Миниатюрные флэш-карты: когда размер имеет значение – THG.RU

Карлики наступают!

Вернувшись на несколько лет назад, несложно вспомнить удивление наших родителей, бабушек и дедушек, когда мы с гордостью извлекали карты CompactFlash из цифровых камер того поколения. “И здесь хранятся все фотографии?” – таков был обычно их возглас. Но если взять последнее поколение самых маленьких карт памяти, то бабушке придётся выдать очки, иначе она не сможет отличить карту от почтовой марки. Они стали ещё меньше!

Впрочем, любые современные флэш-карты не дают особых поводов для жалоб как по размеру, так и по набору функций. На данный момент самые распространённые форматы – это карты CF (Compact Flash) с размером основания со спичечный коробок, обеспечивающие до 8 Гбайт пространства, а также карты SD (Secure Digital) размером с почтовую марку, которые достигли сегодня ёмкости в 2 Гбайт, а вскоре выйдут модели на 4 Гбайт. Лучше всего для цифровых камер использовать формат Compact Flash, поскольку в некоторые модели камер можно также устанавливать Hitachi MicroDrive – 1″ жёсткий диск в корпусе CF.

Карты MMC (Multimedia Card) являются предшественниками SD. Они выглядят схоже, но у MMC нет ни защиты от записи, ни защиты от копирования. Карты MMC до сих пор используются в некоторых устройствах, в частности, в некоторых мобильных телефонах Nokia. Некоторые карты используют собственный формат Sony Memory Sticks или Olympus xD Picture Card.

Сегодня устройства становятся всё меньше, поэтому для них необходимы меньшие форм-факторы. Именно поэтому карты MMC и SD вышли в уменьшенных форматах: MMC Mobile и MiniSD, соответственно. Карта MMC Mobile по размеру составляет половину карты SD, а MiniSD – 36%.

В будущем следует ожидать массового распространения карт ещё меньшего формата, включая MMCmicro и MicroSD. Мы тоже остановимся на них в ходе нашего обзора.

Флэш-память. Как она работает?

Сравнение размера: CF и SD слишком громоздки для мобильных устройств.

Преимущества флэш-памяти, или, если быть более точным, Flash-EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), легко перечислить. Перед нами энергонезависимое хранилище, которое сохраняет данные даже при выключенном питании. Энергопотребление такой памяти очень невелико, а чипы лёгкие, небольшие и относительно недорогие.

Хотя флэш-память можно считывать как обычную статическую RAM (SRAM), запись в неё производится не так просто. Именно поэтому запись во флэш-память всегда оказывается медленнее, чем чтение.

Говоря о флэш-памяти, часто замалчивают возможное число циклов чтения/записи. Как указывают производители полупроводников, флэш-память способна выдержать до 100 000 циклов записи, но к этому значению следует подходить с известной долей скепсиса.

Флэш-память также различается на типы NOR и NAND, у каждого из которых ячейки памяти работают по-своему. Флэш-память NOR использует линейную адресацию с помощью обычного процессора, и поэтому хорошо подходит для исполняемого кода. Однако она медленнее памяти NAND и требует больше энергии для чтения и записи. Собственно, поэтому она используется, главным образом, для хранения прошивок.

Все карты памяти, которые мы рассмотрим в нашей статье, используют стандарт NAND. Он обеспечивает большую производительность, отличается меньшим энергопотреблением, да и масштабируется лучше. Именно поэтому сегодня вышли карты на 4 и 8 Гбайт. Кроме того, этот стандарт работает с командным шинным интерфейсом. Однако контроллер памяти в данном случае используется более сложный, и обычным процессорам приходится применять специальные процедуры преобразования для чтения и записи в память NAND.

Флэш-память NAND можно разделить на архитектуры многоуровневых ячеек (Multi-Level-Cell, MLC) и одноуровневых ячеек (Single-Level-Cell, SLC). Однако эти уровни логические, а не физические. Одна MLC-ячейка даёт два бита, поэтому для хранения данных доступны четыре состояния: стёрта (пустая), одна треть, две трети и полностью запрограммирована. В итоге у MLC есть разница в производительности по сравнению с SLC, которая обеспечивает только один бит и два состояния для каждой ячейки. SLC-память проще, быстрее и потребляет меньше энергии. Кроме того, более высокое энергопотребление, используемое для работы с парами битов, приводит к более быстрому рассеиванию оксидных слоёв между отдельными ячейками памяти. Именно поэтому для MLC характерен максимум в 10 000 циклов записи.

Реализация логики SLC более сложная, поэтому и чипы стоят дороже. Но из-за заметно более высокой производительности и времени работы SLC постепенно завоёвывает рынок.

Слишком большие? Карты Compact Flash

Формат Compact Flash на сегодня наиболее гибок технически: он поддерживает максимальную скорость (до 30 Мбайт/с) и самую высокую ёмкость (до 8 Мбайт, причём вскоре появятся карты и с большей ёмкостью). Версия 3.0 даёт скорость передачи до 66 Мбайт/с. Уже установленные спецификации оговаривают скорость передачи как на высоком уровне 137 Гбайт/с, так и на низком 16 Мбайт/с. Compact Flash работает от 3,3 В, и от 5 В, что расширяет рынок этого формата.

Интерфейс CF использует 50 контактов, но он ещё и совместим с PCMCIA-ATA. Замечательная особенность, отличающая CF от других стандартов. Адаптеры PCMCIA-to-CF можно создать без особых усилий (см. следующую фотографию). А ATA-совместимость приводит к тому, что карты CF могут использовать тот же самый контроллер, что и устройства ATA.

Существует несколько разновидностей карт CF, которые отличаются размером, что позволяет использовать их не только в качестве флэш-накопителей. Карты Compact Flash типа I и II можно отличить по толщине: 3,3 и 5,0 мм (привод Hitachi Microdrive слишком велик, чтобы уместиться в стандарт 3,3 мм). Среди других возможных применений CF можно назвать модемные или сетевые интерфейсы, адаптеры Wi-Fi или Bluetooth, а также сканеры или даже графические процессоры.

Compact Flash против PC Card или Express Card? Устройства ввода/вывода в формате CF сегодня пользуются популярностью, причём никаких технологических инноваций они не требуют. К примеру, ультра-лёгкий ноутбук Dell Latitude X1 поддерживает слоты CF и SD, но не имеет слота PC Card!

Маленькие: MMC и SD

Оба этих формата сегодня широко распространены. Размер карт обоих форматов составляет 24×32 мм. Для облегчения установки один из углов срезан, поэтому, в отличие от карт Smart Media, вы вряд ли неправильно установите SD/MMC. Интерфейс использует 9 контактов: три отведены на питание (две “земли”), один контакт используется для команд, три – для данных, и один – для синхронизации, поскольку интерфейс у карты тоже шинный. Наконец, ещё один контакт служит для определения карты.

Различия между SD и MMC кроются в деталях. MMC – более старая и простая карта для мобильных устройств, что объясняет её малую толщину – всего 1,0 мм. Карты SD используют микро-переключатель, который позволяет установить защиту от записи. Поэтому карты стали немного толще – 2,1 мм. Вполне понятно, что карты MMC могут уместиться в сокетах SD, но вот большинство карт SD в слот MMC просто не поместятся.

Карты SD используют уже не актуальную систему защиты от копирования, разработанную IBM, Intel, Matsushita и Toshiba под названием 4C CPRM (Copyright Protection for Recordable Media; 4C, скоре всего, означает “четыре компании”). Благодаря этой системе карты SD можно считывать только на авторизованных устройствах. С помощью соответствующего программного обеспечения можно ограничить число копий.

Ещё меньше: MMC Mobile и MiniSD

Уменьшенная карта MMC Mobile

Карта MMC Mobile является уменьшенной версией карты MMC (с размерами 18 x 24 x 1,4 мм). Она использует 13 контактов вместо 9, и поддерживает ширину шины 1, 4 или 8 битов, что даёт скорость передачи выше 50 Мбайт/с. Карты MMC Mobile обратно совместимы со стандартными устройствами MMC, и с помощью простого переходника их можно установить в слот MMC. Следует отметить, что карта MMC Mobile просто пристёгивается к переходнику, а не вставляется в него, в отличие от MiniSD. Теоретическая ёмкость карт MMC Mobile сегодня достигает 1 Гбайт. В наших тестах мы использовали карту MMC Mobile от Transcend, сравнив её производительность с другими микро-картами.

Карта MiniSD

С размерами 20 x 21,5 мм карта MiniSD существенно меньше стандартных карт SD. Но за исключением механического рычажка защиты от записи, она идентична своему более громоздкому аналогу. Толщина тоже была уменьшена – с 2,1 мм до 1,4 мм. Чтобы считывать такую карту на ПК, вам потребуется переходник MiniSD. Максимальная ёмкость карт MiniSD сегодня составляет 1 Гбайт.

Самые маленькие: MMCMicro и MicroSD

Карта MicroSD или TransFlash слева, Samsung MMCMicro справа.

Самые маленькие флэш-карты настолько невелики, что взять их руками проблематично. Собственно, они и не предназначены для частой замены. Для переноса файлов лучше использовать стандартные флэш-карты или USB-брелоки.

MMCMicro

С размерами 14 x 12 x 1,1 мм карта Samsung MMCMicro чуть больше карты MicroSD. Впрочем, с подобными размерами слово “больше” теряет свой смысл. Карта была анонсирована в конце прошлого года, и Samsung обещала скорость чтения 10 Мбайт/с и записи 7 Мбайт/с. Вполне очевидно, что внутри используется SLC-память. Чтобы это понять, достаточно посмотреть хотя бы на уровни напряжения 3,3 или 1,8 В. Максимальная ёмкость сегодня составляет скромные 256 Мбайт, но в будущем её обещают поднять.

MicroSD или TransFlash

С размерами всего 15 x 11 x 1 мм карта MicroSD такая же миниатюрная, как и MMCMicro, и её можно назвать “самой маленькой картой в мире”. Формат является разработкой SanDisk, причём производитель продаёт карту под названием TransFlash. Карта MicroSD предлагает те же возможности, что и стандартные карты SD, хотя, конечно, производительность оказывается несколько ниже. Зато карта легко уместится даже в самые тонкие мобильные телефоны, однако максимальная ёмкость в 512 Мбайт не очень впечатляет. Впрочем, в конце года SanDisk обещает перейти отметку в 1 Гбайт.

Тестовая конфигурация

USB-считыватель флэш-карт

Для нашего теста мы взяли три различных считывателя флэш-карт с интерфейсом USB. Хотя ни один из производителей микро-карт не публикует данные о производительности, все три карты показали вполне приличные результаты. В целом, микро-карты устанавливаются в тот или иной SD-адаптер, поэтому их можно считывать в любом устройстве, поддерживающем карты SD. Собственно, поэтому никаких трудностей во время нашего тестирования не возникло.

Результаты тестирования

Заключение: вскоре флэш-память будет в каждом устройстве

Вряд ли пройдёт много времени, прежде чем каждое мобильное устройство обзаведётся тем или иным слотом для флэш-карт. Это действительно важно, поскольку многие устройства сегодня не поддерживают возможности по расширению, в результате чего пользователи, рано или поздно, упираются в ограниченный набор функций. Действительно, зачем вам нужен ноутбук, который поддерживает только 256 Мбайт памяти и не даёт возможности для её расширения?

По разным прогнозам ожидается, что уже в 2006 году треть всех используемых мобильных телефонов будет поддерживать флэш-карты какого-либо типа. Так что у технологий вроде MMCmicro или TransFlash/MicroSD есть достаточно светлое будущее. Они очень мало весят (меньше полграмма), а крошечные размеры позволяют установить их практически в любое устройство – даже в наручные часы.

Samsung выслала нам карту MMCmicro, которая продемонстрировала скорость чтения 10 Мбайт/с, как и обещала компания в своём пресс-релизе в декабре 2004. В наших тестах карта Samsung обошла традиционные карты MMC Mobile, а также и SanDisk TransFlash. Можно только гадать, обеспечит ли ещё более высокий уровень производительности новое поколение карт, которое вскоре появится.

В то же время эти крошки приводят к одному негативному последствию. Если какой-то злоумышленник попытается украсть данные, то теперь ему будет ещё легче это сделать. Обычные устройства сканирования могут просто не заметить крошечную карту.