Устройства долговременного хранения

К устройствам долговременного хранения предъявляется ряд жестких требований. Во-первых, необходима возможность продолжительного хранения без источников питания. Во-вторых, требуется минимальное энергопотребление при операциях записи/считывания/стирания. В-третьих, время записи/считывания/стирания должно быть как можно меньше. В-четвертых, габариты должны быть минимальными. И наконец, самое главное — устройство обязано быть стопроцентно надежным. Перечисленным требованиям в наиболее полной мере удовлетворяют конструкции, использующие так называемую флэш-память.

Флэш-память

Этот тип памяти является промежуточным между ПЗУ (постоянное запоминающее устройство, в англоязычной литературе — ROM, read-only memory), которое хранит информацию без источников питания, но не позволяет ее модифицировать, и ОЗУ, которое допускает информацию модифицировать, но хранить ее не может. Флэш-память использует питание только при считывании данных и их модификации, причем для считывания необходимо менее высокое напряжение, а для записи — повышенное.

Карты pcmcia

Самыми первыми устройствами, использовавшими этот вид памяти (если исключить военное применение), были портативные компьютеры (ноутбуки). Был принят стандарт PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association — Международная ассоциация карт памяти для персональных компьютеров), описывающий форм-фактор и интерфейс подключения карт расширения постоянной памяти для ноутбуков. В отличие от модулей расширения ОЗУ, карты PCMCIA предназначались для хранения данных без дополнительных источников питания, а также переноса данных между портативными компьютерами. Спецификация оказалась настолько удачной, что в этом же стандарте стали выпускаться модемы, сетевые карты и т. д., а сам стандарт приобрел новое название — PC Card. На данный момент существуют три типа карт PCMCIA. Все они характеризуются 85,6 мм длиной и 54 мм шириной, а вот толщина у них разная — у типа I она 3,3 мм, у типа II — 5 мм и у типа III — 10,5 мм. Флэш-память, как правило, выпускалась I и II типа, а в форм-факторе III типа выпускались сменные жесткие диски, о которых будет сказано далее.

Большинство из ранних моделей цифровых фотокамер были оборудованы несменной флэш-памятью, так как небольшие размеры кадров позволяли это. Первыми PCMCIA-слотами обзавелись сравнительно крупные по габаритам и требующие больших объемов памяти профессиональные фотоаппараты. Затем эти разъемы стали появляться и в любительских моделях, но к этому моменту возникло два новых стандарта, позволивших миниатюризировать модули памяти.

CompactFlash

С увеличением плотности записи флэш-памяти выяснилось, что запасы по габаритам карт PCMCIA в ряде случаев избыточны. В то же время в большинство любительских камер PCMCIA-слоты просто не помещаются. В 1994 году компания SanDisk представила флэш-память нового типа — CompactFlash. Фактически

это был модуль PCMCIA, «втиснутый» в новые габариты — 43x36x3,3 мм. Вес составил около 15 г. Разъем PCMCIA имел 68 контактов, CompactFlash — 50, тем не менее между собой они сохранили полную электрическую совместимость. При помощи механического переходника модули CompactFlash легко устанавливались в PCMCIA-слоты, что упрощало коммутацию, по крайней мере, с портативными компьютерами.

Рис. 4.2. Модуль CompactFlash

От модулей PCMCIA CompactFlash унаследовал двойное напряжение питания — 3,3 и 5В, а также размещение контроллера управления памятью прямо на карте. Благодаря этому, какой бы емкости модуль CompactFlash пользователь ни приобрел, он может быть уверен, что его старый фотоаппарат будет работать с новой памятью. Для передачи изображений в компьютер без использования камеры применяются различные переходники. Наиболее распространены вышеупомянутый механический переходник PCMCIA, а также устройство чтения модулей CompactFlash через порт USB.

Чаще всего модули этого типа встречаются в фотоаппаратах Kodak, Canon и Nikon. С появлением CompactFlash тип II (толщина 5мм) развитие стандарта фирмой IBM приобрело несколько необычное направление, об этом будет рассказано далее.

Широкое применение эти модули получили в среде мини-компьютеров. Электронная совместимость с картами PCMCIA позволила использовать форм-фактор CompactFlash для модемов, сетевых карт и даже миниатюрных и довольно примитивных фотокамер. Но последние — устройства уже совсем другой категории.

SmartMedia

Абсолютно новое устройство разработали компании, входящие в консорциум SSFDC — Solid State Floppy Disk Card (среди них Olympus, Toshiba и Fuji). Как следует из названия (приблизительный перевод — карты твердотельных флоппи-дисков), разрабатываемые устройства SmartMedia должны были быть дешевыми, легкими и компактными, контроллер управления памятью планировалось размещать в фотоаппарате. Среди отрицательных сторон такого подхода стоит отметить невозможность установки новых модулей большой емкости в старые модели камер. Тем не менее удалось в минимальные (45x37x0,76 мм) габариты легкого (всего 2 г) пластикового корпуса уместить сначала 2 и 4, а затем 8, 16, 32 и даже 64 Мбайт. Поначалу стоимость мегабайта SmartMedia оказалась даже чуть дороже мегабайта CompactFlash. Теперь же, если взять модули одной емкости разных типов, то SmartMedia окажется дешевле на 30 %. Различают модули на 3,3 В и на 5 В (в последнее время не применяются). Для того чтобы не перепутать, у модулей на 5 В срезан левый верхний угол, у 3,3-вольтовых — правый верхний. Кроме того, наклеив круглый кусочек фольги (в комплекте с каждым модулем поставляются 4 таких наклейки) на определенную область модуля, пользователь может закрыть данные от записи/стирания.

Рис. 4.3. Модуль SmartMedia

Для передачи данных в портативный компьютер используется адаптер стандарта CMCIA. В отличие от аналогичного устройства для CompactFlash, данный переходник содержит контроллер работы с памятью, поэтому он дороже, а старые модели адаптеров не всегда могут работать с новыми модулями памяти. Так же как и для CompactFlash, существуют переходники для связи через порт USB. Кроме того, благодаря миниатюрности модулей SmartMedia был разработан уникальный переходник FlashPath. По внешнему виду он напоминает обычный гибкий диск 3,5 дюйма. В него помещается модуль SmartMedia, после чего FlashPath вставляется в 3,5-дюймовый дисковод и информация считывается с него, как с обычного гибкого диска. Для работы этот адаптер использует две «часовых» батарейки (так называемые «таблетки»). Многие специалисты в области цифровой фотографии подозревают, что переходник этот был разработан в ответ на серию камер Sony Mavica (о них будет рассказано далее).

MultiMedia Card

Вдохновленные успехом SmartMedia, в 1998 году фирмы Ericsson, Hitachi, Motorola, Nokia и Siemens объединились в MultiMedia Card Association (MMCA) — Ассоциацию карт мультимедиа. Новые карты памяти должны были стать самыми компактными и обладать минимальным энергопотреблением. Сфера применения — мини-компьютеры и сотовые телефоны (обратите внимание на список фирм-участниц ассоциации!), диктофоны и плейеры (в формате МРЗ), устройства GPS и, как ни странно, цифровые фотоаппараты. Габариты карт— 24x32x1,4 мм. На данный момент существует большое количество мини-компьютеров с разъемами под ММС, есть и сотовые телефоны с поддержкой этого стандарта. А вот фотокамер в течение первых трех лет было выпущено не так много — не более десятка моделей.

В основном модули ММС прижились в цифровых видеокамерах, добавляя к возможности видеосъемки функцию фотографирования. В качестве примера можно назвать цифровую видеокамеру Panasonic NV-C7 MiniDV, оборудованную слотом для ММС. Эта модель позволяет снимать кадры с разрешением 1200x900 или 640x480. Естественно, поскольку оптика видеокамеры отличается (и довольно существенно) от оптики фотоаппарата, качество фотографии в большинстве случаев оставляет желать лучшего.

Благодаря применению в цифровых видеокамерах модули ММС получили довольно широкое распространение. Поэтому в последнее время часть разработчиков цифровой фототехники стала все больше использовать память этого стандарта в своих камерах. В основном это те производители, модели которых не были долгое время «привязаны» к стандартам SmartMedia или CompactFlash. Для передачи данных в компьютер для модулей ММС разработаны как PCMCIA- и USB-, так и FlashPath-переходники.

Рис. 4.4. Модули ММС

Memory Stick

Фирма Sony, как всегда, «пошла другим путем». Ее модули Memory Stick отличаются внешним видом (размер 50x21,5x2,8 мм, вес около 4 г, визуально больше всего напоминают пластинку жевательной резинки), фиолетовым цветом и наличием переключателя защиты записи/стирания. Естественно, что модули эти распространены в основном в пределах техники Sony — начиная от органайзеров и заканчивая видеокамерами. Был разработан также уменьшенный вариант Memory Stick Duo (20x31x1,6 мм), для совместимости со стандартными слотами Memory Stick в комплект поставки входит расширительная планка. В последнее время Sony лицензирует использование Memory Stick в устройствах других фирм, а также по примеру CompactFlash создает периферийные устройства в этом форм-факторе. На данный момент разрабатываются: устройство GPS (31x112x11,5 мм; 29 г; приемник на 16 каналов), фотокамера (4x77x15 мм; 12,5 г; ЭОП — 100 000-пиксельная КМОП-матрица разрешением 332x288), а также распознаватель отпечатков пальцев (21,5x50x2,8 мм; 4 г).

Рис. 4.5. Модуль Memory Stick

xD-Picture Card

Двое участников консорциума SSFDC, Fuji и Olympus, решили ответить на вызов, брошенный MultiMedia Card Association. Новый стандарт, разработанный в середине 2002 года, назывался xD-Picture Card и описывал самые миниатюрные карты, их габариты составляли 20x25x1,7 мм. Особый акцент делался также на большую емкость носителей (максимум 8 Гбайт) и высокую скорость обмена данными.

Выигрышной стороной xD-Picture Card было то, что все новые фотоаппараты Fuji и Olympus, совместимые с новыми картами, позволяли использовать также устаревшие модули SmartMedia. При этом дополнительного объема в корпусе фотоаппарата не требовалось, так как в один и тот же слот можно было устанавливать как старые, так и новые носители, только контактные группы у них располагались с разных сторон.

Одновременно с картой были представлены переходники. Два из них были привычными (PCMCIA и USB), а вот третий вызвал особенный интерес. Он выполнялся в виде карты CompactFlash и был совместим со всеми устройствами данного типа. Таким образом, Fuji и Olympus удалось создать носитель, совместимый с двумя из существующих типов — SmartMedia и CompactFlash.

Рис. 4.6. Модуль xD-Picture Card

На декабрь 2002 года на рынке имелись модули с максимальной емкостью 128 Мбайт. К началу 2003 года должны появиться карты на 256 Мбайт.