта. Стандартов же этих развелось столько, что сразу понять, что такое SD, чем она отличается от MMC и почему несовместима с MemoryStick, сможет не каждый. Между тем, стоит такая очень память недешево (в сравнении с той же DDR или винчестерами), и хочется минимизировать траты, купив себе и КПК, и фотоаппарат, и телефон с картами одного и того же стандарта. Про то, что флэш-память выпускает множество фирм, и не всякая одинаково полезна, я и говорить не хочу — такая ситуация у нас встречается сейчас сплошь и рядом.

К сожалению, память человека больше похода на обычную DRAM, такую, которая стоит в наших десктопах: отключили от нее энергию (дали разок дубиной по голове) — и все, нет в ней данных, полная амнезия наступает. В такие моменты начинаешь жалеть, что у нас в голове установлено именно такое легкопортящееся устройство хранения, а не некое подобие flash-памяти, которая, в отличие от DRAM, способна хранить данные очень долго (десятки лет) вообще без какой-либо подпитки. Ее энергия требуется только для какой-либо работы с данными, хранение же в затратах энергии не нуждается. Это и предопределило судьбу flash-памяти: основной ее задачей является именно хранение данных, но не такое «живое и динамичное», какое осуществляет DRAM наших системных блоков, когда мы работаем с приложениями, а более спокойное и долгое, допускающее отключение памяти от источника питания. Использование flash-памяти в режимах постоянной записи и перезаписи данных возможно, конечно, но, во-первых, недолго (она выдерживает всего несколько сотен тысяч циклов перезаписи), а во-вторых, не очень быстро — скорость чтения/записи у существующих образцов существенно ниже этих скоростей у любой DRAM.

Несмотря на это, устройства, которые используют flash-память в качестве основной, встречаются — к ним относятся, например, некоторые КПК. К счастью, такие устройства являются скорее исключением, чем правилом: преимущественно flash-память используется в качестве хранилища данных, как, например, винчестер десктопа или ноутбука. Правда, это совершенно не значит, что скорость записи и чтения таких хранилищ не имеет значения. Очень даже имеет, потому что потоки данных при просмотре видео или записи больших изображений весьма велики, и если флэш-карта не будет успевать, то мы будем в первом случае получать тормоза, а во втором — и тормоза, и риск потери данных. Но не будем забегать вперед — до скорости мы еще доберемся.

Предком flash-памяти в нынешнем ее виде являлась не RAM (Random Access Memory), как логичнее было бы предположить, а ROM (Read Only Memory). Да, flash-память очень похожа на RAM по функциональности, однако ее организация больше похожа на организацию ROM. Кстати, поначалу flash-память относили именно к этому виду, однако со временем перевели в разряд NVRWM (non-violatile read/write memory) Полное название — flash erase EEPROM, и, отсюда, кстати, ясно видно происхождение собственно названия «флэш-память». Дело в том, что у собственно EEPROM процедура стирания данных была делом довольно долгим, и «flash erase» в названии нового вида памяти означало лишь то, что в данные теперь удаляются мгновенно (in a flash) Все остальные гипотезы, включая «ультрафиолетовую» (название, дескать, досталось памяти от ее предка, UV-EPROM, данные с которой стирались с помощью ультрафиолетового излучения, то есть память «засвечивалась» — flashing), можно отбросить как несостоятельные.

Изобретателем flash-памяти можно считать компанию Toshiba, которая в 1985 году уже начала производство микросхем. Правда, три года спустя компания Intel «изобрела» свой «флэш-вариант», и теперь очень многие считают изобретателем именно ее. Но это на самом деле не так уж и важно.

Важно другое — на сегодняшний день на рынке распространены карты флэш-памяти аж шести стандартов: CompactFlash type I, CompactFlash type II, SmartMedia, SecureDigital, Multimedia Card и MemoryStick. Раньше был еще и стандарт PC-card, но сейчас карты этого типа практически не используются. Чем они отличаются друг от друга, кто быстрее, кто надежнее, кто компактнее, и на какой стандарт сделать ставку мне? Вот на эти вопросы мы и постараемся ответить.

Compact Flash (CF) type I и type II

Стандарт разработан компанией Sandisk еще в 1994 году. Основной целью разработчика являлось уменьшение размеров до приемлемого при сохранении всех преимуществ стремительно устаревающего стандарта PC card. Карты стандарта PC card называли еще ATA flash, и было за что — каждая была оснащена ATA-контроллером, что давало возможность работы через стандартный интерфейс жесткого диска. Собственно, и размеры этих карт памяти были сопоставимы с размерами 2,5-дюймового жесткого диска — 85х55х5 мм.

CompactFlash — гораздо более миниатюрные, но они сохранили возможность работы с интерфейсом PCMCIA через простенький адаптер. Разъем — очень сложный, 50-контактный, и функционально (но не размерами!) повторяющий разъем PCMCIA. Они также эмулируют работу обычного жесткого диска с интерфейсом ATA. Интерфейс, разумеется, параллельный.

Напряжение питания Compact Flash — 3,3 или 5 В, причем любая карта способна работать с любым напряжением, никакой несовместимости тут нет. Ни один из рассмотренных нами образцов CompactFlash не обладал возможностью защитить данные от случайной перезаписи, однако известно, что некоторые производители уже начали оснащать свою продукцию специальными переключателями защиты.

CF type I и CF type II отличаются только размерами — последний на 2 мм толще первого. Появление второго типа связано с тем, что при существующей плотности ячеек увеличение объема было возможно только с увеличением габаритов, а рынок требовал карт большего объема. Сейчас CF type II постепенно уходят с рынка, — уже существуют образцы карт CF первого типа объемом 3 Гбайт, а уж менее объемных — вообще завались. CF I и II обратно совместимы, то есть карты первого типа будут работать как в разъемах для CF type I, так и в разъемах для CF type II, а вот наоборот сделать не получится — для карт второго типа нужен свой разъем.

И только одно устройство, являющееся не совсем «картой» памяти, формата Compact Flash type II, еще долго будет продаваться и покупаться. Это IBM Microdrive (и ее производные), с виду ничего особенного, а внутри — не flash-память, а полноценный жесткий диск объемом до гигабайта. Такая «карта» стоит дешевле обычных за счет более дешевого носителя, однако из-за этого же ее надежность ниже, да и энергии Microdrive требуется больше обычного, что является причиной его ограниченной совместимости — он работает далеко не во всех устройствах, пусть даже и с разъемом CF type II.

По сравнению с картами других форматов, карточки CompactFlash даже первого типа довольно велики (42х36х4 мм), и это единственный из рассматриваемых нами вид с многоштырьковым, и, соответственно, механически ненадежным разъемом. Однако благодаря тому что скоростной предел интерфейса карт CompactFlash довольно высок, и, что самое привлекательное, легко и просто поддается увеличению, а также тому, что у них фактически нет конкурентов по емкости и по цене, этот стандарт остается самым популярным и перспективным. Есть более мелкие карты, есть более быстрые, однако у них есть свои недостатки, а таких универсальных, как CompactFlash, больше нет. Это, кстати, одна из причин, по которой тестированию CompactFlash посвящена целая статья в этом выпуске.

Существует еще одна причина, по которой CompactFlash так популярен, скажем, у производителей КПК. В конструктиве CompactFlash выпускаются далеко не только карты памяти — вот они, преимущества PCMCIA-подобного интерфейса. Существует немало образцов формата CompactFlash+: адаптеры для карт SD, модемы, сетевые карты, беспроводные адаптеры, GPS-приемники и другие устройства, не имеющие отношения к памяти, однако весьма полезные в повседневной жизни. Кто же откажется от модема в КПК? Безусловно, СompactFlash не является чем-то уникальным, и серийные устройства подобного рода имеются для любых стандартов, включая миниатюрную MMC, однако на практике наиболее широкое распространение получили именно устройства CompactFlash+.

SmartMedia

Родители этого форм-фактора — фирмы Toshiba и Samsung, усилия которых по созданию сверхдешевых карт памяти в 1995 году привели к тому, что на рынке появились ультратонкие SmartMedia (толщиной всего три четверти миллиметра). Сказать, что SmartMedia много меньше CompactFlash, нельзя (44х36 мм), хотя толщина и вес у них, конечно, несопоставимы.

Основное отличие SmartMedia от карт других описываемых стандартов заключается в том, что у SmartMedia нет собственного контроллера, из-за чего конструкция получается предельно простой. Собственно, вся она состоит из одной-единственной микросхемы памяти и 22-контактной площадки.

Плюсы такого решения очевидны: во-первых, отсутствие электронных компонентов и предельно простая сборка позволяют значительно удешевить карту, во-вторых, увеличить ее скорость совсем несложно, достаточно лишь оснастить оборудование более быстрым контроллером. Но и минусы у такого «дешевого» конструктива налицо, и главный из них — в том, что надежность хранения данных на такой карте получается не очень высокой. Открытая контактная площадка, соединенная напрямую с микросхемой, не способствует сохранности последней, и любой, даже самый небольшой, разряд статического электричества, не встретив препятствий в виде встроенной схемы защиты, пойдет прямо в микросхему, уничтожив данные, а то и саму начинку карты. Из-за этого, а также из-за хрупкости карты, обусловленной небольшой толщиной, хранить ее лучше в специальном чехле, а доставать только в случаях крайней необходимости. Кроме того, контактный узел SmartMedia требует регулярного ухода — например, загрязнения с контактов рекомендуется немедленно удалять сухой мягкой тряпочкой, а уж о жидкости и говорить нечего.

Интерфейс карты — параллельный. Напряжение питания SmartMedia — тоже 3,3 или 5 В, но, в отличие от CompactFlash, конкретная карта SmartMedia питается только каким-то одним из них, тем, для которого предназначена изначально. Возможность защитить данные имеется, но не очень удобная — для того чтобы карту нельзя было перезаписать, необходимо заклеить специальное место (обведенное кругом) каким-нибудь токопроводящим материалом. Обычно прилагается несколько таких «защитных» круглых стикеров, но что делать, когда они закончатся — не ясно.

Про скорость работы SmartMedia мы уже говорили, а вот емкость их ограничена — карт объемом более 128 Мбайт в продаже пока не существует, и вряд ли они когда-либо появятся: устаревающий стандарт SmartMedia потихоньку уходит с рынка, и на смену ему уже пришел разработанный компаниями Fujifilm и Olympus стандарт xD-Picture card, очень похожий на SmartMedia как внешне, так и конструктивно. Камеры с накопителями xD-picture и сами карты памяти уже начали появляться на рынке, но рассказывать об этом стандарте мы пока не будем.