Современный уровень развития карт флэш памяти и usb брелков

Обновлено: 06.07.2024

Флэш-накопитель – одно из лучших устройств для передачи файлов, который изобрела технологическая отрасль. До их популяризации пользователи довольствовались компакт-дисками и DVD, а ещё раньше – дискетами. Сегодня имеются на выбор три варианта:

флэш-карты;
внешние жёсткие диски;
и именно флешки.

Главными их преимуществами являются:

высокая мобильность;
совместимость практически со всеми компьютерами и ноутбуками;
совместимость со смартфонами и планшетами.

Что такое флешка?

Это небольшого размера устройство, оснащенное флэш-памятью и USB-разъёмом. Может быть помещён в разных корпусах (по размеру и форме). Главное предназначение – передача файлов с одного компьютера на другой или между разными устройствами (например, между телевизором и ноутбуком). Альтернативные названия для флешки:

флэш-накопитель;
флэш-диск;
memory stick;
USB.

Какую флешку выбрать? На что обратить внимание?

Качество и возможности флэш-карт зависят от следующих характеристик:

объём – указывается в Гб.;
интерфейс – наиболее классический тип USB, или версии microSD;
предельная скорость чтения и записи;
устойчивость к ударам (в единицах G);
шифрование и блокировка записи данных;
конструкция и материал корпуса.

Объём

Объём памяти флешки постоянно увеличивается, сейчас можно встретить флешку на 2 Тб, но цена у такой флешки заоблачная! Объём памяти флешки постоянно увеличивается, сейчас можно встретить флешку на 2 Тб, но цена у такой флешки заоблачная!

Первым параметром, на который мы обращаем внимание при выборе флешки, является его объём. Ещё до недавнего времени были доступны только небольшой выбор объёма флешек. Меньшие по объёму (например, 8 или 16 Гб.) лучше зарекомендовали себя в повседневных приложениях. Теперь выбор действительно более широкий. Большие (от нескольких десятков или даже несколько сотен Гб.) с успехом могут заменить внешний HDD.
Ёмкость флешек по-прежнему начинается от 4 Гб., но стандартом сегодня являются флешки объёмом 8, 16, 32, 64, 128 и даже от 200 до 512 Гб. Некоторые при большой потребности могут выбирать среди носителей 1 ТБ и даже 2 ТБ – хотя цены последних очень высокие.
Нельзя однозначно сказать что лучше. Прежде всего, следует ответить себе на вопрос: сколько места на самом деле нужно для повседневных забот. Например: 16 Гб. хватит на 4500 снимков (10 Мп.) или 4000 композиций (MP3/128 Кбит/с.). В свою очередь, флэш-карты на 8 Гб. достаточно для создания установочного диска Windows или Linux.

Интерфейс

Не менее важным является интерфейс, от которого зависит совместимость с другими устройствами. Обычно это USB 2.0 или более быстрый USB 3.0. Оба стандарта присутствуют практически во всех настольных ПК и ноутбуках. Можно также найти модели с USB типа C и micro-USB – для мобильных устройств, а также с разъёмом Lightning.
Бывает, что флешка является двусторонней. Она имеет одну объёмную насадку (например, USB 3.0), а вторая, предназначена для смартфонов и планшетов (micro-USB, USB тип C). Существуют также флешки с Wi-Fi, которые обеспечивают беспроводную передачу данных.

Скорость записи

От типа интерфейса зависит и то, какие скорости чтения и записи будут доступны. В большинстве моделей это скорость до 30 Мб/сек. Модели среднего ценового диапазона достигают от 100 до 150 Мб/сек. Самые передовые флешки, с очень быстрыми флэш-накопителями, могут предложить скорость даже выше 400 Мб/с, т.е. они близки к недорогим SSD.

Устойчивость к ударам и шифрование

Пользователи, которые хотят использовать флешку для переноса важных файлов и предотвратить потерю конфиденциальных данных, должны обратить внимание на дополнительные характеристики. Это устойчивость к механическим повреждениям – чем выше, тем лучше, и функцию шифрования данных и защиты от записи с помощью пароля.

Материал корпуса

Также нужно смотреть и на материал, из которого изготовлена флешка. Лучшим является алюминий или пластик со слоем резины. Наличие цепочки позволит закрепить флешку вместе с ключами, например, чтобы свести к минимуму риск её потери.
Конструкция имеет огромное значение для обеспечения безопасности файлов. Флешка сама по себе является исключительно прочной благодаря небольшим размерам и отсутствию движущихся частей. Производители, желая ещё больше увеличить срок службы, закрывают свои флешки в специально усиленных корпусах, обладающих водонепроницаемостью, а вместо пластика используют алюминий.

Каковы самые популярные ёмкости для флешки?

Самые популярные в настоящее время ёмкости флэш-накопителей:

флешки 8 Гб. – к телевизору, как загрузочный диск системы;
флешки 16 Гб. – наиболее универсальные;
флешки 32 Гб., например, для передачи больших объёмов видео;
флешки 64 Гб., например, для резервного копирования всей системы;
флешки 128 Гб., например, для хранения больших коллекций изображений, видео в формате 4K или музыку высокого качества, резервного копирования со смартфона и т.д.

Что стоит знать о флешках и их скорости?

Объём – это не главное. Важно также и то, с какой скоростью флэш-накопитель способен передавать файлы. Производители указывают в технических условиях два значения:

максимальная скорость чтения;
предельная скорость записи.

Эти значения указывают, соответственно, на скорость, с которой данные считываются или записываются на флэш-накопитель. Правило простое: чем больше скорость, тем лучше.
Решающим значением для максимальной скорости передачи флешки является тип флэш-памяти и используемый им интерфейс. В настоящее время наиболее распространёнными являются USB 2.0 и USB 3.0. Без особого удивления можно сделать вывод, что этот второй стандарт обеспечивает более высокую производительность (даже в несколько раз). Вот самые популярные интерфейсы usb флешек и максимальная предлагаемая скорость:

USB 2.0 – запись до 12 Мб/сек., чтение до 40 Мб/сек.;
USB 3.0, USB 3.1, USB-тип C – запись до 380 Mб/сек., чтение до 433 Mб/сек.;
Lightning – запись до 20 Мб/сек., чтение до 30 Мб/сек.;

Безопасность данных на флешке

Модель USB-флешки с защитой с помощью отпечатка пальца Модель USB-флешки с защитой с помощью отпечатка пальца

Флешка – это компактное устройство, которое легко потерять. Сколько фотографий с праздников, редких фильмов и важных документов можно навсегда лишиться, если потерять флешку! А когда речь идёт о данных фирм и компаний, то это просто катастрофа!

Флешки с шифрованием данных – именно с мыслью о пользователях бизнес-производители предлагают usb flash drive со встроенными системами безопасности, например, в виде шифрования данных. Такой флэш-накопитель шифрует файлы, и открывает доступ к ним только после успешного ввода пароля (при помощи физической клавиатуры на его корпусе или в цифровом виде). Дополнительной защитой может быть форматирование флешки после определённого числа неудачных попыток.
Флешки с блокировкой записи данных – в дополнение к шифрованию данных на всём устройстве, есть также и блокировка записи данных. Это инструмент для защиты с помощью пароля выбранных блоков данных.

Флешка или внешний HDD?

Интересная модель флешки визуально имитирующая жёсткий диск Интересная модель флешки визуально имитирующая жёсткий диск

Если речь идёт о характеристиках, то флэш-накопитель и внешний HDD очень похожие продукты. В конце концов, один и второй используются для хранения файлов и их переноса между различными устройствами. При этом первым выступает, прежде всего, для мобильности и универсальности (его можно подключить, например, к смартфону). Плюс второго – это лучшее соотношение цены и ёмкости.
Если мы ищем альтернативу внешнему диску, то флешка на 128 Гб. без проблем будет сопровождать в путешествии, обеспечит передачу данных со смартфона на компьютер. Если нужно сохранять огромный объём данных, а мобильность не главное, то классический внешний диск может оказаться более жизнеспособным вариантом.

Резюме

Какая флешка подойдёт для дома? Выбор флешки для обычного, домашнего применения, не является особенно сложным. Достаточно подобрать соответствующий интерфейс, выбрать определённую ёмкость и скорость передачи. Кроме того, нужно решить, будет ли флешка очень маленькой (чтобы её можно было бы прикрепить к ключам), или она будет более широкой и усиленной (чтобы выдержала недружественные атмосферные воздействия и физические удары).
Какой флэш-накопитель подойдёт для компании? Для использования в компании нужна флешка с максимальным уровнем безопасности. После определения параметров поиска лучшей модели, её не должно быть трудно найти. Переплата за безопасность стоит того.
Другой вопрос, который можно задать себе, это стоит ли вообще покупать флешки в то время, когда у нас всегда под рукой смартфоны? Нужны ли они в эпоху популяризации облачных хранилищ, обеспечивающих доступ к файлам практически из любого места.
Как обычно, всё зависит от индивидуальных потребностей. Со смартфона невозможно создать загрузочный диск для ПК, не всегда можно будет воспроизводить с него фильмы и фотографии на телевизоре, нельзя передать смартфон коллеге для передачи данных.
Флешки – это практичный и простой аксессуар, а в этой простоте как раз и кроется его сила. Хорошо иметь её в распоряжении как дома, так и в офисе, потому что перемещение файлов становится благодаря ему намного проще.
В конце приведены краткие ответы на распространённые вопросы.

Современному человеку нравится быть мобильным и иметь при себе различные высокотехнологичные гаджеты (англ. gadget — устройство), облегчающие жизнь, да что там скрывать, делающие ее более насыщенной и интересной. И появились-то они всего за 10-15 лет! Миниатюрные, легкие, удобные, цифровые… Всего этого гаджеты достигли благодаря новым микропроцессорным технологиям, но все же больший вклад был сделан одной замечательной технологией хранения данных, о которой сегодня мы и будем говорить. Итак, флэш-память.

Бытует мнение, что название FLASH применительно к типу памяти переводится как «вспышка». На самом деле это не совсем так. Одна из версий его появления говорит о том, что впервые в 1989-90 году компания Toshiba употребила слово Flash в контексте «быстрый, мгновенный» при описании своих новых микросхем. Вообще, изобретателем считается Intel, представившая в 1988 году флэш-память с архитектурой NOR. Годом позже Toshiba разработала архитектуру NAND, которая и сегодня используется наряду с той же NOR в микросхемах флэш. Собственно, сейчас можно сказать, что это два различных вида памяти, имеющие в чем-то схожую технологию производства. В этой статье мы попытаемся понять их устройство, принцип работы, а также рассмотрим различные варианты практического использования.

С помощью нее осуществляется преобразование входных напряжений в выходные, соответствующие «0» и «1». Они необходимы, потому что для чтения/записи данных в ячейке памяти используются различные напряжения. Схема ячейки приведена на рисунке ниже.

Она характерна для большинства флэш-чипов и представляет из себя транзистор с двумя изолированными затворами: управляющим (control) и плавающим (floating). Важной особенностью последнего является способность удерживать электроны, то есть заряд. Также в ячейке имеются так называемые «сток» и «исток». При программировании между ними, вследствие воздействия положительного поля на управляющем затворе, создается канал — поток электронов. Некоторые из электронов, благодаря наличию большей энергии, преодолевают слой изолятора и попадают на плавающий затвор. На нем они могут храниться в течение нескольких лет. Определенный диапазон количества электронов (заряда) на плавающем затворе соответствует логической единице, а все, что больше его, — нулю. При чтении эти состояния распознаются путем измерения порогового напряжения транзистора. Для стирания информации на управляющий затвор подается высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток. В технологиях различных производителей этот принцип работы может отличаться по способу подачи тока и чтению данных из ячейки. Хочу также обратить ваше внимание на то, что в структуре флэш-памяти для хранения 1 бита информации задействуется только один элемент (транзистор), в то время как в энергозависимых типах памяти для этого требуется несколько транзисторов и конденсатор. Это позволяет существенно уменьшить размеры выпускаемых микросхем, упростить технологический процесс, а, следовательно, и снизить себестоимость. Но и один бит далеко не предел: Intel уже выпускает память StrataFlash, каждая ячейка которой может хранить по 2 бита информации. Кроме того, существуют пробные образцы, с 4-х и даже 9-битными ячейками! В такой памяти используются технология многоуровневых ячеек. Они имеют обычную структуру, а отличие заключается в том, что заряд их делится на несколько уровней, каждому из которых в соответствие ставится определенная комбинация бит. Теоретически прочитать/записать можно и более 4-х бит, однако, на практике возникают проблемы с устранением шумов и с постепенной утечкой электронов при продолжительном хранении. Вообще, у существующих сегодня микросхем памяти для ячеек характерно время хранения информации, измеряемое годами и число циклов чтения/записи — от 100 тысяч до нескольких миллионов. Из недостатков, в частности, у флэш-памяти с архитектурой NOR стоит отметить плохую масштабируемость: нельзя уменьшать площадь чипов путем уменьшения размеров транзисторов. Эта ситуация связана со способом организации матрицы ячеек: в NOR архитектуре к каждому транзистору надо подвести индивидуальный контакт. Гораздо лучше в этом плане обстоят дела у флэш-памяти с архитектурой NAND.

Устройство и принцип работы ячеек у нее такой же, как и у NOR. Хотя, кроме логики, все-таки есть еще одно важное отличие — архитектура размещения ячеек и их контактов. В отличие от вышеописанного случая, здесь имеется контактная матрица, в пересечениях строк и столбцов которой располагаются транзисторы. Это сравнимо с пассивной матрицей в дисплеях :) (а NOR — с активной TFT). В случае с памятью такая организация несколько лучше — площадь микросхемы можно значительно уменьшить за счет размеров ячеек. Недостатки (куда уж без них) заключаются в более низкой по сравнению с NOR скорости работы в операциях побайтового произвольного доступа.

Существуют еще и такие архитектуры как: DiNOR (Mitsubishi), superAND (Hitachi) и пр. Принципиально нового ничего они не представляют, а лишь комбинируют лучшие свойства NAND и NOR.

И все же, как бы там ни было, NOR и NAND на сегодняшний день выпускаются на равных и практически не конкурируют между собой, потому как в силу своих качеств находят применение в разных областях хранения данных. Об этом и пойдет далее речь…

Где нужна память…

считать в буфер блок информации, в котором он находится
в буфере изменить нужный байт
записать блок с измененным байтом обратно

И будет флэш…

Безусловно, флэш — перспективная технология. Однако, несмотря на высокие темпы роста объемов производства, устройства хранения данных, основанные на ней, еще достаточно дороги, чтобы конкурировать с жесткими дисками для настольных систем или ноутбуков. В основном, сейчас сфера господства флэш-памяти ограничивается мобильными устройствами. Как вы понимаете, этот сегмент информационных технологий не так уж и мал. Кроме того, со слов производителей, на нем экспансия флэш не остановится. Итак, какие же основные тенденции развития имеют место в этой области.

Во-первых, как уже упоминалось выше, большое внимание уделяется интегрированным решениям. Причем проекты вроде Gumstix лишь промежуточные этапы на пути к реализации всех функций в одной микросхеме.

Собственно, выявлением бэдов занимается алгоритм ECC — он сравнивает записываемую информацию с реально записанной. Также в связи с ограниченным ресурсом ячеек (порядка нескольких миллионов циклов чтения/записи для каждой) важно наличие функции учета равномерности износа. Приведу такой редкий, но встречающийся случай: брелок с 32 Мбайт, из которых 30 Мбайт заняты, а на свободное место постоянно что-то записывается и удаляется. Получается, что одни ячейки простаивают, а другие интенсивно исчерпывают свой ресурс. Чтобы такого не было, в фирменных устройствах свободное пространство условно разбивается на участки, для каждого из которых осуществляется контроль и учет количества операций записи.

Еще более сложные конфигурации класса «все-в-одном» сейчас широко представлены такими компаниями как, например, Intel, Samsung, Hitachi и др. Их изделия представляют собой многофункциональные устройства, реализованные в одной лишь микросхеме (стандартно в ней имеется процессор, флэш-память и SDRAM). Ориентированы они на применение в мобильных устройствах, где важна высокая производительность при минимальных размерах и низком энергопотреблении. К таким относятся: PDA, смартфоны, телефоны для сетей 3G. Приведу пример подобных разработок — чип от Samsung, объединяющий в себе ARM-процессор (203 МГц), 256 Мбайт NAND памяти и 256 SDRAM. Он совместим с распространенными ОС: Windows CE, Palm OS, Symbian, Linux и имеет поддержку USB. Таким образом на его основе возможно создание многофункциональных мобильных устройств с низким энергопотреблением, способных работать с видео, звуком, голосом и прочими ресурсоемкими приложениями.

Другим направлением совершенствования флэш является уменьшение энергопотребления и размеров с одновременным увеличением объема и быстродействия памяти. В большей степени это касается микросхем с NOR архитектурой, поскольку с развитием мобильных компьютеров, поддерживающих работу в беспроводных сетях, именно NOR-флэш, благодаря небольшим размерам и малому энергопотреблению, станет универсальным решением для хранения и выполнения программного кода. В скором времени в серийное производство будут запущены 512 Мбит чипы NOR той же Renesas. Напряжение питания их составит 3,3 В (напомню, хранить информацию они могут и без подачи тока), а скорость в операциях записи — 4 Мбайт/сек. В то же время Intel уже представляет свою разработку StrataFlash Wireless Memory System (LV18/LV30) — универсальную систему флэш-памяти для беспроводных технологий. Объем ее памяти может достигать 1 Гбит, а рабочее напряжение равно 1.8 В. Технология изготовления чипов — 0,13 нм, в планах переход на 0,09 нм техпроцесс. Среди инноваций данной компании также стоит отметить организацию пакетного режима работы с NOR-памятью. Он позволяет считывать информацию не по одному байту, а блоками — по 16 байт: с использованием 66 МГц шины данных скорость обмена информацией с процессором достигает 92 Мбит/с!

Что ж, как видите, технология развивается стремительно. Вполне возможно, что к моменту выхода статьи появится еще что-нибудь новенькое. Так что, если что — не взыщите :) Надеюсь, материал был вам интересен.

История появления "флешек". Устройство и технические характеристики USB-флеш-памяти, принцип ее действия, дополнительные опции и программное обеспечение, типы разъемов. Карты памяти, их виды и форматы. Способы организации записи информации в ячейку.

Рубрика	Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	21.12.2010
Размер файла	439,2 K

Соглашение об использовании материалов сайта

Просим использовать работы, опубликованные на сайте, исключительно в личных целях. Публикация материалов на других сайтах запрещена.
Данная работа (и все другие) доступна для скачивания совершенно бесплатно. Мысленно можете поблагодарить ее автора и коллектив сайта.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Характеристика флэш-памяти, особого вида энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти. Исследование особенностей организации флэш-памяти. Общий принцип работы ячейки. Обзор основных типов карт памяти. Защита информации на флеш-накопителях.

презентация [9,3 M], добавлен 12.12.2013

История создания твердотельного накопителя на основе флэш-памяти. Назначение, область применения, плюсы и минусы устройств, перспективы их развития. Объем флэш-накопителей. Скорость обмена данными. Концепция компьютерной памяти на фазовых переходах.

доклад [26,9 K], добавлен 04.11.2014

Твердотельный накопитель SSD, его виды: на основе микросхем памяти и флеш-памяти. Сравнение производительности HDD и SDD в рабочих условиях. Способы записи информации на винчестер. Технология структурированного носителя. Суперпарамагнитный предел.

курсовая работа [53,3 K], добавлен 15.05.2012

Способы переноса информации с карты памяти на компьютер. Знакомство с картоводам-универсалами. Картридеры - устройство, позволяющее считывать информацию с карт памяти различных устройств. Их классификация, технические характеристики и преимущества работы.

статья [727,0 K], добавлен 30.04.2010

Компьютерная память, ее виды и классификации. Составляющие внутренней памяти процессорной системы (постоянное и оперативное запоминающие устройства). Построение пространства памяти заданного объема. Принцип записи и чтения информации, структура памяти.

контрольная работа [609,8 K], добавлен 12.01.2015

Память для вычислительных систем ее создание и характеристика особенностей. Создание устройств памяти и основные эксплуатационные характеристики. Функциональные схемы и способ организации матрицы запоминающих элементов. Виды магнитной и флеш памяти.

презентация [184,9 K], добавлен 12.01.2009

Обобщение основных видов и назначения оперативной памяти компьютера. Энергозависимая и энергонезависимая память. SRAM и DRAM. Триггеры, динамическое ОЗУ и его модификации. Кэш-память. Постоянное запоминающее устройство. Флэш-память. Виды внешней памяти.

USB флешка (Flash, USB Flash, флешка, флеш-накопитель) это небольшое устройство для хранения и переноски данных. В наше время они пользуются огромной популярностью, но еще несколько десятков лет назад обычные люди, даже не могли о таком и мечтать.

Первые носители информации

Когда Дэниел Эллсберг решил копировать документы Пентагона, в 1969 году он тайно воспроизводил их, страница за страницей, с помощью копировального аппарата. Процесс дублирования был медленным, каждая полная копия материала охватывала семь тысяч страниц. Когда Эдвард Сноуден решил слить детали программ наблюдения, проводимых Агентством национальной безопасности, он смог просто положить в карман сотни документов, американские спецслужбы полагают, что Сноуден унес их на маленьком устройстве, не превышающем мизинец — флеш-накопителе.

Компактный размер флеш-накопителя, постоянно увеличивающаяся емкость и возможность взаимодействия с любым компьютером, имеющим USB порт, делает его идеальным устройством для скрытого копирования данных или загрузки вредоносного программного обеспечения на компьютерные системы.

История создания USB-флешки

Фудзи Масуока — японский изобретатель, начал работать в компании Toshiba в 1971 году. Масуока начал заниматься новой концепцией хранения данных, будучи ещё менеджером завода. Он был сосредоточен на развитии памяти, которая хранила бы свою информацию даже без питания (теперь она называется «энергонезависимой»). К 1981 году Масуока запатентовал ЭСППЗУ (электронно стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство), более известное как флеш-память. Масуока представил флеш-память в 1984 году на международной конференции разработчиков электроники, где Intel проявил большой интерес к его изобретению, и в 1998 году компания выпустила первый коммерческий флеш-чип. Вот так и началась история флешки. Со временем её усовершенствовали, устройство заинтересовало военных, на нём было удобно хранить информацию, и при надобности, быстро ее удалять. Но простые граждане не могли позволить купить себе такой накопитель информации, потому что цены на флеш память в то время были очень велики. До изобретения привычных нам флешок, люди пользовались дискетами, в которых было мало памяти, или компакт-дисками, для чтения которых необходимо было специальное считывающее устройство, которое стоило тоже недёшево. Поэтому выпуск маленьких, удобных, но в то же время имеющих много памяти флеш-накопителей в 2000-х годах произвёл настоящий фурор.

Флешки в наше время

Флэш-память является энергонезависимой. Это значит, что для хранения информации в чипе, не требуется никакой энергии, а также флэш-память обеспечивает быстрый доступ к считыванию и лучшую ударную стойкость, чем жесткие диски. Флешки прочны и способны выдерживать интенсивное давление, экстремальные температуры и даже погружение в воду.

Скорость передачи данных улучшилась, и теперь новые флешки имеют интерфейс USB 2.0. В США даже изобрели новый способ передачи информации с флешки, встроив USB-накопители в стены в общественных местах, где пользователи могут подключать свои персональные устройства к USB-порту и быстро загружать или скачивать данные. Это позволяет передавать информацию без использования сети.

В первое время, флешки с объемом 8Гб стоили от $50, соответственно 16 и 32Гб стоили намного дороже. Тогда можно было купить флешку только стандартного дизайна, то есть прямоугольный коробок с преимущественно пластиковым корпусом. Но, в наше время имеется огромный выбор расцветок, форм, материалов для накопителей. Например, можно приобрести для себя флешку в форме армейского ножа, или пончика, ёлки, ручки, кусочка шоколада, и даже с открывалкой для бутылок на обратном конце.

Сегодня любой человек, пользующийся бытовой электроникой или компьютерной техникой, сталкивается с картами флэш-памяти. На рынке представлены всего пять основных видов карт памяти: три с открытым стандартом (CompactFlash, SecureDigital и MultiMediaCard) и два – с закрытым (MemoryStick (Sony, Samsung) и xD-Picture (Olympus, Fuji)). Именно открытость позволила двум из них – CompactFlash и SecureDigital – завоевать популярность среди пользователей и быстро заполнить рынок своими «потомками». Разобраться с особенностями этих форматов, заглянуть в их прошлое и попытаться предсказать будущее – вот цель этой статьи.

CompactFlash: сначала было слово…

История создания стандарта

С появлением флэш-памяти производители электроники получили возможность без особых проблем и затрат оснастить свои устройства новым типом накопителей. Налицо были выгоды – низкое энергопотребление, высокая надежность (из-за отсутствия движущихся деталей) и устойчивость к внешним воздействиям и нагрузкам. Однако главной проблемой были габариты флэш-накопителей. На рынке все очевидней проявлялся спрос на миниатюрные устройства, чей размер не позволял установить внутрь громоздкие флэш-диски, выполненные по стандарту ATA-Flash.

Возникла идея создать новый формат флэш-накопителя, который имел небольшие размеры, но притом был совместим с уже существующими и распространенными разъемами PCMCIA, что, в принципе, означало поддержку набора команд ATA/ATAPI.

Эмблема CompactFlash Association

В 1994 году корпорация SanDisk представила первую ревизию спецификаций CompactFlash. Продуманность и стабильность продвижения стандарта на рынок привели к тому, что уже через год после презентации была создана CompactFlash Association (CFA), насчитывающая на сегодняшний день более 200 компаний. В состав совета директоров ассоциации входят такие гиганты индустрии компьютеров и электроники, как Canon, Eastman Kodak Company, Hewlett-Packard, Hitachi Global Systems Technologies, Lexar Media, Renesas Technology, SanDisk и Socket Communications. Сейчас CFA занимается поддержкой и дальнейшим развитием стандарта, улучшая показатели быстродействия карт памяти.

Характеристики стандарта CompactFlash

Карта памяти CompactFlash

Как было сказано, карты CompactFlash были созданы с расчетом на установку в разъем PCMCIA Type II, что возможно с помощью несложного пассивного адаптера.

Разъем состоит из 50 ножек, расположенных в 2 ряда (в разъеме PCMCIA Type II 68 ножек), но все равно полностью соответствует спецификациям PCMCIA ATA.

Для 1994 года размеры карт были просто потрясающие: 43х36х3,3 мм, то есть вдвое тоньше обычной карты PCMCIA.

CompactFlash PCMCIA Adapter и карты памяти

Кроме того, по мере роста требований к емкости карт стандарт был разделен на два типа. Старый, тонкий стандарт был назван CompactFlash type I, а новый, более емкий – CompactFlash type II. Он отличался увеличенной до 5 мм толщиной.

В кардридеры для CompactFlash type II можно устанавливать карты обоих типов, а в кардридер typeI карта второго типа просто не поместится.

На данный момент развитие технологии производства флэш-памяти позволяет создавать высокоемкие чипы крошечного размера, что нивелировало выгоду от использования толстых карт. Поэтому сегодня CF type II не распространены, а слот чаще всего применяется для установки накопителей Microdrive и периферийных контроллеров.

В виде карт CF I/O выпускается огромное количество периферийных устройств, среди которых модемы, сетевые контроллеры, беспроводные адаптеры и многое другое.

Адаптер WLAN в формате CF I/O

Легкое подключение с помощью адаптера к PCMCIA, удобный разъем.
Устойчивость к сотрясениям: использование флэш-памяти означает, что внутри карты нет ни одной механической детали. Карты сохраняют полную работоспособность при перегрузках более 2000 g, срок жизни карт составляет примерно 100 лет.
Экономичность: карты потребляют около 5% от обычного энергопотребления накопителей на жестких дисках форм-фактора 1,8” и 2,5”. Это делает их отличным выбором для портативных устройств, для которых время работы от аккумулятора является очень важным, если не определяющим показателем.
Широкая совместимость: набор команд ATA поддерживается подавляющим большинством операционных систем, следовательно, карты без проблем распознаются и работают практически на всех системах.
Напряжение питания 3,3 и 5В, что позволяет использовать карты в системах с обоими видами питания

Теоретический предел емкости накопителей на базе CompactFlash – 137 Гбайт. На данный момент на рынке доступны модели емкостью от 16 Мбайт (которые потихоньку становятся архаизмами) до 12 Гбайт. Но самые распространенные – на 1 и 2 Гбайта. CompactFash – самый популярный формат на цифровых фотокамерах профессионального уровня, например, Canon EOS 20D.

SecureDigital: меньше – лучше?

История стандарта

Процесс дальнейшей миниатюризации потребительской электроники привел к тому, что крупнейшие производители подобной продукции задумались над созданием нового стандарта карт памяти. К 2000 году многие устройства настолько уменьшились, что применение традиционных карт CompactFlash стало невозможным.

В 2000 году компаниями SanDisk, Matsushita Electric и Toshiba был создан союз , названный SecureDigital Card Association. Как видим, группа собралась более чем серьезная. Во-первых, родоначальник всех карт памяти корпорация SanDisk, являвшаяся лидером производства подобной продукции. Посоревноваться с ней в объемах производства могли, пожалуй, только члены CompactFlash Association Lexar Media и Renesas. Во-вторых, мастодонт рынка потребительской электроники и hi-fi-продукции, Matsushita, известная под брендами Panasonic, Technics и десятками других, не менее нашумевших. В-третьих, один из лидеров производства ноутбуков (прежде всего на азиатском рынке) Toshiba. Из других членов союза можно выделить HP, Hitachi, AMD, Intel, Samsung, целое семейство компаний корпорации Fujitsu, производителей сетевой аппаратуры Agere, Broadcom, Atheros, Freescale, Motorola, а также мобильных гигантов Nokia, NTT DoCoMo, Symbian, Vodafone. Всего SD Card Association насчитывает более 600 членов и лицензиатов – это самая большая ассоциация, занимающаяся поддержкой и производством карт памяти.

Характеристики стандарта

Основой стандарта, названного SecureDigital, стали уже существующие с 1997 года MultiMediaCard (MMC). В частности, была сохранена вся механическая и электрическая часть. Но на практике, к сожалению, лишь некоторые карты MMC нормально работают в кардридерах для SecureDigital.

Количество контактов, расположенных на одной из сторон пластикового корпуса карты, увеличено с 7 (было у MMC) до 9. Это позволило увеличить количество одновременных потоков передачи данных до 4 (данные могут передаваться через 1, 2 или 4 контакта одновременно). Режим передачи данных выбирает контроллер карты, и именно такая дифференциация режимов позволяет называть интерфейс последовательно-параллельным.

Карта SecureDigital может быть подключена к разъему PCMCIA с помощью специального адаптера.

Адаптер SD PCMCIA

Контроллер карты способен работать на частоте до 25 МГц (против 20 МГц у MMC).

Карты имеют размеры 32х24х2,1 мм, вес 2 грамма (для сравнения, вес карт CF 11-13 граммов). Всего существует три вида SD-карт:

Обычные карты с рабочим напряжением 2,7-3,6 В.
SDLV (Low Voltage) – карты с пониженным рабочим напряжением – 1,6 В.
Карты miniSD, имеющие уменьшенные до 21х20х1,4 мм размеры и массу 1 грамм. предназначены для установки в миниатюрные устройства (наладонники, коммуникаторы, мобильные телефоны).

Карты памяти miniSD и адаптер для них

Название SecureDigital («Защищенные цифровые») обусловлено соответствием карт памяти рекомендациям SDMI (Secure Digital Music Initiative), составленным крупными музыкальными гигантами.

Концепция Secure Digital Music Initiative

Новые карты должны были бороться с распространением пиратского мультимедийного содержимого именно на этом виде носителей. Вот почему контроллер карты имеет криптографический модуль, который осуществляет потоковое шифрование записываемых на карту данных.

Эта методика применяется при записи коммерческого медиа-содержимого (видео или аудио). Когда карта подключается к компьютеру, контроллер карты сверяется с ключом, записанным в контроллер кардридера. Карта проверяет наличие у компьютера прав на запись и чтение контента, а тот, в свою очередь, проверяет карту. После взаимной проверки контроллер карты открывает доступ для записи содержимого. Записываемый контент шифруется в соответствии с ключом, записанным в карту еще при прошивке служебного ПО в контроллер, и ключом, которым подписан контент. Всего контроллер позволяет произвести три подобных операции записи/перезаписи, после чего карта перестает работать на запись.

Порядок проверки прав на воспроизведение

Кроме того, еще одним фактором, обусловившим название SecureDigital, является переключатель защиты от перезаписи, установленный на одной из сторон карты. На картах miniSD такого переключателя нет.

Кроме традиционных карт памяти SecureDigital, ассоциация разработала стандарт SDIO для различных устройств ввода-вывода, построенных в формфакторе карты SD.

Следует заметить, что именно отсутствие стандарта SDIO обуславливало огромное преимущество карт CompactFlash до 2002-2003 года. После опубликования спецификаций SDIO, SecureDigital стали стремительно догонять CompactFlash по распространенности. Уже в 2004 году SD начал обходить более старый формат по уровню продаж.

Области применения карт SDIO

Тем временем ассоциация продолжила путь к дальнейшей миниатюризации карт памяти. Осенью 2004 года компания SanDisk представила стандарт TransFlash, предназначенный прежде всего для мобильных телефонов. Одновременно было заявлено, что карты TransFlash должны стать следующим форматом, принятым SD Card Association. Размерами новые карты были сравнимы с ногтем большого пальца, и поэтому сразу заинтересовали производителей мобильных телефонов. Первым заказчиков SanDisk стала Motorola, обеспечившая поддержку TransFlash в целой линейке продукции. Затем к лагерю приверженцев этого стандарта примкнула Samsung, затем LG Electronics.

Активное проникновение нового стандарта не могло не подстегнуть SDCard Association к сертификации TransFlash. Так и произошло. 13 июля 2005 года SecureDigital Card Association официально опубликовала спецификации стандарта microSD. В спецификациях подчеркивается, что карты TransFlash полностью совместимы со всем оборудованием microSD (конечно, ведь это один и тот же формат, только названия разные).

Карты памяти TransFlash (microSD)

Размеры карт microSD составляют 11х15х1 мм, вес – около 1 грамма. Безусловно, такие показатели делают этот стандарт лучшим выбором для сверхпортативных устройств. SecureDigital Card Association заявила, что ставит перед собой цель сделать microSD стандартом де-факто для мобильных телефонов.

К сегодняшнему дню на рынке появились карты microSD емкостью от 32 до 256 Мбайт. Также в августе демонстрировались образцы карт емкостью 512 Мбайт, а к концу года должен быть преодолен рубеж в 1 Гбайт. В 2006 году SanDisk обещает выпустить карту емкостью 2 Гбайт.

Выбор карты: на какой остановиться?

Разные модели карт в линейках производителей отличаются, кроме емкости, еще и скоростью. Некоторые брэнды для удобства разделили собственную линейку карт на семейства в зависимости от скорости. Например, так поступила SanDisk, дав второму поколению карт CF и SD приставку Ultra II, а третьему - Extreme III. Первое поколение обеспечивает скорость чтения до 7,5 Мбайт/с, скорость записи - до 5 Мбайт/с, второе – 10/9 Мбайт/с; третье – до 20 Мбайт/с в обоих направлениях.

У карт памяти Extreme III есть одно очень большое отличие от предыдущих: в нем применяется патентованная технология EPS (Enhanced Super-Parallel Processing), позволяющая передавать данные несколькими параллельными потоками. Число таких потоков может достигать 4, обеспечивая максимальную производительность.

sandisk cf ultra

Карта CompactFlash Ultra II от SanDisk, скорость 10/9 Мбайт/с

Большинство производителей маркирует свои карты с помощью условных единиц, «иксов». Один «икс» равен скорости передачи данных с CD-диска на первой скорости вращения – 150 кбайт/с. Таким образом, 12х – это 1,8 Мбайт/с, 60х – 9 Мбайт/с, а максимальное на сегодня значение 133х – 20 Мбайт/с.

Первые версии спецификаций CompactFlash обеспечивали быстродействие на уровне 2-7 Мбайт/с, однако в 2003 году была представлена новая версия – CompactFlash 2.0, предусматривающая производительность на уровне 16 Мбайт/с. В прошлом году была представлена уже третья версия спецификаций, которая закрепила возможность работы в режиме UltraDMA 3 со скоростью до 20 Мбайт/с.

Зачем нужны такие скорости? Наращивание производительности вызвано, прежде всего, развитием рынка цифровой фотографии и видео. Растут разрешающие способности сенсоров, а это значит, что размер снимка, даже в сжатом виде, настолько велик, что при серийной съемке фотоаппарат может просто не успеть сбросить информацию на медленный носитель.

Но вернемся к производительности. Для того чтобы понять разницу между картами памяти разных производителей и поколений, углубимся немного в их техническое устройство. Карта памяти состоит из 2 основных частей: собственно памяти и контроллера, управляющего передачей данных.

Устройство карты SecureDigital

Производительность флэш-памяти зависит от трех параметров: типа применяемых чипов флэш-памяти, технологии их производства и их емкости.

Тип чипов памяти. В картах памяти применяются чипы двух видов: MultiLevel Cell (MLC, многоуровневая ячейка) и SingleLevel Cell (SLC, одноуровневая ячейка).Благодаря технологии хранения нескольких значений, первый тип позволяет добиться большей емкости чипа при меньших размерах в одной ячейке памяти. Однако такая технология не позволяет добиваться высокой производительности. Использование одноуровневых ячеек памяти, хранящих только одно значение, обеспечивает высокую производительность и надежность, но уменьшает максимальную емкость чипа.

Технология производства памяти. Существуют две разновидности матриц флэш-памяти: NOR и NAND. NOR-флэш построена на основе двух базовых логических элементов – NOT и OR, и является сравнительно недавней разработкой. Флэш-память, произведенная по этой технологии, способна обеспечивать доступ к случайной ячейке памяти без последовательного чтения всей страницы памяти. В результате скорость доступа к разрозненным данным значительно повышается, что делает NOR привлекательным для КПК, мультимедиа-плееров и других устройств, в которых доступ в основном осуществляется к разным областям памяти. Этот тип памяти является более дорогим, однако постоянное наращивание производства и улучшение технологии делают удешевление флэш-памяти делом времени.

NAND-флэш отличается от NOR элементной базой (NOT и AND) и возможностью очень быстрого последовательного чтения и записи страницы памяти. Эта особенность делает карты памяти на ее основе отличным выбором для фотографии и видеозаписи, где нужна высокая скорость передачи данных от сенсора к носителю информации.

Емкость чипов. Этот параметр не так уж сильно влияет на производительность, однако тоже довольно важен: чем более емкий и современный чип памяти установлен в карте, тем выше скорость последовательного чтения и записи. Во многом это вызвано миниатюризацией техпроцессов, используемых для производства памяти.

Не последнее место в суммарной производительности карт памяти играет и контроллер. Но здесь все остается на совести производителя.

Противостояние форматов

До 2003-2004 года на рынке карт памяти существовал ярко выраженный лидер CompactFlash. Этому способствовали несколько обстоятельств: емкость CF достигла 4 Гбайт, в то время как SD остановились на отметке 1 Гбайт; скорость работы CF значительно превышала возможности конкурента; целый легион компаний производил всевозможные контроллеры в формате CF.

Конкурирующие форматы не были способны пошатнуть положение CF на рынке. MultiMediaCard были слишком медленными и недостаточно емкими. Отказ Sony открыть стандарт MemoryStick ограничил число производителей всего двумя (самой Sony и Samsung). Судьба MemoryStick постигла и еще один закрытый формат – xD-Picture Card, созданный Olympus и Fuji. Впрочем, последний вид карт – это вещь в себе: он предназначен исключительно для фотоаппаратов этих компаний.

Однако с 2004 года стало заметно, что SecureDigital очень сильно укрепил позиции и догоняет более «старого» конкурента. Если раньше CF был де-факто единственный открытый стандарт, пригодный для использования в мобильных устройствах, то теперь производители новой портативной техники стали массово переходить на SD из-за их меньшего размера.

SD слоты стали появляться в крошечных MP3-плеерах, медиапроигрывателях и компактных фотокамерах. Здесь CompactFlash не имеет никаких шансов. Точно такая же ситуация на рынке мобильных телефонов и КПК. Старый формат вытесняется в специализированные и профессиональные области, где размер – не главное.

CompactFlash и SecureDigital создали саму историю карт памяти, приблизив наш полный миниатюрных электронных устройств век. И если старшему брату уже пора на заслуженный отдых, то младший еще в самом расцвете сил. Так что ближайшие годы пройдут под яркой звездой формата SecureDigital .

Читайте также: