Тема 6.8. Разновидности сменных карт Flash-памяти

На сегодняшний день самыми распространенными являются семь типов сменных носителей на основе Flash-памяти. Шесть из них, реализованные в виде сменных карт памяти, используются в основном в цифровой фото- и видеотехнике, хотя их можно встретить и в других продуктах. Седьмая разновидность – накопители Flash-памяти с интерфейсом USB, которые практически вытеснили 3.5-дюймовые гибкие диски.

CompactFlash (CF). Карты памяти этого формата (рис. 6.8.1) были разработаны компанией SanDisk и впервые появились в 1994 году. Карта содержит довольно сложный контроллер, благодаря которому она совместима с адаптерами PCMCIA. Питание может составлять 3.3 или 5 В. Существует два класса карт CompactFlash (Type I и Type II), различающихся толщиной (3.3 и 5 мм) и количеством чипов памяти, которые могут в них поместиться. Стандартный размер карты CF составляет 43×36 мм.

Рисунок 6.8.1.

Наличие встроенного контроллера позволяет разрабатывать в форм-факторе CompactFlash различные контроллеры ввода-вывода, например, модемы, адаптеры сотовой связи GSM/GPRS, системы позиционирования GPS, беспроводных сетей Bluetooth и Wi-Fi, миниатюрные фотокамеры.

SmartMedia. Минусами карт CompactFlash принято считать сравнительно большие размеры и потенциально ненадежный открытый 50-штырьковый разъем. К тому же они в первое время были слишком дорогими. Стремясь предложить решение, которое было бы лишено указанных недостатков, компания Toshiba уже в ноябре 1995 г. представила карты типа SmartMedia (рис. 6.8.2), лицензию на производство и маркетинг которых в июне 1996 г. приобрела Samsung Electronics. До сих пор данные карты остаются самыми тонкими. С целью удешевления из них убрали встроенный контроллер, поэтому они являются исключительно устройствами памяти. Контакты с торца карты перенесены на верхнюю поверхность, напряжений питания два (3.3 или 5 В), но для них выпускаются разные карты. Малая толщина, будучи главным достоинством, не позволяет конкурировать с изделиями других типов по емкости. Некоторое время SmartMedia применялись очень широко, однако в последние годы они утратили большинство своих позиций и в фотокамерах почти не используются. Сегодня выпускается довольно много карманных МРЗ-плееров со слотами для этих карт.

Рисунок 6.8.2.

MultiMediaCard (MMC). Карты этого типа (рис. 6.8.3) были разработаны в 1997 г. компаниями SanDisk и Siemens с учетом опыта производства и использования CompactFlash. Во-первых, изготовители значительно уменьшили габариты, сохранив в то же время встроенный контроллер. Во-вторых, сократили всего до 7 число контактов, сделали их плоскими, перенесли на нижнюю сторону карты и дополнительно защитили от случайных прикосновений перегородками. Для чтения и записи данных используется последовательный интерфейс SPI, требующий только трех контактов. В-третьих, предусмотрели питание, которое может изменяться в пределах от 2.7 до 3.6 В, что удобно для устройств с батарейками или аккумуляторами, которые теряют напряжение по мере разряда. В-четвертых, обеспечили временную и постоянную защиту от записи, блокировку доступа к данным с помощью пароля.

Рисунок 6.8.3.

Разработчики оптимизировали карты ММС для хранения разных типов мультимедийных данных – аудио, видео, фотоснимки, поэтому карты ММС нашли применение в музыкальных МР3-проигрывателях, мобильных телефонах, устройствах GPS, карманных компьютерах и, конечно, в цифровых камерах.

Весной 2004 года были представлены карты памяти Reduced Size ММС (RS-MMC), они отличаются вдвое меньшей длиной, что делает их очень привлекательными носителями для смартфонов и сотовых телефонов, а также МР3-проигрывателей. Однако в фото- и видеокамерах ММС используются все реже из-за низкой скорости интерфейса и малой емкости, недостаточной для записи изображений с высоким разрешением.

SecureDigital (SD). Эти карты памяти (рис. 6.8.4) были совместно разработаны SanDisk, Toshiba и Matsushita (Panasonic) в 1999 г. и появились на рынке в 2000 г. За это время они успели стать самыми популярными носителями для цифровых фото- и видеокамер, а также КПК. По сравнению с картами ММС новые носители обладают рядом преимуществ. Внешне карты SD почти не отличаются от предшественниц, но имеют на два контакта больше и оснащены переключателем, блокирующим запись и стирание данных. Они поддерживают криптографическую защиту информации, что и отражает их название. Карты ММС и SD взаимозаменяемы на физическом уровне, однако каждая SD-карта содержит два контроллера: ввода/вывода и системы кодирования (основное отличие от ММС). Размер карты – 24×32×2.1 мм.

Рисунок 6.8.4.

Карты SD сегодня применяются в самом широком спектре устройств, слоты для них встречаются в подавляющем большинстве КПК, цифровых камер, во многих карманных МР3-проигрывателях, в приемниках GPS и сотовых телефонах. Для сотовых телефонов, в частности, в 2003 г. был предложен уменьшенный по размерам форм-фактор miniSD, который значительно меньше оригинального SD.

Memory Stick. Компания Sony при участии SanDisk разработала к октябрю 1998 г. собственный стандарт карт памяти Memory Stick (рис. 6.8.5), который и сегодня используется в основном лишь в производимой ею аппаратуре.

Рисунок 6.8.5.

По расположению контактов Memory Stick напоминают карты ММС, но на этом сходство их кончается. Толщина больше вдвое, длина – в полтора раза. Встроенный контроллер обеспечивает максимальную теоретическую скорость интерфейса до 20 Мбайт/с. Для защиты от записи используется миниатюрный переключатель. Карты предназначены, в первую очередь, для аудио- и видео- записи и воспроизведения. Встроенный контроллер позволяет создавать в форм-факторе Memory Stick различные устройства ввода-вывода: адаптеры Bluetooth, цифровые камеры, приемники GPS, сканеры отпечатков пальцев и т.д. Чтобы усилить интерес к этому стандарту карт памяти, Sony предложила карты уменьшенного вдвое размера, получившие обозначение Duo. В слот для стандартных карт Memory Stick они вставляются с помощью переходника.

xD-Picture Card (eXtreme Digital). Это единственный стандарт карт Flash-памяти (рис. 6.8.6), разработанный без участия SanDisk. Он был создан компаниями Olympus и Fujifilm, которые являются одними из ведущих производителей цифровой фотоаппаратуры. Главным назначением карт xD-Picture, представленных в июле 2002 г., является использование в компактных любительских камерах.

Рисунок 6.8.6.

Основные преимущества: сниженная себестоимость (экономия на внутреннем контроллере), небольшие размеры (20×25×1,7 мм) и невысокое энергопотребление. Пока карты этого формата используются не очень широко, а из-за ограниченных объемов производства, стоимость таких карт памяти достаточно высокая.

TransFlash. Наиболее миниатюрные на сегодняшний день карты памяти появились в начале 2004 года и являются разработкой компании SanDisk (рис. 6.8.7). Размеры карты TransFlash существенно (практически вдвое по ширине, длине и толщине) меньше, чем даже у miniSD, RS-MMC и xD-Picture. Областями применения названы сотовые телефоны и смартфоны новых поколений, ультракомпактные МР3-проигрыватели и фотокамеры. В картах данного типа предусмотрена поддержка защиты авторских прав при хранении аудиозаписей, планируется использование шифрования для безопасного хранения конфиденциальной пользовательской информации. С помощью разработанного SanDisk специального адаптера, эти карты можно применять в устройствах со слотами для карт SD.

Рисунок 6.8.7.

В таб. 6.8.1 приведены основные параметры карт Flash-памяти.

Для ввода/вывода данных и работы с наиболее распространенными картами Flash-памяти используются специальные устройства – мультиформатные картоводы (Card Reader), в которые интегрированы слоты для подключения различных карт памяти. В свою очередь, Card Reader подключается к компьютеру посредством интерфейса USB. Пример такого устройства, позволяющего работать с картами 11 типов (11 in 1, CF I, CF II, Microdrive, SD, SMC, MMC, RS-MMC, MS, MS Pro, MS Duo, xD.) показан на рис. 6.8.8. В настоящее время известны устройства класса 18 in 1.

Рисунок 6.8.8.

Таблица 6.8.1. Характеристики карт Flash-памяти

Характеристики	Встроенный контроллер	Скорость интерфейса, Мб/с	Число контактов	Напряжение питания, В	Рабочие температуры, °С	Размеры (длина, ширина, толщина), мм	Вес, г
CompactFlash (CF) Туре I (Type II)	+	16	50	3.3 или 5.0	0-70	36.4×42.8×3.3(×5)	11.4 (16)
SmartMedia	-	-	22	3.3 и 5.0	0-55	45×37×0.76	1.8
MultiMedia Card (MMC)	+	2.5	7	2.7-3.6	-25-85	32×24×1.4	1.5
Reduced Size MMC (RS-MMC))	+	2.5	7	2.7-3.6	-25-85	18×24×1.4	1.6
Memory Stick/ Memory Stick Pro	+	20	10	2.7-3.6	0-60	50×21.5×2.8	4
Memory StickDuo/ Memory Stick Pro Duo	+	20	10	2.7-3.6	0-60	20×31×1.6	2
Secure Digital (SD)	+	10	9	2.7-3.6	-25-85	32×24×2.1	2
miniSD	+	10	11	2.7-3.6	-25-85	21×20×1.4	1
xD-Picture Card	-	-	18	3.3	0-55	25×20×1.7	2
Trans Fash	н/д	н/д	8	2.7-3.6	-25-85	11×15#x00D7;1	0.4