Архитектура флэш-памяти

Архитектура флэш-памяти.

Существует несколько типов архитектур (организаций соединений между ячейками) флэш-памяти. Наиболее распространёнными в настоящее время являются микросхемы с организациейNOR и NAND.

Доступ к флэш-памяти

Существует три основных типа доступа:

• обычный (Conventional): произвольный асинхронный доступ к ячейкам памяти.
• пакетный (Burst): синхронный, данные читаются параллельно, блоками по 16 или 32 слова. Считанные данные передаются последовательно, передача синхронизируется. Преимущество перед обычным типом доступа – быстрое последовательное чтение данных. Недостаток – медленный произвольный доступ.
• страничный (Page): асинхронный, блоками по 4 или 8 слов. Преимущества: очень быстрый произвольный доступ в пределах текущей страницы. Недостаток: относительно медленное переключение между страницами.

Примечание: В последнее время появились микросхемы флэш-памяти, позволяющие одновременную запись и стирание (RWW – Read While Write или Simultaneous R/W) в разные банки памяти.

Заметки на полях: О разных форматах флэш-карт

Если вы посетите сайты производителей флэш-карт в надежде найти там сколько-нибудь полную, доступным языком изложенную информацию о том или ином формате карт, вас, вероятно, постигнет разочарование. Кроме рекламного мусора вы, скорее всего, ничего там не найдёте. За примерами далеко ходить не надо, достаточно посетить раздел, посвящённый MemoryStick на русскоязычном сайте Sony (бредовые выдержки, взятые с этого сайта, можно посмотретьздесь) или Panasonic (раздел, посвящённый SD-Card). На англоязычных сайтах похожая картина.

Каждая компания и каждый консорциум находят собственные пиаровские и маркетинговые ходы для того, чтобы продвигать свою продукцию. Порой для пропаганды того или иного форм-фактора флэш-карт выбирается действительно уникальное свойство карточки, однако часто бывает и так, что в рекламных целях производитель откровенно врёт, искажает факты, недоговаривает, или недостаточно чётко формулирует предложения. Часто в описании того или иного формата присутствует обзор общих свойств флэш-карт или цифровых носителей вообще, причем подаётся это так, чтобы у непрофессионала складывалось впечатление, что это свойство присуще только данному типу карт. Например, часто говорится о надёжности или быстродействии карты (без указаний реальных величин), энергонезависимости, или способности карты хранить любые типы файлов…

Хочется заметить, что на сегодня не существует компаний-"законодателей" на рынке флэш-памяти. Рынок флэш-карт чрезвычайно молод, на нём ещё не образовались ни лидеры, ни аутсайдеры. То, что одна из компаний-членов какого-нибудь консорциума принимала участие в разработке какого-либо типа флэш-карт, ещё не гарантирует высокое качество её продукции (не будем тыкать пальцами).

Очень маленький (физический) размер флэш-карточек, зачастую, выставляется как огромное преимущество, однако на деле всё зависит от того, для чего будет использоваться тот или иной тип карт. Маленькие карточки легко теряются, они дороже "большого" CF почти в два раза, ёмкость их оставляет желать лучшего, производительность – как правило – не такая высокая, как хотелось бы, а разницу в 6-8 грамм нельзя назвать огромной. Устройств, где реально были бы нужны сверхмалые размеры и вес, не так уж много. Для любителя послушать музыку на mp3-плеере или фотографа скорее принципиальна большая ёмкость и доступная цена. Хотя есть, конечно, любители плееров-наушников и "шпионских" фотоаппаратиков, дающих отвратительную картинку… Где небольшим картам нет и не будет замены, так это в мобильных телефонах, да во всевозможных гаджетах и игрушках (типа тех же "шпионских" фотоаппаратов, или роботов-собачек).

В настоящее время стандартной файловой системой для большинства флэш-карт является FAT 16. Кроме того, большинство спецификаций различных форм-факторов флэш-карт позволяют вместо флэш использовать ROM.

Если говорить о ридерах (Card-Reader – "картоводах") для флэш-карт (устройствах чтения-записи флэш-карт, подсоединяемых к компьютеру), то сегодня существует как минимум 5 разновидностей с интерфейсами USB, PCMCIA (на шине PCI), FireWire, LPT и SCSI. Существуют также PCMCIA-адаптеры для всех типов флэш-карт, и CompactFlash-адаптеры для SD/MMC и xD. Ридеры и адаптеры бывают как на один вид карточек, так и на несколько (2 и более) – так называемые мультиридеры и мультиадаптеры. Использование более "шустрого" интерфейса ридера/адаптера (равно как и любого другого устройства, фотоаппарата, к примеру) ещё не гарантирует высокой скорости обмена данными с картой. Дело в том, что результаты, получаемые в процессе тестирования карты, зависят от многих параметров: типа контроллера карты и устройства чтения, типа самой флэш-памяти, драйверов, наконец… Пока самыми распространенными являются ридеры с интерфейсом USB.

Тема, которой мы совсем не касались – карты CF+. Итак, что же это такое? Если коротко, то CF+ – это расширение спецификации CF, позволяющее реализовывать в форм-факторе CF I/II любое отличное от флэш устройство (например: модем, сетевую карту, Microdrive или адаптер для SD-Card). Так что MemoryStick, в которую "запихнули" GPS, далеко не одинока в своей "универсальности". Подобные спецификации, позволяющие использовать форм-фактор карт не только в качестве "ёмкости" флэш-памяти могут быть приняты и для других типов карт памяти. Ничего удивительного в этом не будет.

Что ещё интересного есть в мире CompactFlash? Как известно, SD и MemoryStick снабжены переключателями, защищающими карту от случайной записи/стирания (write protection switch). Так вот, некоторые производители начали встраивать подобные переключатели в карты CF.

Отдельно хочется сделать несколько замечаний по SmartMedia. Карточки этого форм-фактора действительно очень лёгкие и тонкие. Сегодня SmartMedia находится приблизительно в одном ценовом диапазоне с CompactFlash (и SmartMedia и CF сегодня приблизительно в 2 раза дешевле MMC, SD и MS соответствующего объёма). Однако SmartMedia сильно проигрывает CF в надёжности, кроме того, максимальный объем карточки SmartMedia сегодня составляет 128MB, а CompactFlash (и I, и II типа) уже достигли ёмкости 1Гб.

Если брать "маленькие" карточки с последовательным интерфейсом (MMC, SD и MemoryStick), то на сегодня самая высокая производительность, механическая прочностьи цена у SD-Card, а наименьшими размерами может похвастаться MMC.

Замечания по MemoryStick

Сама Sony, как известно, флэш-памяти не производит, а имя поставщика микросхем памяти для MemoryStick держит в секрете. Однако известно, что в настоящее время Sony планирует переход с NAND на AND память, а, возможно, уже и перешла.

В процессе поиска информации по флэш-картам выясняются интересные детали: найти в открытых источниках информацию о ударопрочности MemoryStick вам не удастся. Если вы попробуете копнуть глубже, то узнаете, что данная информация доступна только компаниям, лицензировавшим технологию у Sony. В общедоступных спецификациях других форматов флэш-карт данная информация доступна любому интересующемуся. Это наводит на мысль, что механическая надёжность MemoryStick оставляет желать лучшего.

Интересно и то, что доступная ныне скудная информация по MemoryStick год назад была ещё меньше (никакие Гуглы не помогали). Всё, что было известно: вес, физические размеры, количество контактов, противоречивая информация о теоретическом быстродействии карты и не менее противоречивая информация о температуре, при которой карточка способна работать (сейчас, правда, она так и осталась противоречивой, но диапазон температур в спецификациях MemoryStick чудесным образом подрос на 20 градусов).

Также были доступны крохи информации о файловой системе MemoryStick. Сейчас её стало больше, но понимания это не прибавляет. Известно было лишь то, что картой используется FAT16 и то, что в корневом каталоге должны быть распиханы по разным директориям картинки (DCIM), музыка (HIFI), голосовые данные (VOICE), телефонная и факсимильная информация (TEL), дополнительная информация (CONTROL), данные (DATA) и информация о других форматах в (MS****). Каждый каталог может содержать подкаталоги (как это мило!).

В корневом каталоге вы также найдете пустой файл memstick.ind.

Музыка кодируется кодеком ATRAC3, голосовые данные кодируются кодеком ADPCM, картинки сохраняются в JPEG.

Известно, что соглашения по файловой системе и другие спецификации описываются "книгами" со следующими забавными названиями: Silver Book, Gold Book, Sapphire Book, Aquamarine Book, Platinum Book, Emerald Book, Pearl Book, Connector. Приводить здесь расшифровки я не буду, так как соответствующие пояснения всё равно новых знаний не прибавят.

Справедливости ради отметим, что соглашения по файловым системам существуют и для других карт, только разобраться в них на порядок проще. "Замороченные" соглашения по файловым системам существуют лишь для карт с функциями контроля за контентом (secure-карт), типа MemoryStick MG или SD-Card.

Вывод, к которому удалось прийти в результате изучения всей доступной информации: MemoryStick держится благодаря огромному вливанию денег в рекламу, благодаря приверженцам техники Sony и благодаря тому, что MG так необходим Sony Music Records, а совсем не потому, что это такой замечательный формат.

Посетив сайт MemoryStick, ориентированный на конечного потребителя, вы заметите, что в настоящее время из сознания западной общественности стараются выдавить "обычный" голубой MemoryStick. На всех иллюстрациях "голубая палочка памяти" постепенно вытесняется своим белым собратом. Представлено это так, что невольно начинает складываться впечатление, будто бы "голубая палочка" – это неполноценная версия "белой палочки"

Как известно Sony всегда идет своим неповторимым путем. Похоже, что на 6-ти форматах MemoryStick работники этой компании неа несколько лет остановятся. В ближайшее время все устройства будут поддерживать только MemoryStick Pro, и очень скоро об обычных MemoryStick забудут. Однако, совсем недавно с обычным MemoryStick произошла забавная метаморфоза.

Уткнувшись в 128MB, развитие MemoryStick остановилось. Какие уж там сложности возникли у Sony – не известно. Вполне очевидно что для сегодняшних нужд 128MB – совсем немного, а с вводом карточек Pro в Sony немного подзапоздали. Надо было хоть для виду поддержать пользователей ранее купленных устройств, вот в Sony и нашли решение– выпустили MemoryStick Select – палочку памяти с переключателем. Суммарная емкость MemoryStick Select – 256MB. Однако(!) только блоками по 128MB: забил первые 128MB – вынул карточку, затвор, то бишь переключатель, передернул, всунул назад в устройство – работой со второй половиной карты. Да… двухбанковая флэш-карта – это что-то новенькое.

Sony не была бы Sony, если бы не смогла из такого явного промаха, как предел в 128MB, и, соответственно, вынужденный выпуск карточек Select, не смогла бы извлечь выгоду. Продолжение ахиллесовой пяты (барьер 128MB) MemoryStick – карточки Select, рекламировались под девизом,– “теперь вы сможете организовывать ваши данные еще эффективнее”. Я представляю себе карту в 1GB, организованную банками по 128MB…

Ну что на это можно сказать??! It’s a Sony!

К портрету карточек MemoryStick Duo и SD-Card.

Ещё в 2001 году, когда никто не видел работающих Duo, Sony уже вовсю их рекламировала. Во всех проспектах и на всех сайтах, связанных с MemoryStick, была изображена карточка Duo, на корпусе которой отчетливо просматривалась надпись 64MB. В июле 2002 года на рынке появились первые карточки Duo, однако ёмкость первых карточек была равна 16MB.

Уже в конце 2001 – начале 2002 года на сайтах, посвященных SD, все "расчёты" по ёмкости карт (сколько на SD можно записать кадров) производились исходя из того, что ёмкость карты равна 512MB (были даже выложены фотографии этих карт). Первые карты SD объёмом 512MB появились лишь 15 августа 2002 года.

О новых картах xD-Picture Card от Fujifilm и Olympus

Вспомнилась небольшая история связанная с XD-карточками Olympus. История уже немного подзабылась, но общий смысл передам. Для того, что бы стимулировать продажу карт XD своего производства, Olympus стала предлагать наживку в виде софта. Так вот, в комплект поставки был включен софт, который работал только с карточками Olympus. Софт запускался только тогда, когда была вставлена XD от Olympus, а с картами других производителей софт запускаться отказывался. Карта, она и есть карта, скажите вы? Так то оно так, да вот только не совсем. Каким образом? В чипе карты был пробит ID “производителя”…

Мда… как известно, когда кривые руки маркетинга начинает руководить технологиями – ничего путного не выходит.

У представителя FujiFilm спросили, работают ли их камеры с XD-картами других производителей. Ответ был, – “работают, но во избежание недоразумений лучше пользоваться карточками FujiFilm”.