Вариации на тему флэш-памяти

Сергей Асмаков

Эволюция карт памяти

Микровинчестеры или флэш-память?

Гибридные и твердотельные накопители

 

С каждым годом сфера применения флэш-памяти становится все шире. Встроенные модули и сменные карты флэш-памяти используются в портативных электронных устройствах различного назначения, в бытовых приборах и в КПК.

Эволюция карт памяти

Вряд ли подлежит сомнению тот факт, что одним из важнейших условий качественного развития портативных электронных устройств (мобильных телефонов, КПК, цифровых фотоаппаратов, медиаплееров и т.д.) является совершенствование ключевых компонентов: микропроцессоров, дисплеев, элементов питания, модулей памяти и др. С учетом этого вполне логично, что процесс эволюции сменных карт памяти (да и флэш-памяти в целом) во многом определяется основными направлениями развития портативных цифровых устройств.

Если рассматривать современный этап развития карт флэш-памяти, то можно выделить несколько основных тенденций. Во-первых, увеличение емкости сменных носителей. Внедрение мультимедийных функций в мобильные телефоны и КПК, увеличение разрешающей способности цифровых камер, появление новых операционных систем для мобильных платформ и ряд других факторов приводят к необходимости применения значительно более емких носителей.

Во-вторых, по мере роста доли мобильных устройств, снабженных функциями воспроизведения и записи медиаданных (в частности, графических, звуковых и видеофайлов), повышаются требования к скорости чтения/записи. Здесь стоит отметить, что наиболее высокие требования к скорости работы карт памяти предъявляют устройства с функциями записи и воспроизведения видео. Кстати, это одна из основных причин, вынудивших компанию Sony провести широкомасштабную акцию по переходу от карт Memory Stick первого поколения к значительно более скоростным и емким Memory Stick Pro.

И наконец, в-третьих, нельзя не отметить тенденцию к дальнейшей миниатюризации портативных цифровых устройств. Именно по этой причине в течение двух последних лет наблюдается настоящий бум популярности карт флэш-памяти мини- и микроформатов. По мере миниатюризации цифровых устройств ужесточаются требования не только к физическим размерам, но и к уровню энергопотребления карт памяти. Соответственно во многих носителях нового поколения предусмотрена возможность работы как от стандартного (3,3 В), так и от пониженного (1,8 В) напряжения питания.

 

Карта памяти Memory Stick Pro Duo

Карта памяти Memory Stick Pro Duo

Одной из первых уменьшенную модификацию карты памяти представила компания Sony. В конце 2001 года появилась малогабаритная версия (На самом деле размеры Memory Stick Duo лишь немногим уступают полноформатным картам SD и MMC ) Memory Stick, получившая название Memory Stick Duo (ее размеры — 20x31x1,6 мм). В этом носителе разработчики применили такой же физический интерфейс, как и в обычных Memory Stick, благодаря чему удалось обеспечить обратную совместимость с картами «родительского» формата. При помощи механического адаптера карточки Memory Stick Duo можно устанавливать в устройства, оснащенные полноразмерным слотом Memory Stick.

 

Карты RS-MMC и адаптер для их подключения

Карты RS-MMC и адаптер для их подключения
в полноразмерный слот SD/MMC

Примеру Sony последовали и стандартообразующие организации, занимающиеся разработкой спецификаций сменных носителей на базе флэш-памяти. В ноябре 2002 года ассоциация ММСА (MultiMediaCard Association) утвердила спецификацию RS-MMC (Reduced Size MultiMediaCards) — уменьшенной версии носителей ММС. Размер полноформатных ММС составляет 24x32x1,4 мм, а RS-MMC — 24x18x1,4 мм. Карты ММС и RS-MMC оснащены одинаковыми физическими интерфейсами, благодаря чему последние можно устанавливать в полноразмерный слот ММС при помощи механического переходника. В начале 2004 года была представлена спецификация miniSD — уменьшенной версии карт Secure Digital, также обладающая обратной совместимостью с форматом SD.

 

Карты RS-MMC и адаптер для их подключения

Карты RS-MMC и адаптер для их подключения
в полноразмерный слот SD/MMC

«Вторая волна» миниатюризации сменных носителей началась в 2004 году. В конце февраля компания SanDisk представила новый формат сменных карт флэш-памяти, получивший название TransFlash (T-Flash). Размеры этого носителя, созданного специально для использования в мобильных телефонах с расширенной функциональностью, составляют всего 11x15x1 мм. Карты T-Flash обратно совместимы с носителями формата SD и при помощи специальных адаптеров могут быть подключены к устройствам, оснащенным слотом SD.

В конце 2004 года компания Samsung представила собственную версию флэш-карт микроформата — MMC Micro. Размеры этих носителей — 12x14x1,1 мм. Хотя первые носители MMC Micro и устройства с поддержкой карт данного формата появились в продаже уже в начале 2005 года, окончательная версия спецификации MMC Micro была принята членами ассоциации MMCA лишь в июле.

 

Карты TransFlash и адаптер для их подключения в слот SD/MMC

Карты TransFlash и адаптер для их подключения в слот SD/MMC

Стоит также упомянуть о том, что в конце 2004 года семь крупных тайваньских производителей памяти при поддержке ITRI (Industrial Technology Research Institute — Тайваньский технологический исследовательский институт) образовали альянс Mu-Card (Mu-Card Alliance), целью которого стала разработка собственного формата флэш-носителей, оснащенных встроенным контроллером USB и обладающих совместимостью с картами SD и MMC. Уже в январе 2005 года члены альянса продемонстрировали работающий образец подобного носителя. В черновой версии спецификации Mu-Card было изначально предусмотрено два формфактора носителей: стандартный (24x32x1,4 мм) и уменьшенный (24x18x1,4 мм). Кроме того, в носителях Mu-Card планировалось реализовать возможность работы от трех напряжений питания: 5; 3,3 и 1,8 В.

На выставке CeBIT 2005 компания Pretec продемонстрировала карту памяти формата

 

Карты MMC Micro

Карты MMC Micro

C-Flash (размеры — 17x12x1 мм). Интерфейс C-Flash позволяет при помощи специальных переходников подключать данный носитель в слоты SD/MMC, miniSD и RS-MMC, а также непосредственно к порту USB.

Нетрудно догадаться, что появление еще одного семейства стандартов, поддерживаемых группой крупных производителей и правительственными структурами Тайваня, могло создать вполне реальную угрозу позициям двух доминирующих сегодня на этом рынке форматов: ММС и SD. Видимо, именно по этой причине руководство MMCA поспешило вступить в переговоры с членами Mu-Card Alliance. В результате достигнутого в июне 2005 года соглашения Mu-Card Alliance стала частью ассоциации MMCA. Было также объявлено, что все бывшие члены Mu-Card Alliance автоматически приняты в ряды MMCA и в составе специальной группы будут заниматься разработкой новых носителей, базирующихся на спецификациях MMC.

В 2005 году были представлены еще два микроформата флэш-карт, предназначенных главным образом для использования в мобильных телефонах. Интерес производителей памяти именно к этому сегменту рынка портативных устройств не случаен: согласно прогнозам аналитиков, каждый третий выпущенный в 2006 году мобильный телефон будет оснащен слотом для установки карты флэш-памяти.

Итак, в минувшем году появился формат microSD. Карты microSD по размерам идентичны выпущенным ранее T-Flash и могут применяться в устройствах, рассчитанных на установку карт этого типа.

В конце сентября компании Sony и SanDisk объявили об утверждении спецификации самого миниатюрного на данный момент носителя семейства Memory Stick — Memory Stick Micro, или М2. Карточки Memory Stick Micro имеют размеры 15x12,5x1,2 мм и рассчитаны на работу при напряжении питания 3,3 или 1,8 В. Теоретически достижимый предел емкости Memory Stick Micro составляет 32 Гбайт, а максимальная скорость передачи данных — 20 Мбайт/с. При помощи специального адаптера носители Memory Stick Micro можно устанавливать в полноформатный слот Memory Stick.

 

Memory Stick Micro (М2)

Memory Stick Micro (М2)

Говоря о росте скоростных характеристик сменных носителей на базе флэш-памяти, нельзя не упомянуть о новых инициативах MMCA. В начале 2005 года были представлены две новые модификации карт памяти семейства MMC. Носители ММС Plus выполнены в формфакторе полноразмерных карт MMC и оснащены усовершенствованным интерфейсом, обеспечивающим возможность передачи данных по 1-, 4- или 8-разрядной шине с пропускной способностью до 52 Мбайт/с. Карты MMCmobile выполнены в формфакторе RS-MMC и могут работать при напряжении питания как 3,3, так и 1,8 В.

 

Отличие физических интерфейсов карт

Отличие физических интерфейсов карт
MMC Plus (справа) от обычных ММС

Носители ММС Plus и MMCmobile оснащены 13-контактным физическим интерфейсом; при этом схема расположения контактных площадок обеспечивает обратную совместимость данных карт с устройствами, рассчитанными на установку 7-контактных карт MMC (RS-MMC). Естественно, что при подключении к 7-контактному интерфейсу придется смириться со значительным снижением максимальной скорости передачи данных.

 

SanDisk Ultra II Plus — SD-карты с интегрированным контроллером и разъемом USB

SanDisk Ultra II Plus — SD-карты с интегрированным контроллером и разъемом USB

Завершая тему карт флэш-памяти, остановимся еще на одной любопытной новинке. Идея оснащать карты памяти встроенным контроллером USB получила свое развитие в изделиях ряда производителей формата SD. В минувшем году SanDisk представила серию SD-карт Ultra II Plus, которые при отсутствии картридера можно подключать непосредственно к порту USB (для этого часть корпуса карты отгибается, открывая доступ к соответствующему разъему).

В начало В начало

Микровинчестеры или флэш-память?

Дискуссии относительно позиций микровинчестеров и карт флэш-памяти в сегменте мобильных устройств ведутся уже на протяжении нескольких лет. Конечно, в то время, когда в обиходе были флэш-носители емкостью 32 и 64 Мбайт, появление микровинчестеров объемом 340 Мбайт (а затем и 1 Гбайт) многими воспринималось как значительный и многообещающий прорыв. Однако с тех пор многое изменилось. К настоящему времени карты емкостью 1 и 2 Гбайт уже воспринимаются как нечто вполне привычное, да и удельная стоимость хранения данных на таких носителях не превышает аналогичного показателя изделий меньшего номинала (Речь в данном случае идет о полноразмерных карточках наиболее распространенных форматов — CompactFlash, SD, MMC и Memory Stick). Согласитесь, что в таких условиях микровинчестеры емкостью 2 и 4 Гбайт выглядят уже не столь привлекательно — особенно учитывая темпы снижения цен на флэш-носители. Дополнительным фактором, работающим не в пользу микровинчестеров, является тенденция к переориентации производителей портативных устройств на использование малогабаритных карт памяти (в частности, SD/MMC), в то время как формат CompactFlash, являющийся базовым для сменных модулей микровинчестеров, постепенно утрачивает свои позиции.

Конечно, прогресс не стоит на месте, и разработчики микровинчестеров тоже располагают определенными резервами для поддержания должного уровня конкурентоспособности. Например, переход к технологии перпендикулярной записи позволил создать микровинчестер формфактора CompactFlash Type II, имеющий емкость 10 Гбайт. Исследователи считают, что это не предел и емкость подобных накопителей можно увеличить еще в несколько раз.

Любопытно, что в своих отчетах аналитики из агентств In-Stat и Gartner Dataquest предсказывают значительный рост продаж портативных устройств на базе жестких дисков в течение как минимум трех ближайших лет. По мнению экспертов, этому будут способствовать три фактора: увеличение объема медиафайлов, рост парка портативных развлекательных устройств и уменьшение габаритов жестких дисков. Впрочем, само по себе увеличение количества устройств на базе жестких дисков еще не означает того, что одновременно будет расти доля таких аппаратов в общей структуре рынка портативной электроники. Исходя из современных реалий, наиболее вероятно, что сегмент устройств на базе флэш-памяти будет развиваться более быстрыми темпами.

Что касается ситуации, сложившейся к настоящему времени, то говорить о прямой конкуренции флэш-карт и микровинчестеров уже практически не приходится, поскольку эти типы носителей занимают разные ниши. Если рассматривать ситуацию в целом, то флэш-носители в большей степени ориентированы на сегмент компактных и ультракомпактных устройств: мобильных телефонов, КПК, цифровых аудиоплееров, цифровых фотоаппаратов, GPS-навигаторов и т.д. Правда, в тех случаях, когда критичными факторами являются не размеры и вес устройства, а максимальная емкость накопителя и минимальная удельная стоимость хранения данных, разработчики отдают предпочтение винчестерам. В качестве ярких примеров можно привести такие устройства, как универсальные медиаплееры и портативные фотонакопители.

Есть здесь, конечно, и определенные исключения. Так, продемонстрированный на CeBit 2005 мобильный телефон Samsung SGH-i300 оснащен 3-гигабайтным встроенным жестким диском. Однако, как обычно, редкие исключения скорее подтверждают общее правило, нежели опровергают его.

В начало В начало

Гибридные и твердотельные накопители

Пока аналитики занимаются противопоставлением винчестеров и флэш-памяти, инженеры уже работают над воплощением весьма заманчивой идеи объединения обоих типов памяти в одном накопителе. В минувшем году разработчики Microsoft совместно со своими коллегами из компании Samsung разработали концепцию гибридного жесткого диска (Hybrid Hard Drive, HHD). Фактически HHD представляет собой новый тип накопителя, объединяющий в себе модуль высокоскоростной флэш-памяти и традиционный винчестер с вращающимися магнитными пластинами. По замыслу создателей, встроенная в накопитель флэш-память используется в качестве емкого буфера для операций записи и чтения данных, а жесткий диск запускается лишь при переполнении флэш-памяти. Благодаря такому «разделению труда» гибридный диск позволяет повысить скорость загрузки компьютера и как минимум вдвое снизить уровень энергопотребления (что особенно актуально для портативных ПК). При этом ожидается, что гибридные накопители будут стоить ненамного дороже обычных винчестеров аналогичной емкости.

По предварительной информации, поддержка гибридных накопителей будет реализована в готовящейся к выходу ОС Windows Vista. Как утверждают разработчики этой операционной системы, для эффективной работы предлагаемой схемы буферизации данных гибридный накопитель должен иметь от 64 до 128 Мбайт встроенной флэш-памяти. Проведенные исследования показали, что среднестатистический пользователь ПК редко записывает более 64 Мбайт данных в течение 10 мин работы. Таким образом, применение гибридного накопителя позволит включать привод жесткого диска на короткие промежутки времени всего несколько раз в течение часа — в моменты переполнения буфера или активного чтения/записи данных (например, при запуске и завершении работы приложений).

Кроме того, разработчики предлагают использовать встроенную флэш-память гибридного накопителя для хранения загрузочной информации. Это позволит сократить время загрузки ОС — в то время, пока будет запускаться и выходить на рабочий режим привод жесткого диска, система сможет считывать данные из флэш-памяти.

 

Твердотельные жесткие диски Samsung на базе флэш-памяти

Твердотельные жесткие диски Samsung на базе флэш-памяти

Прототип гибридного накопителя был продемонстрирован в середине 2005 года на организованной Microsoft конференции Windows Engineering Conference (WinHEC). Представленный прототип был оснащен чипом высокоскоростной флэш-памяти OneNAND производства компании Samsung, которая заявила о намерении освоить серийное производство гибридных накопителей. Предполагается, что уже в конце 2006 года корейский электронный гигант представит первые модели ноутбуков, оснащенные HHD.

Возможно, в долгосрочной перспективе гибридные накопители станут своеобразной ступенькой для перехода к использованию твердотельных дисков. Стоит отметить, что твердотельные накопители высокой емкости в корпусах стандартных формфакторов выпускаются уже довольно давно (их, в частности, производит компания M-Systems), однако в массовых продуктах подобные решения пока не применяются из-за их крайне высокой стоимости. Впрочем, наблюдающаяся на протяжении последних нескольких лет тенденция к заметному снижению цен на модули флэш-памяти создает благоприятные предпосылки для изменения сложившейся ситуации.

В 2005 году компания Samsung Electronics объявила о завершении работ по созданию первой модели твердотельного жесткого диска (Solid State Disk, SSD), базирующегося на чипах флэш-памяти типа NAND. Данный накопитель позиционируется компанией как альтернатива винчестерам, используемым в ноутбуках, субноутбуках и планшетных ПК. Благодаря отсутствию движущихся деталей SSD характеризуются высокой надежностью, малым уровнем шума и пониженным тепловыделением (по сравнению с обычными жесткими дисками). Кроме того, твердотельные накопители потребляют примерно в 20 раз меньше электроэнергии и обладают вдвое меньшим весом по сравнению с обычными винчестерами.

В ближайшее время Samsung планирует наладить серийное производство SSD емкостью 8 и 16 Гбайт, выполненных в стандартных корпусах 2,5-дюймового формфактора, а также 4- и 8-гигабайтных накопителей в корпусах формфактора 1,8 дюйма. Максимальная скорость чтения данных этих дисков составляет 57 Мбайт/с, а скорость записи — 32 Мбайт/с.

КомпьютерПресс 1'2006

Наш канал на Youtube

1999 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2001 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2003 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2004 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2005 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2006 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2007 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2008 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2009 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2012 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2013 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Популярные статьи
КомпьютерПресс использует