Развитие памяти карта памяти
Вероятно, не существует другого такого класса устройств, вся история которого была бы настолько тесно переплетена с историей мобильной индустрии. Мобильные устройства и карты памяти появились почти одновременно и с тех пор идут в своём развитии рука об руку, непрерывно стимулируя развитие друг друга. Они настолько переплелись, что, отслеживая развитие карт памяти, можно по-новому взглянуть на каждую эпоху мобильной истории… что мы и попытаемся сделать.
Часть 1. Эпоха ноутбуков
История карт памяти началась примерно в 1989 году. По большому счёту, история интенсивного развития мобильных устройств началась тогда же.
Это было тяжёлое время для мобильной индустрии. «Тяжёлое» в буквальном смысле – вес мобильных устройств измерялся в килограммах. Естественно, что под мобильными устройствами в то время понимались в основном «мобильные компьютеры», проще говоря, ноутбуки.
Пользователи, только начавшие привыкать к понятию «мобильный», сталкивались с самыми первыми проблемами мобильной цифровой жизни. Как это ни странно, первой из таких проблем оказалась сложность модификации мобильного компьютера.
Люди отваливали кучу денег за возможность таскать в сумке тяжеленное чудище с неразличимым экраном, неудобной клавиатурой и 386-м процессором. Естественно, что за свои деньги они хотели хотя бы минимального комфорта. Им не нравилось ковыряться в ноутбуке отвёрткой или таскать его ради этого к специалистам каждый раз, когда требовалось что-то добавить к его конфигурации.
Добавить требовалось часто. Не хватало периферии, а всяких USB тогда не было. Ещё чаще не хватало места на жёстком диске. В то время объёмы винчестеров исчислялись мегабайтами или, в крайнем случае, десятками мегабайт. Неудивительно, что многим этого не хватало. Каждый производитель ноутбуков решал эту проблему по-своему, стандартов не было, но, по идее, большинство решений сводилось к использованию внешних модулей с жёсткими дисками или с флэш-памятью. Разумеется, все они подходили к ноутбукам только соответствующего производителя, что сильно напрягало пользователей. Так долго продолжаться не могло.
Моментом окончания этого бардака и начала эры стандартов флэш-карт принято считать момент основания в 1989 году организации с непроизносимым названием PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). Эта ассоциация объединила более сотни компаний с целью создать международный стандарт карт расширения, и у неё получилось. На тот момент единственным конкурентом PCMCIA была чисто японская JEIDA, однако войны стандартов не получилось. Уже в 1991 году эти организации выпустили новые версии своих стандартов, JEIDA 4.1 и PCMCIA 2.0, которые были полностью идентичны и фактически представляли собой один стандарт, получивший название PC-Card.
В основе стандарта лежала новая архитектура, довольно неоригинально названная PCMCIA (на этот раз это означало «Peripheral Component MicroChannel Interconnect Architecture»). Она предусматривала «горячее» подключение карт расширения, то есть, чтобы воткнуть карту, не требовалось выключать компьютер. Под эту архитектуру выпускались карты в трёх разных форм-факторах: Type I, Type II и Type III. Все три форм-фактора имели одинаковую длину и ширину (85,6х54,0 мм), но разную толщину и разное количество контактов.
Изначально на карты флэш-памяти был рассчитан форм-фактор Type I, имевший один ряд контактов и толщину 3,3 мм. Карты Type I можно было вставлять как в соответствующий слот Type I, так и в слоты остальных форм-факторов, но слот Type I не позволял использовать карты Type II и Type III, поэтому ноутбуки почти не оснащались слотами Type I.
Вне ноутбуков форм-фактор Type I не имел никаких преимуществ перед более толстым (5,0 мм) Type II. Карты обоих форм-факторов замечательно помещались в карман, а имиджевого значения тонкости в те годы ещё не было. Зато Type II имел два ряда контактов и мог поддерживать 32-битные интерфейсы, помимо 16-битных, как у Type I. В результате форм-фактор Type I получил очень небольшое распространение.
По задумке PCMCIA, Type II предназначался для периферийных устройств ввода/вывода, таких, как модемы и сетевые карты, однако в стандарте не было никаких препятствий для использования этого форм-фактора для флэш-карт. Больший размер карты делал возможным больший объём флэш-памяти, что было весьма актуально, ведь у первых PC-Card Type I самым распространённым объёмом был всего один мегабайт. Теоретически 32-битный интерфейс должен был давать выигрыш в скорости чтения/записи, но прошли годы, прежде чем это стало иметь значение. Несколько лет определяющими факторами при выборе стандарта были размер карты и распространённость соответствующих слотов.
Наверняка, разработчики флэш-карт обратили бы своё внимание и на форм-фактор Type III с его толщиной 10,5 мм, но в то время флэш-памяти было слишком трудно конкурировать с жёсткими дисками. Разница в цене поглощала все плюсы от надёжности флэш-памяти и её низкого энергопотребления. Таким образом, Type III остался форм-фактором для съёмных жёстких дисков, как и планировалось изначально в PCMCIA. Исключения были, но их было немного и они относились к области устройств ввода/вывода.
Очень оригинальную конструкцию имел слот для PC-Card Type III. Он одновременно представлял собой пару слотов Type II, расположенных вплотную друг к другу даже без перегородки. Карты Type III могли использовать все четыре ряда контактов, хотя на практике часто обходились двумя. Такая конструкция оказалась настолько удобна, что на долгое время стала стандартным решением почти для всех ноутбуков. Она просуществовала много лет, до тех пор, пока съёмные PCMCIA-диски не были вытеснены более современными решениями.
Слоты PC-Card Type II и Type III
Теперь большинство ноутбуков оснащаются одним слотом Type II и этого хватает. Видимо, ноутбуки со слотами PC-Card Type II будут продаваться до тех пор, пока шина PCI не будет вытеснена более новой PCI-Express, которой соответствует новый стандарт карт расширения – ExpressCard, имеющий свои, не совместимые с PC-Card форм-факторы и интерфейсы.
Форм-факторы PC-Card и ExpressCard
ExpressCard vs. CardBus
Говоря о форм-факторах PC-Card, нельзя не упомянуть о попытке компании Toshiba создать ещё один форм-фактор – Type IV. Его толщина была 16,0 мм. Форм-фактор оказался неудачным и не был востребован никем, кроме Toshiba. В ноутбуках остальных компаний не нашлось места для ещё одного слота, имеющего к тому же такой «немобильный» размер. Type IV быстро вымер, не оставив после себя ничего, кроме названия.
В 1995 году появился новый стандарт, PCMCIA 2.1, основой которого была шина CardBus. Фактически это была 32-разрядная шина PCI с частотой 33 МГц, но адаптированная под форм-фактор PC-Card. CardBus позволяла паре устройств общаться напрямую, не напрягая процессор, что для тех лет было серьёзным плюсом. Новые карты не были совместимы с 16-битными слотами, но особых проблем это не вызвало. Довольно быстро из употребления вышли как 16-битные карты, так и 16-битные слоты. Карты CardBus Type II сохранили актуальность до сих пор и имеют неплохие характеристики, так, объём памяти в 16 Гб и скорость чтения в 133Х (20 МБ/с) сейчас никого не удивляют. Правда, миниатюрнее эти карты не стали.
Положив начало массовой индустрии карт памяти, PC-Card также положили начало нескольким основным тенденциям, существующим в этой индустрии до сих пор. Так, в области съёмных носителей данных и в наши дни не прекращается конкуренция между флэш-памятью и жёсткими дисками. Все эти годы на стороне последних единственный плюс – более низкая стоимость единицы памяти. Остальные плюсы ещё в 1991 году были на стороне флэш-памяти, которая не имеет движущихся частей. Флэш-память значительно менее чувствительна к сотрясениям и вибрациям, может работать в большем диапазоне температур и влажностей и потребляет значительно меньше энергии, чем жёсткие диски. Уже на примере PC-Card было понятно, что флэш предпочтительнее, и дело только в цене. С тех пор разработчики флэш-памяти постоянно работают над её удешевлением, однако это не приводит их к окончательной победе, так как разработчики жёстких дисков тоже трудятся не впустую. Эта борьба продолжается до сих пор, и, вероятно, продлится ещё некоторое время. Вполне возможно, что победитель в этом противостоянии так и не определится, так как его участники разойдутся по разным «весовым категориям»: флэш-карты начнут бесспорно лидировать по миниатюрности, а жёсткие диски – по скорости.
Также одновременно с PC-Card появилась тенденция реализовывать карты памяти и съёмные устройства ввода/вывода в одинаковом формате. Такой подход имел довольно своеобразные последствия. Несколько стандартов карт памяти, не отвечающих современным требованиям по миниатюрности, остались достаточно распространёнными, так как в тех же форм-факторах было реализовано достаточно много всего, кроме памяти. В миниатюрные карты памяти устройств ввода/вывода не запихнуть. Даже если это получится технически, пользоваться такими устройствами будет неудобно. Таким образом, старые стандарты продолжают жить. Соответствующими слотами оснащено достаточно много мобильных устройств. В частности, по этой причине до сих пор не вымерли сами PC-Card. Некоторые виды слотов даже имеют шанс стать стандартными разъёмами для подключения периферии к мобильным устройствам.
И в заключение стоит отметить ещё одну тенденцию, первым примером которой были PC-Card. Речь идёт о практике использования карт меньшего размера в слотах для карт большего размера. Первым примером были три форм-фактора PC-Card, однако на этом дело не остановилось. Ещё в начале 90-х была очевидна идея, что даже карту с меньшей длиной и шириной можно подключить через слот PC-Card, используя специальный адаптер, а при одинаковом интерфейсе – простой переходник. Так, в наши дни существуют PC-Card-адаптеры под все распространённые стандарты карт памяти.
PC-Card-адаптер для карт CompactFlash
В качестве дополнительной памяти для ноутбуков карты, требующие специальный адаптер, были малоинтересны, ведь с ними было больше возни, да и на цену компактность влияла очень заметно. Однако для таких карт нашлось новое применение – переноска данных. Сети были развиты слабо, дискеты утомляли своей ненадёжностью, да и не в каждый карман помещались. Возникла потребность в компактных «немеханических дискетах», в ответ на которую появилось несколько новых стандартов карт памяти. Фактически в цифровом мире появилась новая область, заслуживающая отдельного рассмотрения.
Привет, Гиктаймс! Все мы, в той или иной степени, пользуемся цифровой техникой, но далеко не каждый из нас задумывается о том, благодаря чему эта техника работает именно так, а не иначе. В этой статье я расскажу о неотъемлемой части практически любого устройства – о флеш-памяти. Этот компонент используется везде, где только можно: мы сталкиваемся с флеш-памятью сотни раз на день, сами о том не догадываясь. Флеш-память применяется как в портативных гаджетах (ноутбуки, смартфоны, плееры, часы), так и в стационарной электронике (телевизоры, ПК, мониторы и даже стиральные машины). Но если спросить обычного человека о флеш-памяти, первым делом он назовет самые очевидные вещи: SD- и microSD-карты памяти, флешки и тому подобные вещи. На самом деле, она является конкурентом традиционных жестких дисков (HDD), и полноценные твердотельные накопители на ее основе (SSD) появились относительно недавно – во второй половине 90-х годов (да и то, до конца 2000-х их вытесняли вышеупомянутые жесткие диски на магнитных пластинах, а массовую популярность SSD приобрели и вовсе, только в 2012 году.
Secure Digital Memory Card
Основной формат, который используется в подавляющем большинстве портативной электроники, появился в 1999 году. Над стандартом корпели Panasonic, SanDisk и Toshiba, за основу был взят MultiMedia Card. Важным новшеством стала защита данных по специальному протоколу. Кроме того, на карту добавлен ползунок – если потянуть его вниз, данные нельзя будет ни удалить, ни записать.
В дальнейшем появились более компактные miniSD (20x21,5x1,4 мм) и microSD (11x15x1). Последняя, кстати, изначально называлась TransFlash, но имя не прижилось. Ради удобства пользования к этим картам выпускаются адаптеры, что позволяет использовать их в устройствах с полноразмерными SD-слотами. Некоторые характеристики у miniSD и microSD одинаковые (максимально возможная скорость передачи – 832 МБ/с), но microSD опережает miniSD во всем остальном, включая тактовую частоту обмена – 208 МГц против 50 МГц. В то время как карта стандарта miniSDHC может иметь максимум 16 ГБ емкости, у microSDHC это значение равняется 32 ГБ, а microSDXC потенциально способна вместить 512 ГБ. При этом microSD меньше в полтора раза.
Объем и скорость записи росли от одного поколения к другому. Сейчас в самых быстрых картах SD скорость записи превышает 30 МБ/с. Максимально возможный объем – 2 ТБ.
Вместо заключения
Успех флэш-карты, помимо характеристик, зависит от ее поддержки различными устройствами. Формат, с которым работает пяток производителей, наверняка будет обречен, если только его технические данные не окажутся более чем превосходными. Будущее наверняка за SD-картами. По крайней мере, сейчас альтернативы и близко не видно. CF, безусловно, отличный, но очень уж специфический – кроме фотографов (причем профессиональных) он, по большому счету, никому и не нужен. Так что ждем дальнейшего наращивания скорости и объемов SD.
Спасибо за внимание и оставайтесь с Kingston на Гиктаймс!
Для получения дополнительной информации о продукции Kingston и HyperX обращайтесь на официальный сайт компании. В выборе своего комплекта HyperX поможет страничка с наглядным пособием.
Тема хранения информации была актуальна во все времена — начиная с рассвета человеческой цивилизации и по сей день. Свой авторский взгляд на историю средств хранения предлагает Джереми Кук, публикующий свои статьи на сайте EETimes.
В продолжение темы об эволюции цифровой памяти я подготовил что-то вроде слайд-шоу, иллюстрирующего этот прогресс. Полный обзор истории памяти – занятие слишком утомительное, поэтому я выбрал список того, что считаю в ней основным. Приглашаю всех высказывать свое мнение о подборке в комментариях.
Письменность
Источник: Университет Чикаго
Еще не электронная и даже не механическая, письменность сама по себе была невероятным открытием. Она позволила не только общаться людям, находящимся в разных местах, но и передавать знания из поколения в поколение. Согласно исследованиям университета Чикаго, письменность появилась около 3500 до н.э. и это событие стало «началом информационной революции». По-моему, лучше и не скажешь.
Перфокарты
Иллюстрация в журнале Scientific American от 30 августа 1890 г. Источник: Wikipedia
Перфокарты громко заявили о себе при переписи населения США 1890 года; машина, изобретенная Германом Холлеритом, обработала ее результаты в течение года – людям понадобилось бы на это в 10 раз больше времени. Идею для устройства подсказали кондукторы в поездах, компостировавшие билеты пассажиров; большое влияние оказали также машины французского ткача Жозефа-Мари Жаккарда, использовавшие перфоленту для управления ткацким процессом.
Триггер
Схема триггера из патента Екклеса и Джордана, 1918 г. Источник: Wikipedia
Триггер, изобретенный в 1918 году, дает нам подсказку, как работает современная компьютерная память. Эти старомодные громоздкие устройства, способные сохранять и изменять свое состояние, зависящее от внешнего электрического сигнала, принципиально не так далеки от того, как компьютеры работают сейчас.
MT4C1024 — интегрированный DRAM модуль производства Micron Technology. Источник: Wikipedia
DRAM (Dynamic random access memory, Динамическая память с произвольным доступом), изобретенная в 1966 году (не путать с древней монетой!), использовала конденсаторы для хранения информации. Заряженный конденсатор представлял собой единицу, разряженный – ноль. Упоминавшийся в названии термин «динамический» означал не функциональную особенность, а свойство конденсаторов со временем терять свой заряд, что вызывало необходимость в перезарядке.
SDRAM
Source: Royan/Wikipedia commons
SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory, Синхронная динамическая память с произвольным доступом) имела ограниченное применение еще в 70-х, однако заявила о себе широко только в 1993. Ранее RAM изменяла свое состояние так быстро, как было возможно, чтобы принять данные, синхронная же DRAM использовала тактовый генератор компьютера для настройки процесса хранения. Это позволило разделить данные на отдельные банки для синхронного исполнения нескольких операций с памятью одновременно.
EPROM
Первый EPROM Intel, 1971 г. Источник: Wikipedia
Дов Фроман разработал стираемую программируемую память только для чтения (EPROM, Erasable Programmable Read Only Memory) в 1971 году в Intel. Она энергонезависима, то есть содержимое памяти не уничтожается при потере питания. Эти чипы программируются с помощью электрического тока, информация стирается путем облучения ультрафиолетовым светом.
Дисковод
EEPROM
Источник: Amit Bhawani
Электрически стираемая программируемая память только для чтения (EPROM, Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) появилась в 1978 году. Ее преимуществом по сравнению с EPROM стала возможность программирования и стирания данных во время использования. Имелось и одно существенное ограничение – в количестве циклов перепрограммирования. Однако в современных чипах количество циклов чтения-записи было значительно увеличено.
Жесткий диск
Источник: Ian Wilson/Wikipedia
Seagate произвел свой первый 5-дюймовый жесткий диск в 1980 году. С этого времени компоненты памяти начинают напоминать те, которые мы имеем сейчас, однако есть и нюансы. Скажем, в том же году IBM выпустила первый винчестер емкостью 1 Гб – он весил 550 кг.
Аудио CD
Флеш память
Чип слева — флеш память, справа — контроллер. Источник: Wikimedia Commons
Флеш память была изобретена в 80-х и представлена публике в 1988. Технически представляя собой разновидность EEPROM, флеш память существенно превосходит предшественников по скорости. Были разработаны две разновидности, основанные на логических вентилях NAND и NOR соответственно. Технология эксплуатируется по сегодняшний день, одним из наиболее ее распространенных примеров являются карты памяти Compact Flash.
DDR SDRAM
Источник: Toshiba
JDEC опубликовала стандарт UFS (Universal Flash Storage, Универсальный флеш-накопитель) в 2012 году и обновила его в сентябре 2013. В дополнение в функциям энергосбережения, эти чипы обеспечат дуплексную пропускную способность данных 300 Мбит/с. Будет интересно посмотреть, как этот тип памяти будет развиваться в будущем.
Трехмерная память
1 ТБ USB-носитель
Источник: HardwareZone
Как я уже отмечал ранее, Kingston в 2013 году выпустил терабайтный USB-носитель. До сих пор поражаюсь плотности данных в этом устройстве размером в несколько сантиметров.
Удивительно, как далеко зашел прогресс в области памяти. Неужели и в дальнейшем мы будем наблюдать столь гигантские прорывы?
Теперь следить за новостями, участвовать в конкурсах, получать информацию о новинках вы можете в наших группах в соцсетях!
Карты памяти – широко распространенная техника развития памяти, используемая при ведении конспектов и подготовке к экзаменам, особенно по предметам, содержащим разнообразную и сложную информацию – математика, история, химия и т.д., где использование других методов, например метода тезисного конспектирования, затруднено из-за более широких логических последовательностей, рассуждений и взаимосвязей.
Метод составления карты памяти позволяет представить всю проблему целиком на одном листе, что является несомненным преимуществом. Он способствует лучшему пониманию материала, облегчает запоминание, развивает творческие способности, и как следствие, успеваемость.
Карта памяти позволяет:
- быстрее и легче запоминать новую информацию;
- воспроизводить информацию целиком или ее часть по истечении времени;
- устанавливать ключевые моменты;
- лучше улавливать взаимосвязи между объектами;
- вспоминать детали, связанные с ключевыми моментами;
- оценивать информацию с разных точек зрения;
- улучшает усвоение абстрактного материала;
- углубляет понимание.
Miniature Card
Формат был разработан компанией Intel в 1995 году в противовес CompactFlash. Название стандарта – чистая уловка. На самом деле Miniature Card, она же MiniCard, оказалась еще больше, чем CF. Стандарт поддерживался Intel, AMD, Fujitsu, Sharp Electronics, но ему это не сильно помогло. Преимуществ перед CompactFlash у него не оказалось, и стандарт не получил должного развития. Карта работала под напряжением 3,3V либо 5V и была оснащена 60-пинновым коннектором.
CompactFlash
Стандарт появился в далеком 1994 году. Уже более двадцати лет ему отдают предпочтение многие профессиональные фотографы и операторы. Дело в том, что CF обладает лучшими скоростными характеристиками. Кроме того, формат еще и вместительный – например, существуют карты на 512 ГБ. Скорость записи воодушевляет: до 167 МБ/с в шестом поколении CF, которое появилось в 2010 году.
В CompactFlash используется разъем с 50 штырьками. Поскольку карта считается преемницей формата PC Card, при помощи пассивного адаптера ее можно поставить в разъем PCMCIA Type II. Таким же способом она подключается к интерфейсу IDE, а взяв активный адаптер, CF подружится с SATA, USB и FireWire.
Следующая генерация получила название CFast, и она несовместима с обычным CompactFlash. Формат использует стандартный 7-пиновый интерфейс SATA, при помощи переходника его вполне можно использовать в качестве накопителя для компьютера. Но разъем для питания отличается от SATA – он здесь 17-пиновый. Скорость чтения достигает 510 МБ/с, уже существуют модели емкостью 512 ГБ.
Стандарт CF, казалось бы, хорош всем: фантастически быстрый, поддерживает большие объемы. Но есть и серьезный недостаток – формат физически крупный (43х36х3,3 мм у Type I и 43х36х5 мм в Type II). Производителям техники нужно выделять много места под карту памяти CF, в то время как существуют и куда более компактные варианты, вроде популярного SD. В результате CompactFlash остается уделом профессиональной фото и видеосъемки, где можно хоть несколько минут не убирать палец с кнопки спуска при скоростной съемке, и буфер камеры не переполнится. Для остальных задач с головой достаточно SD.
xD-Picture Card
Достаточно специфичный и неактуальный формат, представлен компаниями Olympus и Fujifilm в 2002 году. Особенность заключается в том, что карта не имеет контроллера памяти. Выходы подключены прямо к контактам на самой xD-Picture Card. Как таковых преимуществ это решение не принесло – да, карта получилась компактной, но и минусы у нее серьезные.
Во-первых, максимально возможный объем – всего 2 ГБ. Сейчас этого откровенно мало. Хотя у разработчиков формата были планы по развитию своего интерфейса: так, с 2005 года начался выпуск карт с индексом М, где теоретический объем был увеличен до 8 ГБ. Во-вторых, скорость чтения звезд с неба не хватает – около 8,5 МБ/с. Наконец, еще один недостаток кроется в высокой стоимости карт по сравнению с SD. Смысла в xD-Picture Card теперь нет никакого. И Olympus, и Fujifilm переходят на стандарт SD.
Карта фактически представляла собой микросхему и, гипотетически, могла стать своеобразным загрузочным диском для устройства, спасая гаджет при некорректном обновлении прошивки или при выходе из строя внутренней памяти. Но на практике это не проверялось.
MultiMediaCard
В 1997 году компании Siemens и SanDisk явили миру новый формат флеш-карт под названием MMC. Преимущество стандарта – широкая распространенность. В свое время MMC поддерживали многие устройства, но в дальнейшем формат проиграл появившемуся Secure Digital (SD), который и был создан на основе MMC. Со временем появились другие разновидности формата: RS-MMC, MMCplus, MMCmobile и MMCmicro. RS-MMC появилась в 2004 году, карта предназначалась для мобильных устройств Nokia и Siemens. Она могла работать не только на стандартном напряжении в 3,3V, но и на пониженном – 1,8V. MMCplus и MMCmobile появились для конкуренции с набиравшими все большую популярность SD-картами. Оба новых формата выделялись быстрой частотой: 52 МГц, что превышало стандартный показатель MMC (20 МГц) и даже microSD (50 МГц).
Характеристики чтения и записи весьма неплохи: 52 МБ/с для обоих показателей. Сам же MMC-формат в 2008 году эволюционировал до eMMC, используемом в модулях памяти печатных плат.
MMC-формат хорош малыми габаритами – по сравнению с ней CF-карта кажется громадиной. Накопители также могут работать со слотами под SD. При этом обратной совместимости нет: карты SD немного толще MMC, и просто не входят в соответствующий разъем (по крайней мере, без молотка). В целом же MMC был хорош всем, пока не появился SD, превосходящий его по каждому показателю.
Первые успехи
Итак, начало было положено. Но недостатком нового изобретения была чересчур маленькая емкость. Впрочем, у EPROM были и преимущества – высокая скорость и устойчивость к механическим повреждениям.
Следующее крупное продвижение в области развития флеш-памяти было совершено Довом Фроманом из компании Intel. Изучая повреждения вышедших из строя микросхем, он изобрел новый стандарт памяти EPROM. В новинке для сохранения информации использовалось особое движение электронов по чипу, а для стирания данных – мощное ультрафиолетовое излучение. Память EPROM можно встретить в микросхемах BIOS на компьютерах начала IT-эпохи, например, на популярном в те годы на Западе ZX Spectrum, более известном в СНГ под именами Поиск или Magic.
Парни из Intel решили не останавливаться на достигнутом, и в 1978 от лица инженера Джорджа Перлегоса компания представила микросхему Intel 2816, схожую по характеристикам с EPROM, но благодаря тонкому слою изоляции «2816-я» могла стирать информацию и без помощи ультрафиолетовых лучей. Данная архитектура получила имя EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-only Memory). Но у нее была одна весьма значительная проблема: из-за сложностей с реализацией правильной подачи тока на столь тонкий слой диэлектрика, EEPROM была лишена возможности перезаписи (проще говоря, она была «одноразовой»).
В итоге разработчики приняли решение о создании двух типов микросхем на основе EEPROM: первая из них обладала большой емкостью, но не могла быть перезаписана, а вторая была перезаписываемой, но вмещала меньше информации.
Решение этой проблемы нашел инженер Фудзио Масуока из компании Toshiba. Его коллеге процесс стирания данных показался похожим на фотовспышку – именно так и появилось название flash-memory. Инновацию представили публике в 1984 году, в 1988 Intel представила первые коммерческие образцы памяти NOR-flash, и в 1989 году Toshiba анонсировала привычную нам NAND-память.
Сохраняющие информацию микросхемы, получили название Single-Level-Cell (SLC). Наряду с SLC появились альтернативные микросхемы, вмещающие 2 бита информации – Multi-Level-Cell. MLC-чипы получались более дешевыми в производстве, но работали медленно, и были недолговечны. В последние годы появилась eMLC-память (Enterprise Class MLC), способная противопоставить MLC-чипам более высокую скорость чтения и записи, а также увеличенный срок работы. По соотношению цена/качество современные варианты eMLC лишь незначительно уступают SLC, но стоят при этом вдвое дешевле. Если помните, в прошлом году мы подробно рассказывали об устройстве микросхем.
Если говорить о степени развития тех или иных вариантов использования флеш-памяти, то SSD –диски уже имеют намеченный путь развития и довольно быстро дойдут до совершенных характеристик. Куда более интересно обстоят дела с картами памяти: хотя они и не являются «отстающими», потенциал для наращивания скорости и емкости в них заложен более внушительный. Чтобы понять, почему так происходит, расскажем о появлении наиболее распространенных форматов съемных флеш-накопителей.
PC Card
PC Card можно считать прародителем карт памяти – благодаря этому формату флеш-накопители появились в привычном нам виде. Формат изначально назывался PCMCIA, но из-за сложной аббревиатуры ему дали более простое имя PC Card. Гигантские по своему размеру (85,6х54 мм) карты обладали внушительной на тот момент емкостью в 1-4 МБ и служили для расширения памяти в компьютерах, а также использовались для придания им дополнительного функционала в виде различных модемов, сетевых карт и прочей периферии. Существовало три разновидности PC Card – Type I, Type II и Type III. Первая линейка использовалась как раз для расширения памяти, а через остальные могли подключаться дополнительные устройства.
Карты формата Type I оснащались 16-разрядным интерфейсом и предназначались сугубо для дополнительного пространства под хранение файлов. Type-II мог иметь не только 16, но и 32-разрядный выход, контакты располагались в два ряда. Через этот вид PC Card можно подключать периферийные устройства. Type-III получился еще более универсальным: толщина 10,5 мм сделали возможным подключение стандартных внешних интерфейсов, вроде телефонного разъема для карты-модема.
Memory Stick
Формат разработан Sony для использования в своих же устройствах: телефонах, фото и видеокамерах, игровых приставках PlayStation Portable. Первое поколение представили в 1998 году, максимальная емкость карты составляла 128 МБ. Спустя восемь лет появилась разработанная с компанией SanDisk карта Memory Stick PRO, которая могла вмещать до 32 ГБ. Также в 2006 году была представлена компактная Memory Stick Micro (имеет индекс М2) с такими же показателями скорости чтения, что и у оригинальной карты – 14,4 МБ/с.
От ревизии к ревизии Sony изменяла габариты карт – всего Memory Stick получила четыре разных размера, от 50х21,5х2,8 у обычной Memory Stick и до 31х20х1,6 у Memory Stick PRO Duo и ее разновидностей. Версии PRO Duo и PRO Duo Mark 2 получились шустрее предшественников, скорость чтения достигала 20 МБ/с, а скорость записи – 4 МБ/с.
Последняя версия накопителя носит длинное название Memory Stick PRO-HG Duo HX, максимальный объем которой равняется 32 ГБ. На фоне прошлых версий карта выделялась скоростью чтения – 50 МБ/с. Сейчас MS-карточки практически не используются, за исключением разве что старых устройств от Sony. Стандарт, по большому счету, не имеет серьезных минусов, но ограниченность применения не сыграли на руку Memory Stick. К тому же при равных емкостях эти карты обходились дороже, чем накопители других форматов.
Как составлять карту памяти
Подготовьте необходимые материалы – лист бумаги и ручки STABILO point 88 разных цветов.
- В центре листа нарисуйте и подпишите картинку, которая отображала бы ключевую тему или предмет карты памяти.
- Нарисуйте расходящиеся от центральной картинки линии, используя ручки разного цвета. Эти линии обозначают основные признаки обсуждаемого предмета.
- Охарактеризуйте эти признаки с помощью ключевых слов или рисунков. Ключевые слова тренируют память, а рисунки концентрируют и развивают внимание. Оставьте место для добавления деталей.
- Нарисуйте следующие более тонкие линии, выходящие из основных. Подпишите каждую из них, чтобы описать содержание признаков.
- Продолжайте процесс, переходя к все более мелким подтемам.
- С помощью разных цветов и рисунков дополните карту памяти для легкого запоминания и тренировки памяти.
- Используйте стрелки и линии для объединения различных идей.
Совет: Пишите разборчиво, ЗАГЛАВНЫМИ буквами, важные идеи записывайте более крупным шрифтом, подчеркивайте слова и используйте жирный шрифт. Лист бумаги располагайте горизонтально. При составлении карты памяти придавайте ей личностный характер и проявляйте творческую фантазию.
Важно: при создании карты памяти необходимо использовать не менее 4-х различных цветов.
Ее можно с успехом использовать не только на лекциях, но и во время самостоятельной работы с различными источниками информации.
Главную роль при составлении карты памяти играют два момента:
1. Цвет
Использование цвета в процессе обучения значительно облегчает усвоение информации. Яркий цвет позволяет выделить нужные моменты, привлекая к ним внимание, включает творческое мышление и помогает мозгу быстро отсортировать и найти самую актуальную информацию на странице. Например, выделение цветом важных моментов увеличивает внимание на 80%, а желтый цвет стимулирует мозговую деятельность.
2. Образы
Связывание содержания текста с возникающими образами помогает лучше понять сам текст. Как показывают исследования, в 83% случаев обучение происходит визуально. Когда мы мыслим образами, нам проще что-либо запомнить, так как мы ассоциируем наши мысли с осязаемыми формами. Например, когда кто-либо говорит «дом», мы представляем себе не написанное слово «дом», а в нашем воображении возникает образ дома. И чем больше мы устанавливаем связь между понятиями и образами, тем легче и быстрее они запоминаются.
SmartMedia
Формат выпущен в 1995 году компанией Toshiba, первое время он носил имя SSFDC (Solid State Floppy Disk Card). Эти карты давно не используются, найти в продаже накопители сегодня уже практически невозможно. Да и максимальный объем у них – всего 128 МБ. Существовали планы по релизу карты на 256 МБ, но в продаже она так и не появилась. Скорость чтения не превышала 2 МБ/с. Зато разработка Toshiba могла похвастаться рекордной малой толщиной – 0.76 мм. Даже у microSD этот показатель равен 1 мм. Интересно, что другие стандарты создавались преимущественно для использования в камерах и прочих переносных устройствах, а SmartMedia позиционировался как замена дискетам. Карты выходили в двух вариантах в зависимости от рабочего напряжения: 3,3V и 5V. Без электропитания информация будет храниться на карте в течение примерно десяти лет. Показатель зависит от качества использованных материалов, но обычно у всех типов карт он не превышает этого срока.
Карта не имеет контроллера памяти. Такое решение сделало SmartMedia более дешевым, но лишало совместимости со старыми устройствами – порой нужно было обновлять прошивки, чтобы появлялась поддержка более емких флеш-накопителей. В дальнейшем на рынке появился еще один формат карточек без контроллера памяти – xD-Picture Card. Значительных успехов он тоже не добился.
Как все начиналось
Старожили Хабра наверняка помнят познавательный материал о зарождении SSD и флеш-памяти. Но если «твердотельники» были изобретены на рубеже веков, то обычная флеш-память родилась гораздо раньше, чем могли бы подумать многие из вас. Еще в середине 20 века в одном из подразделений компании American Bosch Arma ученый-баллистик Вэн Цинг Чоу задался целью улучшить блоки памяти координат бортового компьютера ракетной системы Atlas E/F. Но и тогда, появившаяся на свет технология оставалась засекреченной в течение нескольких лет, так как данная организация работала на правительство США, а существование системы Atlas не подвергалось широкой огласке. Но прошло немного времени, и большинство разработок компании были рассекречены, а вместе с ней и технология, которую разработал Вэн Цинг Чоу – она получила название PROM (programmable read only memory).
Принцип работы PROM был довольно прост: память представляла собой координатную сетку, в узлах (пересечениях) которой проводники были замкнуты специальной перемычкой. В тот момент, когда нужно было определять состояние (значение) ячейки с определенными координатами, достаточно было узнать, есть ли ток в пересечении нужных проводников.
SD-карты
Шел 1999 год, когда компании SanDisk, Toshiba и Matsushita (ныне известная как Panasonic) скооперировались и приняли решение о создании нового единого стандарта карт памяти, который получил название SD, или Secure Digital. Именно на слове Secure (безопасный) делался основной акцент в имени нового стандарта – карточки получили поддержку DRM или, проще говоря, с их появлением стала возможна цифровая защита авторских прав. Уже в первый год своего существования объединения трех вышеуказанных компаний, они создали организацию SD Association, в которую один за одним подтянулись новые члены, среди которых были и такие гиганты, как Intel, Kingston, Apple, AMD, Canon, Nikon, Samsung, Hewlett-Packard и многие другие. Максимальная емкость первых моделей SD-карточек была равна всего лишь 2 ГБ, но уже совсем скоро появились варианты на 4 ГБ, хоть их и было тяжело встретить в продаже.
На первых порах этого размера было вполне достаточно, но цифровая индустрия не стояла на месте, объемы контента росли семимильными шагами, и в определенный момент пользователи начали ощущать явную нехватку свободного пространства. Поэтому в 2006 году было представлено второе поколение SD-накопителей, получившее название SDHC (Secure Digital High Capacity, или SD-карты с высокою емкостью); их максимальный объем вырос до 32ГБ. У этого формата был лишь один серьезный недостаток – отсутствие обратной совместимости, то есть они «не дружили» со старыми кард-ридерами. Но опять же, время шло, запросы пользователей росли, и нарастала необходимостью в накопителях большей емкости. Таким образом появились SD-карты версии 3.01, или SDXC – Secure Digital eXtended Capacity. Новинка актуальна по сей день, и может похвастаться номинально возможным объемом в 2 терабайта, которых уж точно хватит надолго.
Продолжение следует
Историю карт памяти невозможно представить в виде прямой времени – это сложная запутанная схема. Одни форматы приживались и начинали развиваться, другие оказывались никому не нужны. В следующей части статьи мы поговорим о более экзотических форматах памяти и о причинах их непопулярности.
Спасибо за внимание и оставайтесь с Kingston на Гиктаймс!
Для получения дополнительной информации о продукции Kingston и HyperX обращайтесь на официальный сайт компании. В выборе своего комплекта HyperX поможет страничка с наглядным пособием.
Привет, Гиктаймс! В прошлый раз шла речь об истории создания и развития флеш-памяти. На этот раз предлагаю углубиться в детали эволюции самых распространенных устройств на основе пресловутой флеш-памяти – карт памяти. Кроме широко распространенных стандартов существуют и довольно специфические: какие-то покоятся на задворках истории, в то время как остальные все еще выпускаются, несмотря на солидный возраст. Почему одни дожили до наших дней, а другие и пары лет не выдержали, читайте под катом.
microSD: навстречу мобильной стихии
В 2000-х годах вслед за бурным развитием мобильных технологий пришла потребность в большем количестве памяти. По аналогии с компьютерным миром, в мобильных гаджетах и прочих портативных девайсах (от GPS-навигатора до наушников) стали использоваться microSD-карты. Этот формат популярен и сегодня, а его характеристики при в 4 раза меньшем физическом размере, чем у SD-накопителей, ничем не хуже аналогичных показателей взрослых карточек памяти. Также проводя параллели с SD-картами существуют microSDHC- и microSDXC-форматы, предлагающие аналогичные объемы вмещаемой информации.
На заре становления мобильной эпохи достаточно часто можно было встретить и следующие не пользующиеся сегодня особым спросом форматы: Compact Flash (1994, отличался самой высокой на тот момент скоростью передачи данных – до 90 МБ/с), Memory Stick (1998, максимальный объем был равен 128 МБ), Memory Stick Pro (анонсирован в 2003м, максимальный объем до 4 ГБ, Memory Stick Duo (2003, первые карты были равны половине обычных MS), Memory Stick Pro Duo (2006, карты достигали объема в 32 ГБ), Memory Stick HG-Duo (2008, формат стал последней итерацией MS Duo-карт).
Часть 1. Эпоха ноутбуков
История карт памяти началась примерно в 1989 году. По большому счёту, история интенсивного развития мобильных устройств началась тогда же.
Это было тяжёлое время для мобильной индустрии. «Тяжёлое» в буквальном смысле – вес мобильных устройств измерялся в килограммах. Естественно, что под мобильными устройствами в то время понимались в основном «мобильные компьютеры», проще говоря, ноутбуки.
Пользователи, только начавшие привыкать к понятию «мобильный», сталкивались с самыми первыми проблемами мобильной цифровой жизни. Как это ни странно, первой из таких проблем оказалась сложность модификации мобильного компьютера.
Люди отваливали кучу денег за возможность таскать в сумке тяжеленное чудище с неразличимым экраном, неудобной клавиатурой и 386-м процессором. Естественно, что за свои деньги они хотели хотя бы минимального комфорта. Им не нравилось ковыряться в ноутбуке отвёрткой или таскать его ради этого к специалистам каждый раз, когда требовалось что-то добавить к его конфигурации.
Добавить требовалось часто. Не хватало периферии, а всяких USB тогда не было. Ещё чаще не хватало места на жёстком диске. В то время объёмы винчестеров исчислялись мегабайтами или, в крайнем случае, десятками мегабайт. Неудивительно, что многим этого не хватало. Каждый производитель ноутбуков решал эту проблему по-своему, стандартов не было, но, по идее, большинство решений сводилось к использованию внешних модулей с жёсткими дисками или с флэш-памятью. Разумеется, все они подходили к ноутбукам только соответствующего производителя, что сильно напрягало пользователей. Так долго продолжаться не могло.
Моментом окончания этого бардака и начала эры стандартов флэш-карт принято считать момент основания в 1989 году организации с непроизносимым названием PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). Эта ассоциация объединила более сотни компаний с целью создать международный стандарт карт расширения, и у неё получилось. На тот момент единственным конкурентом PCMCIA была чисто японская JEIDA, однако войны стандартов не получилось. Уже в 1991 году эти организации выпустили новые версии своих стандартов, JEIDA 4.1 и PCMCIA 2.0, которые были полностью идентичны и фактически представляли собой один стандарт, получивший название PC-Card.
В основе стандарта лежала новая архитектура, довольно неоригинально названная PCMCIA (на этот раз это означало «Peripheral Component MicroChannel Interconnect Architecture»). Она предусматривала «горячее» подключение карт расширения, то есть, чтобы воткнуть карту, не требовалось выключать компьютер. Под эту архитектуру выпускались карты в трёх разных форм-факторах: Type I, Type II и Type III. Все три форм-фактора имели одинаковую длину и ширину (85,6х54,0 мм), но разную толщину и разное количество контактов.
Изначально на карты флэш-памяти был рассчитан форм-фактор Type I, имевший один ряд контактов и толщину 3,3 мм. Карты Type I можно было вставлять как в соответствующий слот Type I, так и в слоты остальных форм-факторов, но слот Type I не позволял использовать карты Type II и Type III, поэтому ноутбуки почти не оснащались слотами Type I.
Вне ноутбуков форм-фактор Type I не имел никаких преимуществ перед более толстым (5,0 мм) Type II. Карты обоих форм-факторов замечательно помещались в карман, а имиджевого значения тонкости в те годы ещё не было. Зато Type II имел два ряда контактов и мог поддерживать 32-битные интерфейсы, помимо 16-битных, как у Type I. В результате форм-фактор Type I получил очень небольшое распространение.
По задумке PCMCIA, Type II предназначался для периферийных устройств ввода/вывода, таких, как модемы и сетевые карты, однако в стандарте не было никаких препятствий для использования этого форм-фактора для флэш-карт. Больший размер карты делал возможным больший объём флэш-памяти, что было весьма актуально, ведь у первых PC-Card Type I самым распространённым объёмом был всего один мегабайт. Теоретически 32-битный интерфейс должен был давать выигрыш в скорости чтения/записи, но прошли годы, прежде чем это стало иметь значение. Несколько лет определяющими факторами при выборе стандарта были размер карты и распространённость соответствующих слотов.
Наверняка, разработчики флэш-карт обратили бы своё внимание и на форм-фактор Type III с его толщиной 10,5 мм, но в то время флэш-памяти было слишком трудно конкурировать с жёсткими дисками. Разница в цене поглощала все плюсы от надёжности флэш-памяти и её низкого энергопотребления. Таким образом, Type III остался форм-фактором для съёмных жёстких дисков, как и планировалось изначально в PCMCIA. Исключения были, но их было немного и они относились к области устройств ввода/вывода.
Очень оригинальную конструкцию имел слот для PC-Card Type III. Он одновременно представлял собой пару слотов Type II, расположенных вплотную друг к другу даже без перегородки. Карты Type III могли использовать все четыре ряда контактов, хотя на практике часто обходились двумя. Такая конструкция оказалась настолько удобна, что на долгое время стала стандартным решением почти для всех ноутбуков. Она просуществовала много лет, до тех пор, пока съёмные PCMCIA-диски не были вытеснены более современными решениями.
Слоты PC-Card Type II и Type III
Теперь большинство ноутбуков оснащаются одним слотом Type II и этого хватает. Видимо, ноутбуки со слотами PC-Card Type II будут продаваться до тех пор, пока шина PCI не будет вытеснена более новой PCI-Express, которой соответствует новый стандарт карт расширения – ExpressCard, имеющий свои, не совместимые с PC-Card форм-факторы и интерфейсы.
Форм-факторы PC-Card и ExpressCard
ExpressCard vs. CardBus
Говоря о форм-факторах PC-Card, нельзя не упомянуть о попытке компании Toshiba создать ещё один форм-фактор – Type IV. Его толщина была 16,0 мм. Форм-фактор оказался неудачным и не был востребован никем, кроме Toshiba. В ноутбуках остальных компаний не нашлось места для ещё одного слота, имеющего к тому же такой «немобильный» размер. Type IV быстро вымер, не оставив после себя ничего, кроме названия.
В 1995 году появился новый стандарт, PCMCIA 2.1, основой которого была шина CardBus. Фактически это была 32-разрядная шина PCI с частотой 33 МГц, но адаптированная под форм-фактор PC-Card. CardBus позволяла паре устройств общаться напрямую, не напрягая процессор, что для тех лет было серьёзным плюсом. Новые карты не были совместимы с 16-битными слотами, но особых проблем это не вызвало. Довольно быстро из употребления вышли как 16-битные карты, так и 16-битные слоты. Карты CardBus Type II сохранили актуальность до сих пор и имеют неплохие характеристики, так, объём памяти в 16 Гб и скорость чтения в 133Х (20 МБ/с) сейчас никого не удивляют. Правда, миниатюрнее эти карты не стали.
Положив начало массовой индустрии карт памяти, PC-Card также положили начало нескольким основным тенденциям, существующим в этой индустрии до сих пор. Так, в области съёмных носителей данных и в наши дни не прекращается конкуренция между флэш-памятью и жёсткими дисками. Все эти годы на стороне последних единственный плюс – более низкая стоимость единицы памяти. Остальные плюсы ещё в 1991 году были на стороне флэш-памяти, которая не имеет движущихся частей. Флэш-память значительно менее чувствительна к сотрясениям и вибрациям, может работать в большем диапазоне температур и влажностей и потребляет значительно меньше энергии, чем жёсткие диски. Уже на примере PC-Card было понятно, что флэш предпочтительнее, и дело только в цене. С тех пор разработчики флэш-памяти постоянно работают над её удешевлением, однако это не приводит их к окончательной победе, так как разработчики жёстких дисков тоже трудятся не впустую. Эта борьба продолжается до сих пор, и, вероятно, продлится ещё некоторое время. Вполне возможно, что победитель в этом противостоянии так и не определится, так как его участники разойдутся по разным «весовым категориям»: флэш-карты начнут бесспорно лидировать по миниатюрности, а жёсткие диски – по скорости.
Также одновременно с PC-Card появилась тенденция реализовывать карты памяти и съёмные устройства ввода/вывода в одинаковом формате. Такой подход имел довольно своеобразные последствия. Несколько стандартов карт памяти, не отвечающих современным требованиям по миниатюрности, остались достаточно распространёнными, так как в тех же форм-факторах было реализовано достаточно много всего, кроме памяти. В миниатюрные карты памяти устройств ввода/вывода не запихнуть. Даже если это получится технически, пользоваться такими устройствами будет неудобно. Таким образом, старые стандарты продолжают жить. Соответствующими слотами оснащено достаточно много мобильных устройств. В частности, по этой причине до сих пор не вымерли сами PC-Card. Некоторые виды слотов даже имеют шанс стать стандартными разъёмами для подключения периферии к мобильным устройствам.
И в заключение стоит отметить ещё одну тенденцию, первым примером которой были PC-Card. Речь идёт о практике использования карт меньшего размера в слотах для карт большего размера. Первым примером были три форм-фактора PC-Card, однако на этом дело не остановилось. Ещё в начале 90-х была очевидна идея, что даже карту с меньшей длиной и шириной можно подключить через слот PC-Card, используя специальный адаптер, а при одинаковом интерфейсе – простой переходник. Так, в наши дни существуют PC-Card-адаптеры под все распространённые стандарты карт памяти.
PC-Card-адаптер для карт CompactFlash
В качестве дополнительной памяти для ноутбуков карты, требующие специальный адаптер, были малоинтересны, ведь с ними было больше возни, да и на цену компактность влияла очень заметно. Однако для таких карт нашлось новое применение – переноска данных. Сети были развиты слабо, дискеты утомляли своей ненадёжностью, да и не в каждый карман помещались. Возникла потребность в компактных «немеханических дискетах», в ответ на которую появилось несколько новых стандартов карт памяти. Фактически в цифровом мире появилась новая область, заслуживающая отдельного рассмотрения.
Привет, Гиктаймс! Все мы, в той или иной степени, пользуемся цифровой техникой, но далеко не каждый из нас задумывается о том, благодаря чему эта техника работает именно так, а не иначе. В этой статье я расскажу о неотъемлемой части практически любого устройства – о флеш-памяти. Этот компонент используется везде, где только можно: мы сталкиваемся с флеш-памятью сотни раз на день, сами о том не догадываясь. Флеш-память применяется как в портативных гаджетах (ноутбуки, смартфоны, плееры, часы), так и в стационарной электронике (телевизоры, ПК, мониторы и даже стиральные машины). Но если спросить обычного человека о флеш-памяти, первым делом он назовет самые очевидные вещи: SD- и microSD-карты памяти, флешки и тому подобные вещи. На самом деле, она является конкурентом традиционных жестких дисков (HDD), и полноценные твердотельные накопители на ее основе (SSD) появились относительно недавно – во второй половине 90-х годов (да и то, до конца 2000-х их вытесняли вышеупомянутые жесткие диски на магнитных пластинах, а массовую популярность SSD приобрели и вовсе, только в 2012 году.
Читайте также: