Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Вспышка памяти

Архив
автор : Сергей Бучин   20.05.2003

Без карт флэш-памяти мобильному и цифровому человеку нынче — ни шагу.

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.

Multimedia Card (MMC)

Самый медленный из рассматриваемых стандартов, хотя и не самый старый — в 1997 году его анонсировали компании Hitachi, Sandisk и Siemens Semiconductors (более известная нам как Infineon). Изначальное предназначение — различные миниатюрные устройства вроде мобильных телефонов и MP3-плейров, встроенных в часы, где важна не столько скорость передачи данных, сколько миниатюрность и максимально низкое энергопотребление. Своей цели разработчики добились: стандартная карточка имеет размеры 24x32x1,4 мм, а укороченная (такие в природе почти не встречаются, так как потребность в них очень ограничена) — 24x18x1,4 мм. Питается стандартная карта напряжением от 2 до 3,6 В, а нестандартная (с пониженным энергопотреблением) может довольствоваться даже напряжением 1,6 В.

Но за все в этой жизни приходится платить, и миниатюрность — не исключение. Интерфейс карт MMC — последовательный, и для передачи данных используется всего один контакт из семи. Отсюда крайне низкая скорость чтения и записи, которая, видимо, и стала причиной появления спустя три года другого, тоже MMC-подобного, но более совершенного стандарта SecureDigital. Емкость карт MMC — до 128 Мбайт, о существовании более объемных образцов мне неизвестно.

Рассматривать MMC в качестве конкурента тому же CompactFlash глупо, так как MMC — довольно узкоспециализированный стандарт со своей нишей.

SecureDigital

Участникам рынка флэш-памяти смотреть на мучения MMC в конце концов надоело, и компания Matsushita (более известная нам как Panasonic) вместе с компаниями Toshiba и Sandisk в 2000 году анонсировали стандарт SecureDigital (SD), являющийся логичным развитием MMC.

SecureDigital чуть больше MMC (24x32x2,1 мм, но, справедливости ради, отметим, что спецификацией предусмотрены и карты толщиной 1,4 мм), и содержит уже девять контактов, четыре из которых (два новых, и два уже имеющихся на MMC, один из которых был зарезервирован) они могут задействоваться (а могут и не задействоваться — все зависит от режима работы) под передачу данных. Соответственно, интерфейс карт SD — уже не чисто последовательный, и скорость чтения сильно увеличилась. Емкость — до 512 Мбайт, и стараниями разработчиков стандарта она, думаю, будет увеличиваться и дальше. Напряжение питания — то же, что и у MMC, предусмотрены даже карты с пониженным энергопотреблением. Еще одно отличие SD от MMC состоит в наличии переключателя защиты данных от перезаписи.

SD и MMC обратно совместимы, то есть карточки MMC можно вставить и использовать в разъеме для карт SD, а вот наоборот сделать опять не получится. Впрочем, сейчас почти все устройства оборудованы именно разъемом SD (чаще всего он даже называется SD/MMC).

Чем же мы заплатим за миниатюрность, если не скоростью? А заплатим мы, как это ни прискорбно, деньгами. Цена мегабайта у карт SD почти вдвое выше оной у CompactFlash.

А почему, собственно, Secure Digital? Все просто: в декабре 1998 года по инициативе RIAA была создана организация под названием SDMI (Secure Digital Music Initiative). Улавливаете сходство? В эту организацию вошли, помимо еще 180 компаний, все три родителя стандарта SecureDigital. В спецификацию карт SD изначально заложена поддержка алгоритмов защиты авторских прав от SDMI, а если быть более точным — технологии CPRM (Content Protection for Recordable Media) от организации 4C Entity, в которую входят IBM, Intel, Toshiba и Matsushita. Суть ее в том, что каждому накопителю присваивается уникальный идентификатор, а контент, предлагаемый для прослушивания или просмотра, шифруется, после чего любая операция с данными, имеющими специальную метку о защите, станет возможна лишь в случае его декодирования ключом накопителя. Сделать копию с CD тоже возможно, но использовать ее можно будет только на этом накопителе. Считать и стереть данные с карты можно будет только на том компьютере, на котором они были записаны. Не касаясь моральных и юридических аспектов такого решения, скажем лишь, что карты SD уже имеют этот самый уникальный серийный номер, и рано или поздно защита включится. Владельцу накопителя или другого SDMI-устройства предложат обновить программное обеспечение, после чего воспроизведение скопированных не там и не так записей станет невозможным. Разумеется, все это касается только файлов с определенными метками, однако, судя по количеству компаний, входящих в SDMI, проблем с одновременным массовым введением таких меток не ожидается.

SecureDigital не единственные, отвечающие требованием SDMI. В 1999 году компания Toshiba разработала и выпустила карту SmartMedia-ID, основой которой является микросхема со встроенным 128-битным идентификатором. Разумеется, он тоже может использоваться для защиты авторских прав. Чуть позже, в 2000 году, «благодаря» компаниям Sanyo, Fujitsu и Hitachi появились карты CP-SMMC (Content Protection Secure MMC). Смысл и суть защиты — абсолютно такие же. А еще годом позже, в мае 2001 года, CompactFlash Association объявила о создании стандарта Secure CompactFlash.

Однако на сегодняшний день полностью отвечающими требованиям SDMI являются только SecureDigital, да еще Sony MagicGate, о которых — ниже.

MemoryStick

Палка памяти, палка с памятью палка на… ой, нет, это не надо. Лучше все-таки «палка памяти». Специальные палки флэш-памяти голубого цвета были разработаны компанией Sony в год кризиса, и с тех пор усиленно продвигаются как нечто революционное. Если заглянуть на сайт Sony в раздел «MemoryStick» (www.sony.ru/products.nsf/memorystick), вы найдете там массу выражения вроде этого: «Карта памяти Memory Stick способна одновременно хранить записи изображения, речи, музыки, графики и текстовые файлы» Нет, никто не спорит, это чистая правда, однако покажите мне карту, которая этого делать не умеет.

Размеры MemoryStick — 50x21x3 мм. Не самый миниатюрный вариант. Интерфейс — последовательный, 10-контактный, из которых для передачи данных используется всего один. Очень похоже на MMC, правда? Только вот у MMC было семь контактов, а тут все десять. Тем не менее, несмотря на последовательный интерфейс, заявлена довольно высокая скорость передачи данных.

Имеется переключатель защиты от записи, а контактная площадка вызывает уважение — контакты разделены пластмассовыми перегородками, и вероятность их соприкосновения друг с другом даже при сильном загрязнении минимальна. Напряжение питания — от 2,7 до 3,6 В.

Карты MemoryStick используют особую файловую систему, базой для которой является стандартная FAT16, однако усилиями компании Sony на FAT16 она уже не похожа. В частности, картинки, музыка, и другие данные должны быть разнесены по разным каталогам. Музыка кодируется с помощью ATRAC3, а картинки сохраняются в JPEG. Собственно, информации по файловой системе MemoryStick довольно много, но вся она запутана, и разбираться в ней достаточно тяжело, да обычно и не нужно.

Стандартным «голубым» MemoryStick семейство продуктов под этим названием не ограничивается. Sony выпустила также MemoryStick Duo с габаритами 20х31х1,6 мм. Что ж, действительно небольшая карта, но вот использовать ее в стандартных гнездах для MemoryStick получится только со специальным адаптером. Также, очевидно, по настоятельной рекомендации Sony Music Records, которая, как и все звукозаписывающие компании, по мере сил и возможностей борется с пиратством, была выпущена «продвинутая» модификация MemoryStick — MemoryStick Magic Gate (MS MG). Принципиальных отличий, ведущих к повышению скорости или снижению энергопотребления, у карт MG нет, отличаются они лишь наличием механизма защиты авторских прав, ну и цветом — это белые, а не голубые палки. То есть никаких плюсов для потребителей MG не несет, однако по понятным причинам продвигается сейчас именно этот стандарт, в то время как обычный MemoryStick преподносится самим разработчиком как нечто устаревшее и вообще вышедшее из обращения. Технология Magic Gate очень похожа на технологию защиты данных в SecureDigital — каждая карта тоже имеет свой идентификатор, а используемое ПО будет отслеживать «чистоту» контента, причем источником данных о «защищенности» того или иного файла станет специальная база на сервере MagicGate. Защищенные файлы смогут переписываться с карты и на карту, однако будут автоматически удаляться из источника после завершения записи. Вот до чего можно дойти в погоне за соблюдением авторских прав.

Максимальная емкость MemoryStick — 128 Мбайт, правда, компания Sony обещает уже в этом году довести ее до 1 Гбайт, а к 2005 году — и вовсе до 4 Гбайт. Могли бы, честно говоря, и поторопиться. Sony выпускает много очень интересных устройств (например, цифровых видеокамер или фотоаппаратов), и просто смешно видеть в комплекте с 5-мегапиксельной камерой 16-мегабайтную MemoryStick, на которую влезает ровно одна фотография хорошего качества без сжатия. Да и покупка 128-мегабайтной карты, честно говоря, не особенно спасет, а покупать и таскать с собой несколько карт с разными снимками — удовольствие сомнительное.

Вот, собственно, и все те стандарты, которые применяются сейчас в различного рода портативной технике вроде КПК, цифровых фотоаппаратов и mp3-плейеров. Теперь вы имеете представление, что каждый из них собой представляет и чем от конкурентов отличается. Перейдем же к практической части, а именно к тестированию карт каждого стандарта. Вот там-то и станет ясно, кто есть кто на рынке флэш-памяти.

Оборудование для теста было любезно предоставлено:
- карты и кардридер Apacer — компанией «ТелеСервис-МС» (www.tsms.ru);
- карты Kingston, PQI, Transcend и кард-ридер PQI — компанией «АК-Цент Микросистемс» (www.ak-cent.ru);
- карта Lexar и IDE-ридер OmniFlash — компанией OmniFlash (www.4foto.ru; выражаем также признательность за содействие лично Алексею Кравченко);
- карта Pretec — компанией «МакЦентр» (www.hpc.ru);
- фотокамера Nikon CoolPix 5700 — компанией «Терем» (www.terem.ru);
- карты и кардридер Sandisk, а также IBM Microdrive — сетью Foto.ru (www.foto.ru).
© ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2021
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.