Без карт флеш-памяти немыслимы современные мобильные девайсы. Нашим читателям уже известен принцип работы флеш-накопителей. Настала пора познакомиться с конструкцией флеш-карт памяти. Сделаем это на примере накопителей середины девяностых годов века минувшего. Они устроены не слишком сложно и при этом способны сформировать у читателя общее представление о дизайне флеш-хранилищ информации. Заодно нам предстоит погружение в историю этих столь актуальных в наши дни носителей информации. Скажем пару слов и о тех стандартах, которые позволили использовать 1 и ту же карту в разных устройствах. Уделим немного внимания и перспективной технологии, которая в будущем может прийти на смену флеш-памяти, поскольку в 3 10 раз быстрее нее.

По нескольким причинам рациональнее использовать флеш-память в качестве накопителя, а не традиционные жесткие диски. В модулях флеш-памяти отсутствуют движущиеся компоненты и поэтому они не шумят. Скорость доступа к флеш-памяти выше, чем к жесткому диску. И, конечно же, флеш-накопители компактнее и легче. Почему бы не заменить жесткие диски флеш-хранилищами информации? Дело в том, что стоимость хранения мегабайта данных на жестком диске намного ниже, чем на флеш-карте. Кроме того, классические жесткие диски превосходят флеш-накопители по объему. При этом важно понимать, что в рассмотренной ранее иерархической пирамиде компьютерной памяти флеш-накопитель занимает уровень, отведенный жесткому диску. И неважно: наряду с ним (чаще в компьютерах) или вместо него (чаще в мобильных устройствах).

Флеш-карты SmartMedia обошлись без паяльника

На изображении (сверху вниз): пластиковый корпус карты памяти; «канифольный футляр»; связующие проводки; память NAND EEPROM (подробнее о EEPROM); контакты.

Следуя традиции делать небольшой экскурс в историю, рассмотрим флеш-карты на примере одной из первых их разновидности, SSFDC (floppy-disk card, флоппи-флеш-карта). Этот формат был разработан компанией Toshiba и более известен под названием SmartMedia. Они появились в продаже в 1995 году. Объем этих карт составлял от 2 до 128 мегабайт. SmartMedia были сравнительно невелики (особенно если сравнивать с флоппи-дискетами): 45 миллиметров в длину, 37 миллиметров в ширину и менее 1 миллиметра в толщину.

Время шло и старым картам настала пора уступать дорогу новым, более емким и компактным, таким как xD-Picture Cards и Secure Digital. В настоящее время флеш-карты SmartMedia остались в прошлом.

Конструкция карт SmartMedia отличалась необычайной простотой. Электрод соединялся с чипом флеш-памяти при помощи связующих проводков. Чип флеш-памяти, электрод и связующие проводки помещались в своеобразный «канифольный футляр» с применением технологии OMTP (over-molded thin package). Упаковка в этот футляр заменяла работы с паяльником. Припаивать друг к другу отдельные компоненты не было необходимости.

OMTP-модуль вклеивался в корпус карты и она приобретала свой окончательный вид. И данные, и энергия поступали в чип флеш-памяти через электрод. Происходило это, разумеется, лишь в том случае, когда карта была вставлена в устройство. Карты различались по требованиям к подаваемому напряжению. Определить, какая карта SmartMedia перед вами очень просто. Если метка слева, то пятивольтовая. Если справа, то этому накопителю было необходимо напряжение 3,3 вольта. SmartMedia сохраняла, считывала и стирала информацию небольшими блоками: 256 или 512 бит.

CompactFlash: 100 гигабайт в одной карте

В 1994 году компанией Sandisk были разработаны флеш-карты CompactFlash. Они отличались от SmartMedia наличием контроллера и большей толщиной. CompactFlash содержала в себе небольшую плату с чипами флеш-памяти и специальный чип-контроллер. Все это было помещено внутрь корпуса, который был толще, чем у SmartMedia. Размеры этой карты: 43 миллиметра в ширину и 36 миллиметров в длину. По толщине карты CompactFlash различались: Type I (тип 1) — 3,3 миллиметра; Type II (тип 2) — 5,5 миллиметра.

Излишняя толщина, безусловно, может рассматриваться в качестве недостатка. Но у CompactFlash было и преимущество. Эти карты могли работать под напряжением как 3,3 вольта, так и 5 вольт. И это превосходство было не единственным. Повышенная толщина позволяла поместить в корпусе CompactFlash чипы флеш-памяти общей емкостью от 8 мегабайт до 100 гигабайт.

Наличие контроллера повышало производительность. В особенности это было ощутимо при использовании карты в устройствах со слабым процессором. Технологический процесс производства CompactFlash был более сложен, чем методика изготовления SmartMedia.

Стандарты флеш-памяти

Карты памяти SmartMedia, CompactFlash, а также PCMCIA (Type I и Type II) соответствуют стандартам, разработанным Международной ассоциацией производителей карт для персональных компьютеров (Personal Computer Memory Card International Association, PCMCIA). Стандартизация сделала возможным использование CompactFlash и SmartMedia в различных девайсах. Существовали и существуют поныне специальные адаптеры-картридеры для карт памяти. В свое время были актуальны такого рода адаптеры, вставляемые в стандартный флоппи-дисковод. И по сей день актуальны: USB-картридеры (фактически превращающие карту памяти в обычную флешку) и переходники для слота PCMCIA, который имеется во многих ноутбуках.

К примеру, игры для самой 1 игровой консоли PlayStation и PlayStation 2 обратно совместимы с PlayStation 3, которая лишена слота для карт памяти, использовавшихся в более ранних игровых приставках. Чтобы импортировать свои сохраненные игровые данные на новый игровой девайс, геймерам приходится покупать специальный адаптер. Карты памяти Sony Memory Stick совместимы не только с устройствами известной японской корпорации, но и со многими девайсами от других производителей. Пользователям следовало бы поблагодарить идею стандартизации за то, что одни и те же карты флеш-памяти могут работать со множеством компьютеров, цифровых камер, смартфонов и других устройств.

В сентябре 2006 года южнокорейский гигант электроники Samsung сообщил о разработке памяти с изменением фазового состояния (PRAM, Phase-change Random Access Memory) по прозвищу «превосходное ОЗУ» (Perfect RAM). Это «прозвище» образует ту же аббревиатуру «PRAM». Этот тип хранилищ данных сочетает в себе высочайшую скорость доступа, характерную для оперативной памяти и энергонезависимость флешек.

Что такое энергонезависимая память? Это память, которая не теряет данные даже тогда, когда на нее не подается электроэнергия. PRAM в 30 раз быстрее и в 10 раз долговечнее обычной флеш-памяти. Что заменит флешку? Многие из вас наверняка задавали себе этот вопрос. Может быть в будущем флешку заменят накопители на основе PRAM или иной подобной ей технологии.

По материалам computer.howstuffworks.com