ФОТОПАМЯТЬ

Трудно угнаться за лавиной иноязычных слов и аббревиатур, связанных с информационными технологиями вообще и цифровой фотографией, в частности. Эта статья поможет разобраться в многочисленных терминах, касающихся современных носителей для «цифровиков» — карт флэш-памяти.

Что такое «флэш»?

Флэш-память — это энергонезависимая полупроводниковая перезаписываемая память с произвольным доступом (Random Access Memory, RAM). Генетически она произошла от памяти только для чтения — ROM (Read Only Memory). В линейке развития ROM–PROM–EPROM–EEPROM флэш-память пока занимает последнее место. Если немного углубиться в историю, можно яснее понять, что же такое флэш.

Итак: ROM — память только для чтения, устроена в виде матрицы, каждый узел которой кодирует единицу информации. Записывать данные на такие носители дома было невозможно. PROM (Programmable ROM), в отличие от предшественника, позволяла кодировать («прожигать») носитель и в домашних условиях при наличии специального устройства для записи. Принципиально она была устроена так же, как ROM, но стирать (а тем более перезаписывать) информацию не могла. В EPROM (Erasable PROM) появилась возможность для стирания данных (сразу всех) под воздействием УФ-лучей. Хотя уже это стало огромным шагом вперед, устройство было весьма неудобно в использовании: требовался, как минимум, специальный источник излучения, да и о выборочном стирании речи не шло.

В EEPROM (Еlectronically EPROM) этот недостаток был устранен — при стирании использовался электрический, а не световой сигнал, и применялся он лишь к определенному участку памяти.

Следующей ступенью развития стала наша дорогая флэш. Сохранив все плюсы предшественников, она вышла в «новое измерение» хранения данных: если у EEPROM в ячейке матрицы хранился один-единственный байт, то у флэш-памяти — блоками по 512 байт. Поэтому она намного быстрее, чем EEPROM. Именно скорость отразилась в названии (flash — вспыхнуть, пронестись). Преимущества флэш перед такими носителями, как дискеты и CD, — компактность, низкое энергопотребление, большой ресурс работы (около 1 000 000 циклов записи), механическая надежность.

Кроме накопителя для нулей и единиц в карте существуют «трубы», по которым биты «стекают» наружу. Воспользуемся этим наглядным представлением. Если мы хотим, чтобы информация наружу стекала быстрее, надо поставить несколько труб (контактов). Такая конструкция — это параллельный интерфейс. Он быстр, прост на логическом уровне (грубо: пропуская через 8 «труб» по одному биту, на выходе сразу получим байт), но сложен на конструктивном (на маленькой карте трудно разместить много контактов). Последовательный интерфейс — это минимальное количество контактов (условно говоря, один), уменьшение веса карты, но, с другой стороны, снижение скорости и усложнение на логическом уровне (придется ждать все 8 битов и каким-то образом «складывать» их в байт).

Сейчас производители флэш-памяти описывают свою продукцию как твердотельное энергонезависимое полупроводниковое устройство, способное хранить цифровые данные в любом формате. Под энергонезависимостью понимается способность устройства хранить информацию без затрат энергии извне. К флэш-памяти относят много различных устройств. Используемые в качестве компактных носителей для цифровых фотокамер, карманных компьютеров, плейеров и т. п. принято называть картами памяти. Самые распространенные:

• PC Card (ATA Flash);
• CompactFlash типа I и II;
• SmartMedia;
• Memory Stick;
• MultiMedia Card;
• Secure Digital (SD) Card.

Чем отличаются карты памяти?

Прежде всего, габаритами — площадь карт варьируется от 8 до 17 см², а вес — от 1,5 до 60 г. Различны также скорость чтения и записи данных, емкость карты. Некоторые имеют механизм защиты авторских прав. Основные характеристики карт памяти приведены в таблице сверху.

Стоимость 1 Мбайт памяти для различных типов носителей (цены ориентировочные, долл.)

Из схемы ясно, что сравнивать целесообразнее форматы, похожие по строению и назначению. Начнем с самых ранних — PC Card (она же ATA Flash) и СompactFlash Type I и II (CF), созданных компанией SanDisk. Оба имеют параллельный интерфейс, поэтому скорость обмена данными очень высока. Интерфейс тот же, что у винчестера, поэтому логически они понятны и удобны для компьютера. Разъемом для PC Card (ATA Flash), который называется PCMCIA, оснащено большинство ноутбуков. Однако карта размером с кредитную карточку слишком громоздка для компактных устройств. CF — это компактная PC Card. Формат получил настолько широкое распространение, что сейчас с ним совместимо большинство цифровых фотокамер, карманных компьютеров и пр. Несмотря на появление полдюжины конкурентов, многие производители техники и сейчас считают CF наиболее перспективным форматом. Карта хотя и велика (по сравнению с миниатюрными форматами SD, Memory Stick), но имеет большую максимальную емкость — до 1 Гбайт, высокое быстродействие и меньшую удельную стоимость. Эти достоинства пока «перевешивают» разницу в 9 г.

Но медиа-магнаты делают ставку на имеющие систему защиты авторских прав форматы. Для тех, кто использует носитель в деловых целях, такая защита необходима, а остальным лишь прибавляет проблем. Поэтому CF будет удобен всем, кому не нужны лишние сложности и важны быстрая передача данных и большой объем памяти.

Распространенность форматов на российском рынке (по данным продаж компании AK-cent)

Следующая «весовая» категория — карты с последовательным интерфейсом: SmartMedia, MultiMedia Card, Memory Stick и SD (Secure Digital). Последовательный интерфейс, как говорилось выше, теоретически медленнее, но позволяет создавать компактные и легкие носители (вес карт — 1,5-2 г). Число контактов меньше, чем у CF и PC Card, но большой емкостью карты похвастаться не могут. Тем не менее они часто используются в цифровой фототехнике. Карты SmartMedia (SM) были разработаны компанией Toshiba в 1997 г. Особенность SM — размещение контактов не на торце, а на плоской стороне устройства в виде протяженного микрочипа, как у телефонных карточек. Это позволило сделать карту очень тонкой, легкой и недорогой. Но есть и обратная сторона: архитектура чипа и его незащищенность делают SM-карту уязвимой для внешних воздействий. Этот формат, благодаря удобству и невысокой цене, завоевал достаточную популярность как у производителей техники, так и у ее потребителей, но сейчас сдает позиции. Не все карты SM одинаковы: один вид имеет напряжение питания 3,3 В, а другой — 5 В. Напряжение указывается на корпусе карты рядом с емкостью, а чтобы никто не перепутал две модификации, взаимное расположение углового скоса и контакта различное. Разъемами для SM оснащена техника таких фирм, как Agfa, Fuji, Sanyo, Olympus.

MultiMedia Card (MMC) — это более позднее и совершенное творение компании SanDisk появилось в 1997 г. при сотрудничестве с Siemens и Hitachi. Основной областью применения MMC должны были стать портативные плейеры, цифровые фотоаппараты, карманные компьютеры, мобильные телефоны. Поэтому разработчики старались сделать ее как можно меньше. Для этого им снова пришлось задействовать последовательный интерфейс, благодаря которому у карточки всего семь контактов. Напряжение питания снизили до 2,7 В, чтобы карту можно было использовать в устройствах, работающих от пальчиковых батареек. Размер ММС отлично подходит для действительно компактных устройств: сотовых телефонов (Nokia, Siemens, Motorola, Ericsson), карманных компьютеров (например, Casio Cassiopeia). Формат поддерживают компании, составляющие ассоциацию ММС Association, — Sanyo, JVC, Hitachi, Aiwa, Mitsubishi и др. (всего около 40).

От MMC «родилась» более современная карта SD — Secure Digital Card. Этот формат был создан в 1999 г. компаниями Matsushita (Panasonic), SanDisk и Toshiba. От MMC отличается лишь большей толщиной и наличием системы защиты авторских прав. ММС совместима с устройствами для SD, но не наоборот. Пока максимальная емкость карты невелика — всего 64 Мбайт. Однако уже летом ожидается выпуск карты на 128 Мбайт. К 2004 г. производители обещают довести емкость до 4 Гбайт, а быстродействие — до 20 Мбит/с. У SD (в отличие от MMC) есть переключатель для защиты от случайной записи или стирания.

Выпускаются интересные опытные модели SD Card, оборудованные дополнительными устройствами. Например, SD Сamera Card имеет преобразователь видеосигнала, мини-камеру, благодаря чему превращает мобильный телефон или карманный компьютер в цифровой фотоаппарат. SD Bluetooth Card и SD Mobile Communication Card обеспечивают беспроводное соединение таких устройств, как СD-плейеры, электронные календари, карманные компьютеры. У обычной карты SD есть множество подформатов. Например, SD-Audio — формат для аудиоплейеров, SD-Voice — для голосовых данных, SD-Map — для картографической и навигационной информации и др. (SD-Video, SD-Picture). Для нас самым «родным» можно назвать SD-ePublish — формат для работы с электронными изданиями.

В общем, SD Card — прогрессивный формат: отличаясь малыми габаритами, всесторонней защитой данных, быстро растущей емкостью, он имеет хорошие перспективы. Так считают уже 206 компаний, входящих в SD Association. Среди них — Canon, Casio, Nintendo, Samsung, Intel, Siemens, Hewlett-Packard.

Карточка Memory Stick — разработка компании Sony. Она имеет 10-контактный разъем на торцевой стороне и переключатель для защиты от случайной записи или стирания, похожий на дискетный. Кроме цифровой фотографии и компактных аудиосистем Memory Stick применяется в таких интересных устройствах, как автомобильные системы навигации (например, от Alpine) и киоски для фотопечати (от Toyota, SanDisk, Mitsubishi).

Стандартный Memory Stick всегда окрашен в голубой цвет. Но есть у него и брат-близнец белого цвета — Magic Gate (MG) Memory Stick, отличающийся возможностью работы с данными, защищенными авторскими правами. Отмечу, что Sony выпускает еще один формат флэш-памяти, пока недоступный на российском рынке. Это Memory Stick Duo и MG Memory Stick Duo. Карточки похожи на обычные Memory Stick, только в укороченном варианте (31 мм вместо 50).

Среди недостатков: небольшой диапазон температур для хранения и работы (по сравнению с близкими к ней SD и ММС), высокая цена — мегабайт карты пока самый дорогой. MemoryStick имеет большой размер кластера. Это может быть как положительной стороной, так и отрицательной: большие по объему данные будут считываться с карты быстро, а множество разрозненных «мелких» данных — очень медленно.

В MemoryStick Association 225 компаний — Casio, Compaq, Fujitsu, Palm, Pioneer, Sharp, Samsung, ряд крупных автокомпаний (Audi, Volkswagen, Opel) и др.

В один ряд с флэш-картами обычно ставят IBM Microdrive. Она действительно употребляется в тех же областях, что и «флэшки», но отличается от них по принципу действия. Фактически, это мини-жесткий диск, полностью повторяющий интерфейс и внешние характеристики (габариты, разъемы) CompactFlash Type II. Поэтому может (но не всегда!) использоваться в устройствах, совместимых с этим форматом. Microdrive применяется во многих цифровых фотокамерах — Nikon, Canon и Casio, Olympus. Из-за наличия движущихся частей имеет большое энергопотребление по сравнению с твердотельной памятью. По той же причине в работе карта нагревается. Считается, что Microdrive весьма хрупок, в отличие от флэш-карт, в которых движущихся частей нет. Наш «опыт» этого не подтвердил: камера с Microdrive упала с высоты около метра, и с карточкой ничего не случилось. К тому же Microdrive — самый дешевый вид памяти (см. сравнение цен).

Запомнить и передать

А еще у компании Sony есть интересные модели цифровых фотокамер, в которых в качестве носителя используются обычные дискеты 3,5 дюйма и CD-RW. На фото — камера SonyMavica MVC-CD300 с носителем CD-RW.

Ну как, много новых слов мы прошли сегодня? Не пора ли завести словарик? Да, если уж одних видов карт так много, то где же нам столько переходников да адаптеров взять? Если в фотоаппарате одна карта, в плейере другая, в органайзере третья… Мягко говоря, неудобно. Это замечаем, к счастью, не только мы, покупатели, но и производители. Появляется все больше устройств, немного облегчающих жизнь в мире флэш-памяти: это универсальные считыватели, адаптеры сразу для нескольких (как правило, 6-7) форматов (например, Pocket DigiDrive от Addonics, Travel Flash от Power Quotient International, Multi-Card Adapter от Carry Computer Engineering), снабженные соответствующими разъемами. Другое направление — компактные жесткие диски с автономным питанием, также имеющие разъемы для нескольких типов карт (обзор одного из них — MindStor от Minds@Work — читайте в этом номере). Подобные накопители, обладающие емкостью в 5, 10 и более гигабайт, окажутся полезны в длительных поездках. Вернулся домой — и скачивай на компьютер по интерфейсу USB или FireWire сразу все отснятое за отпуск или даже демонстрируй на экране прямо с внешнего диска электронный альбом на несколько тысяч снимков.

Напрашивается вопрос: придем ли мы к единому формату? Ведь такие адаптеры облегчают жизнь именно немного — не будешь же их в дополнение к любимому ультракомпактному плейеру с собой таскать. Ситуация непростая, и говорить о войне форматов нельзя. Ведь, как вы уже заметили, одни и те же компании поддерживают сразу несколько типов флэш-памяти, и ассоциации по поддержке разных форматов пересекаются. Так что теперь, по большому счету, не в них дело. А в нас! Выживет тот формат, который выберем мы, покупатели. Остается надеяться, что мы выберем один, а не несколько.

Автор благодарит за помощь в подготовке статьи сотрудников компаний AK-cent, Sony, Panasonic, лично Андриана Наконечнного (AK-cent) и Александра Данилова (Sony)

Типы флэш-памяти

AND — доступ последовательный и произвольный, подходит для потребностей массового рынка.

NAND (NOT AND) — доступ произвольный, но крупными блоками (типа кластеров жесткого диска). Не так хорошо, как AND-память, подходит для задач, требующих постоянного произвольного доступа. Удобен для MP3-плейеров, цифровых камер и в качестве заменителя жестких дисков.

NOR (NOT OR) — ячейки работают сходным с EPROM и ROM способом. Произвольное чтение и запись. Идеально подходит для хранения кода программ (PC BIOS, сотовые телефоны). Самый долговечный носитель типа Flash. CompactFlash (стандарт SanDisk) собран на этом типе памяти, но дополнен специальным контроллером.

DiNOR (Divided bit-line NOR) — использует особый метод стирания данных, предохраняющий ячейки от пережигания (повышает долговечность). Применяется Mitsubishi.

«Генеалогия» флэш-памяти

Защита от незаконного копирования

Медиа-магнаты настаивают на использовании носителей, защищенных от незаконного копирования, и производители создают карты памяти, отвечающие этим требованиям. Такой защитой обладают карты SD и MemoryStick. Если вы хотите записать на них некий файл (допустим, музыку, которую вы купили в интернет-магазине), то размножить его для всех друзей не удастся: система разрешает сделать лишь три копии на три карты. Можете использовать их в плейере, в других проигрывателях — где угодно, но не на чужих компьютерах (под чужими подразумеваются все, кроме того, с которого велась запись). Данные, которые вы создали сами, конечно, не являются защищенными, и их можно перезаписывать.

Какой формат Ваша компания считает наиболее перспективным для использования в своей фототехнике и почему?

Александр Ефремов,
технический специалист компании Nikon:

Исторически сложилось так, что в фотокамерах Nikon используется CompactFlash Type I. На момент появления нашего первого компактного цифрового фотоаппарата в 1995 г. на рынке существовало два основных формата — CF и SmartMedia. Мы пошли по пути CF, т. к. максимальный объем памяти этих карт больше, и показатель растет быстрее, чем у SmartMedia. Сейчас это самый распространенный и, как мы считаем, самый надежный формат. К тому же легкость использования CF уникальна: для подключения к ноутбуку требуется всего лишь PCMCIA-адаптер, входящий в комплект наших камер. Все старшие модели цифровых фотокамер Nikon CoolPix, начиная с модели 995, оснащены слотом для CF Type II, что делает их совместимыми сразу с тремя форматами: CF Type I, CF Type II и IBM Microdrive.

Максим Потелов,
менеджер компании Canon:

В наших камерах используется CompactFlash, потому что ни один другой формат не может предложить емкости в 1 Гбайт. А к концу года SanDisk обещает выпустить карту емкостью 2 Гбайта.

Игорь Глущенко,
координатор продаж компании Casio:

Casio однозначно делает ставку на CF. Наши камеры совместимы с CF обоих типов и с IBM Microdrive. Во-первых, CF — самый распространенный и знакомый для потребителя формат, в отличие от основного конкурента SmartMedia, который сейчас уступает свои позиции. Во-вторых, мы используем CF не только в цифровых фотокамерах, но и в карманных компьютерах, например, Casio Cassiopeia, и было бы нелогично применять два разных формата для этих устройств. А в-третьих, у CF небольшие габариты и есть внутренний контроллер, отсутствующий у SmartMedia, поэтому проблема совместимости отпадает. Осенью этого года планируется выпуск цифровых фотокамер Casio, использующих карты MMC и SD. Но это сделано ради компактности устройств и не говорит о нашем отказе от CF.

OmniFlash UnoMas

Скорость чтения/записи данных на различные карты памяти мы решили проверить на универсальном карт-ридере OmniFlash UnoMas (около 129 долл.) с USB-интерфейсом (поддерживаются версии 1.1 и 2.0), предоставленном интернет-магазином Prihodi.ru. Устройство считывает данные с шести видов карт: CompactFlash Type I и II, IBM Microdrive, SmartMedia, MemoryStick, MMC и SD. Размеры (не больше половины тетрадного листа) позволяют легко использовать устройство в любом месте, хотя можно найти и более миниатюрные модели. К компьютеру одновременно в качестве внешних накопителей может быть подключено до четырех карт. Выпускаются и более доступные по цене варианты устройства, рассчитанные на работу только с определенным типом флэш-памяти.

Для тестирования мы взяли карты CompactFlash Type I, MemoryStick, SD, MMC емкостью 128 Мбайт. Записывая на них файлы одинакового объема, мы засекали время записи и считывания, а затем делили объем на время.

Производительность UnoMas при работе с различными флэш-картами (USB 1.1)

Сразу заметна разница между параллельным (CF) и последовательным (все остальные) интерфейсами. Однако следует отметить, что максимальные значения производительности весьма близки к реальной пропускной способности интерфейса USB 1.1 (на котором проходило тестирование), поэтому числа в таблице не обязательно говорят об ограничениях того или иного типа носителей. Правильнее так: данные результаты показывают производительность различных видов флэш-памяти при работе с карт-ридером OmniFlash UnoMas, оснащенным интерфейсом USB.