Твердотельные носители для портативной электроники

Олег Круликовский

«Черствые» носители

Карты памяти PCMCIA

Карты памяти CompactFlash

Карты памяти SmartMedia

Карты формата MultiMediaCard

Микровинчестер IBM Microdrive

А теперь посмотрим вперед и немного в сторону


    Hitachi CompactFlash Type II и гигабайтный ATA-флэш

    Портативные модули памяти SpringBoard


«Черствые» носители

Заметили, что первым критерием потребительской оценки компьютера обычно служит производительность процессора? Про память спрашивают в лучшем случае во вторую очередь. И это странно, ведь прежде чем процессор с «безумной» скоростью начнет обрабатывать данные, он должен их откуда-то взять — вечная проблема, что первично: хранение данных или их обработка. Для бытовых электронных

устройств, в связи с увеличением разнообразия обрабатываемых ими аудио- и визуальных данных, вопрос хранения информации становится еще более актуальным, чем для настольных компьютеров. В данной статье предлагается более подробно ознакомиться с современными технологиями хранения данных в портативных электронных устройствах.

Под твердотельными (solid-state) обычно понимают носители на картах флэш-памяти. Они действительно тверды на ощупь, с майларовыми флоппи никак не спутаешь. К тому же не содержат подвижных частей — твердотельны как кирпич. В отличие от ПЗУ (ROM-микросхема, постоянно запоминающее устройство) обновляемая флэш-память позволяет программно обновлять находящиеся в ней данные. Название «флэш» (flash), кому интересно, было введено компанией Toshiba, поскольку содержимое памяти можно стереть мгновенно («in a flash»). Как и стандартное ПЗУ, флэш-ПЗУ является энергонезависимым, то есть данные в нем не пропадают после отключения питания. Компания Palm Computing перешла к использованию флэш-памяти в своих электронных органайзерах начиная с модели Palm III. Однако большинство производителей КПК и других устройств с firmware продолжают использовать обычное ПЗУ. Причина проста — стоимость ПЗУ много меньше стоимости флэш-памяти. Для дальнейшего понимания материала вспомним, что RAM (Random Access Memory — оперативное запоминающее устройство) является энергозависимой памятью. Иначе говоря, для сохранения данных ей необходим источник питания. Достаточно просто вынуть все батареи из вашего карманного компьютера, чтобы на практике проверить истинность этих слов. Однако преимуществом ОЗУ является то, что его содержимое легко может быть модифицировано. Разобравшись с терминологией, можно рассмотреть основные типы твердотельных носителей информации для портативной электроники.

В начало В начало

Карты памяти PCMCIA

Пожалуй, одним из старейших стандартов на устройства внешней памяти является стандарт PCMCIA, разработанный Международной ассоциацией по картам памяти для персональных компьютеров (Personal Computer Memory Card International Association — PCMCIA).

Стандарт PCMCIA на данный момент определяет четыре основных типа карт памяти:

  • DRAM (dynamic random access memory, динамическая оперативная память);

  • SRAM (static random access memory, статическая оперативная память);

  • Linear Flash (линейный флэш);

  • PC Card ATA Flash (ATA-флэш-карта).

Карты типа DRAM не являются энергонезависимыми, что резко ограничивает область их применения. То есть даже если представить, что вы используете, например, в вашей цифровой камере для хранения информации DRAM-карту памяти — добром это не кончится: как только вы вынете карту из камеры, все изображения тут же будут потеряны. Картам типа SRAM также необходим источник питания для сохранения находящихся в них данных. С этой целью в конструктиве платы присутствует небольшая батарея. В результате карты этого типа имеют фиксированный срок работоспособности, определяемый ресурсом батареи. После некоторого промежутка времени батарея должна быть заменена (примерно так, как мы меняем батарею в наших часах). Таким образом, если не успеть скопировать данные с карты на настольный компьютер до замены батареи, то они будут утеряны. Еще одним минусом SRAM-карт является их стоимость, более высокая, чем у карт флэш-памяти.

Для работы Linear Flash необходимо специальное программное обеспечение. Быстродействие и совместимость карт Linear Flash (или, по-другому, non-ATA) определяется драйверами, называемыми Flash File System (FFS) или программным обеспечением уровня преобразования файла (File Translation Layer, FTL). Различные версии этих драйверов не всегда совместимы в различных системах, поэтому данные не могут быть переданы с одного устройства на другое. Даже если на вашем портативном устройстве установлена правильная версия соответствующего программного обеспечения, это еще не значит, что карта будет прочитана на настольном компьютере. По этой причине в данный момент в портативных устройствах этот тип карт памяти используется достаточно редко.

ATA-совместимый флэш полностью совместим с открытым промышленным стандартом PCMCIA-ATA. ATA был разработан как стандартный интерфейс для устройств хранения информации, таких как жесткие диски или карты флэш-памяти для рынка мобильных компьютеров. Он обеспечивает взаимодействие с основными компьютерными платформами и операционными системами. Кроме того, обеспечивается простая переносимость данных от одного устройства к другому без необходимости применения FFS или FTL. Если вы приобретаете ATA-совместимую карту памяти, она гарантированно будет работать в любой системе, поддерживающей стандарт ATA, независимо от того, компьютер это или, например, цифровая камера. Все основные операционные системы, включая DOS, Windows 3.1/95/CE, OS/2, Apple System 7, большую часть клонов UNIX и множество других, поддерживают стандарт ATA. Кстати, этот же принцип используется и в накопителях на жестких дисках: любой современный винчестер имеет стандартный интерфейс обмена данными (IDE/EIDE или SCSI). Соответственно этот диск можно будет использовать в любой системе, поддерживающей данный стандарт. Поэтому карты типа PC Card ATA Flash получили наибольшее распространение в бытовой электронике (особенно в цифровых камерах).

Для работы с картами стандарта PC Card на настольном компьютере требуется приобрести специальный адаптер — PC Card Adapter стоимостью около 70 долл.. А во всех современных ноутбуках этот адаптер уже присутствует в стандартной конфигурации.

Карты PC Card различаются по размеру. На данный момент стандартом описываются три типа карт (четвертый пока еще находится в стадии разработки, поэтому информации о нем достаточно мало).

Благодаря обратной совместимости карты Type I и Type II можно использовать в устройствах, оснащенных разъемами Type III (но не наоборот). Если говорить о современных цифровых фотоаппаратах, то в качестве устройства хранения данных в них чаще всего используются карты Type I и Type II.

В начало В начало

Карты памяти CompactFlash

Первые карты CompactFlash (CF) были выпущены в 1994 году компанией Sandisk. Они представляют собой быстрые, легкие, съемные устройства памяти большой емкости, которые используют технологию флэш-памяти долговременного хранения данных даже в отсутствие источника питания. По размеру карточка CompactFlash сопоставима с коробком от иностранных спичек. Ее размеры составляют 43 x 36 x 3,3 мм.

Карты CompactFlash могут использоваться в самых разнообразных устройствах, включая цифровые камеры и карманные компьютеры. Фактически CompactFlash поддерживается большинством платформ и операционных систем, имеющих поддержку стандарта PCMCIA ATA. На начало 2000 года в мире насчитывалось около 40 компаний, производящих карты памяти CompactFlash. Емкость современных карт памяти составляет от 4 до 160 Мбайт, а цена за один мегабайт колеблется в диапазоне от 3 до 4 долл.

Хотя накопители CompactFlash все же дороже обычных накопителей на жестких дисках, они обладают достаточно весомыми физическими преимуществами перед ними. Во-первых, карты памяти не имеют в своем составе движущихся частей, что обеспечивает намного более высокую сохранность данных, а кроме того, уменьшает шансы выхода накопителя из строя в связи с механическими проблемами. Во-вточем для загрузки данных с жесткого диска. Коннектор, используемый в CF-картах, аналогичен используемому в PCMCIA-картах, но с 50 контактами вместо 68. К тому же он все равно соответствует спецификации ATA и легко может быть установлен в 68-контактный пассивный адаптер Типа II, после чего CF-карта становится полностью идентичной карте PCMCIA по всем механическим и электрическим параметрам. Кстати, некоторые производители пишут об использовании PCMCIA CompactFlash в своих устройствах, что может ввести покупателя в заблуждение. Необходимо помнить, что просто так вставить карту в слот PCMCIA нельзя, для этого необходим специальный адаптер! Для работы с CF-картой на настольным компьютере нужен адаптер, подключаемый, например, к параллельному порту (стоимостью около 60 долл.), а если у вас уже есть ноутбук — нужен адаптер c CompactFlash на PC Card (8 долл.).

Помимо использования компьютера на базе Windows CE/Pocket PC, карты памяти СompactFlash могут использоваться микрокомпьютером TRGPro, клоном Palm, созданным компанией TRG (http://www.trg.com/) и работающим под управлением операционной системы Palm OS. TRGPro представляет собой обычный карманный компьютер Palm IIIx со встроенным слотом CompactFlash. Однако не все существующие приложения Palm OS могут использовать слот CF TRGPro. Они должны быть специальным образом откомпилированы.

В начало В начало

Карты памяти SmartMedia

Разработанный около четырех лет назад корпорацией Toshiba очередной стандарт флэш-памяти многие считают наиболее удобным из существующих карт памяти для цифровых камер. Благодаря своей компактности эти карты уже получили достаточно широкое распространение среди производителей цифровой электроники. Размеры карт SmartMedia — 45 x 37 x 0,76 мм, емкость — от 2-16 Мбайт. Наиболее важное отличие карт SmartMedia от CompactFlash и PC Card ATA заключается в следующем. На карточках SmartMedia нет интегрированных элементов управления — только носитель и контактная позолоченная панель. Стандарты CompactFlash и PC Card ATA являются АТА-совместимыми, то есть в каждой карточке, как это принято у обычных винчестеров, присутствует собственный контроллер. Таким образом, именно отсутствие контроллера существенно удешевляет карты стандарта SmartMedia. Устройствами чтения SmartMedia-карт оснащаются в настоящий момент цифровые фотоаппараты Olympus, MP3-плейеры Diamond Rio, Daewoo MAGIO и многие другие портативные устройства.

Для работы с картами SmartMedia на настольном компьютере можно приобрести адаптер для флоппи-дисковода (около 70 долл.), после чего считывать с них информацию на обычном приводе для дискет 1,44 Мбайт. А владельцам ноутбука с PC Card-слотом будет удобнее купить переходник со SmartMedia на PC Card стоимостью около 60 долл.

В начало В начало

Карты формата MultiMediaCard

MultiMediaCard (MMC), разработанная при значительном участии SanDisk, очень похожа на SmartMedia. Считается, что MultiMediaCard — это самое маленькое на сегодняшний день устройство для хранения информации. При весе менее двух (!) граммов и размере с почтовую марку MultiMediaCard не уступает своим «коллегам» по таким параметрам, как надежность, производительность и низкое энергопотребление. В настоящее время выпускаются карты памяти MultiMediaCard объемом от 8 до 32 Мбайт. На ближайшее время планируется выпуск карт объемом 64 Мбайт.

При своих малых размерах MultiMediaCard обладает следующими достоинствами: недорогой 7-контактный интерфейс, надежная механическая конструкция, низкое энергопотребление, невысокая стоимость.

Благодаря этим преимуществам MultiMediaCard постепенно становится стандартом de facto новейших цифровых устройствах, таких как MP3-проигрыватели, цифровые камеры, цифровые диктофоны и смарт-телефоны.

В настоящее время московские фирмы имеют немало устройств для считывания информации с карт памяти MultiMediaCard на настольных компьютерах. Так, например, внешнее считывающее устройство ImageMate от компании SanDisk может работать как с параллельным, так и с USB-портом. При этом устройству не требуется дополнительного источника питания — ImageMate получает питание прямо через порт. Работает устройство и распознается точно так же, как и другие сменные накопители. При первом подключении надо лишь запустить программу установки устройства, и можно вынимать карты MultiMediaCard, словно дискеты. Кстати, скорость обращения к карте в 30 и более раз выше, чем скорость обычного последовательного порта.

В начало В начало

Микровинчестер IBM Microdrive

IBM, изобретатель технологии магнитных дисков Winchester, вывела миниатюризацию жестких дисков на новый уровень, выпустив свои новые модели Microdrive (емкостью 170 и 340 Мбайт). Конечно, данный жесткий диск не относится формально к твердотельным носителям, но по типоразмеру и степени надежности — вполне под стать им. Microdrive — винчестеры-«малыши» размером чуть больше обычной карты CompactFlash (42,8 x 36,4 x 5 мм) и весом 16 граммов действительно содержат внутри всю механику жесткого диска, а не микросхемы флэш-памяти. Но это еще не все: скоро должны появиться первые образцы микровинчестеров от IBM емкостью 600 Мбайт и 1 Гбайт. Дисковод IBM Microdrive совместим с CompactFlash Type II PCMCIA, поэтому вы можете установить его в любое устройство, имеющее этот слот. Однако для этого ваш CF-слот должен быть оборудован механизмом «возврата», поскольку устройство полностью «утапливается» в слот. Скорость вращения шпинделя составляет 4500 об./мин, а скорость передачи данных — от 30 до 45 Мбайт/с при среднем времени доступа 15 мс. Кроме того, для увеличения быстродействия винчестер оснащен встроенным буфером 128 Кбайт. Хотелось бы обратить внимание на стоимость единицы хранения информации в новом микровинчестере. Типичная карта CompactFlash Type I стоит примерно 160 долл. за 64 Мбайт и около 300 долл. за вариант 128 Мбайт. Таким образом, цена хранения одного мегабайта информации составляет около 2,40 долл. Если брать цену на 340 Мбайт IBM Microdrive, то стоит он примерно 460 долл. Таким образом, стоимость одного мегабайта информации для «микродрайва» составляет примерно 1,35 долл., что почти в два раза меньше стоимости мегабайта информации для карты CompactFlash. Единственным минусом здесь является то, что Microdrive буквально «пожирает» батарейки карманного компьютера или любого другого портативного устройства, поскольку для работы механики действительно требуется намного больше энергии. Кроме того, при работе винчестера выделяется пусть небольшое, но все же вполне ощутимое количество тепла, что может неблагоприятно повлиять не только на ваш палец, если вы случайно прикоснулись к нему, но и на всю электронику устройства, в которое установлен винчестер.

В начало В начало

А теперь посмотрим вперед и немного в сторону

Устройства, на данный момент поддерживающие стандарт CompactFlash, пока находятся в хорошем устойчивом положении. Однако другие устройства, в частности Palm Computing, имеют достаточно большой выбор нестандартных решений проблемы хранения данных. Одним из таких решений является Memory Stick от Sony. Компания Sony заявила о недавнем соглашении с компанией Palm Computing о разработке устройств, которые будут использовать технологию Memory Stick. Эти модули размером с пластинку жевательной резинки сейчас применяются в цифровых камерах, аудиоплейерах и другой бытовой электронике. Тем не менее все помнят, как в прошлом Sony уже терпела поражение на пути внедрения своего видеостандарта BetaMax (мир выбрал стандарт VHS от JVC). Мало кто из производителей начнет выпускать технику, носитель которой создавался его прямым конкурентом…

В похожей ситуации находится и компания UniLinear Corporation со своим носителем The Parachute (199 долл.). The Parachute — это тонкий пристегивающийся (clip-on) слот PC-карты (PCMCIA), позволяющий использовать стандартную периферию стандарта PCMCIA, включая модемы и карты памяти. (Если вы только найдете драйверы к этим устройствам…) И, наконец, из интересных носителей можно отметить axxPac от AMS Software & Elektronik GmbH. AxxPac — это модуль, который вставляется во внутренний слот расширения Palm IIIx и позволяет использовать карты SmartMedia объемом от 8 до 64 Мбайт.

КомпьютерПресс 7'2000