Первыми флэш накопителями с собственным формфактором, предназначенным в свое время для использования в портативных компьютерах, стали «электронные диски» с интерфейсом PCMCIA. Сегодня они утратили свое значение и более не производятся. В 1994 г. компания SanDisk разработала на их основе новые носители CompactFlash, появившиеся как развитие стандарта Miniature Card, предложенного альянсом Intel и Sharp (позднее к нему присоединились AMD и Fujitsu). Конструктивные особенности устройств этого типа не лицензируются, и потому легко воспроизводятся многочисленными «сторонними» компаниями. CompactFlash имеет встроенный контроллер весьма сложной организации, который наряду с прочим обеспечивает совместимость этих карт с ранее популярными «полупроводниковыми накопителями» стандарта PCMCIA. Как и предшествующие, эти устройства полностью совместимы с интерфейсом IDE. Любопытная деталь: если изготовить специальный переходник, то их действительно можно подключить к соответствующему разъему на системной плате. Но на практике важно иное: полная эмуляция жесткого диска на программном уровне. CompactFlash обладает теми же параметрами (разумеется, виртуальными), что и винчестер: число цилиндров и головок, размер сектора и т. д. Обращение к карте осуществляется с помощью стандартного прерывания IRQ14. В типичном случае при работе с CompactFlash не требуется драйверов. Даже в Linux она монтируется как сменный диск.
Стандарт MultiMedia Card (MMC) появился в 1997 г. как следствие стремления разработчиков из компаний Siemens и SanDisk к дальнейшей миниатюризации карт памяти. Так же, как и CompactFlash, он лишен лицензионных ограничений при разработке и производстве, благодаря чему получил достаточно широкое распространение. Однако совместимость с интерфейсом IDE в MultiMedia Card утрачена, и этот факт намного снизил потенциал стандарта. В 1998 г. был сформирован альянс производителей MMC устройств, в который вошли такие «монстры», как SanDisk, HP, Kodak, Samsung, Hitachi, Infineon, Lexar, Micron, Sanyo, Siemens и Nokia. На сегодняшний день в организации насчитывается более 100 членов. Карты MMC снабжены 7контактным интерфейсом и двумя контроллерами: общим (для карты в целом) и отдельным для управления памятью. В этих устройствах имеется специальный блок «определения подачи питания», помогающий при участии ОС смонтировать карту как диск. Для передачи данных используются 3 канала: по первому следуют данные (DAT), по второму — команды (CMD), по третьему — импульсы синхронизации (CLK). Данныеи команды объединяются в особые последовательности (фреймы), каждый из которых имеет собственный заголовок и отдельный блок кодов коррекции ошибок (ECC). Обмен информацией осуществляется согласно специально разработанному шинному протоколу MMC Bus, поддерживающему работу с большим количеством однородных устройств, подключенных к одной шине. Накопители MMC имеют 5 внутренних регистров, в которых хранится уникальный идентификационный номер карты памяти и другая служебная информация. Главными достоинствами карт MMC являются дешевизна, относительная простота организации и встроенная эмуляция логического диска.
Стандарт SmartMedia был создан компанией Toshiba при участии SanDisk в 1995 г. Он возник на волне внедрения в устройства флэшпамяти чипов с логикой NAND и первоначально именовался SSFDC (Solid State Floppy Disk Card, то есть «полупроводниковая карта памяти в виде флоппидиска»). В отличие от более поздних устройств SecureDigital, эти карты логически не соответствуют своему названию: они вовсе не «разумные» (smart), а как раз наоборот. Накопители SmartMedia не имеют встроенного контроллера; правление обменом данными возлагается на интерфейсные устройства и ОС. Этот стандарт лишен универсальности и «прозрачности»: структура данных, записанных на носителе, определяется тем, как разработчик программного обеспечения написал соответствующие процедуры и предусмотрел функционирование драйвера. Грубо говоря, извлекая SmartMedia из фотоаппарата, нельзя пологаться на то, что файловая система будет адекватно воспринята другим устройством (например, фотопринтером). В типичном случае подобная манипуляция может потребовать переформатирования в соответствии с ПО того или иного аппарата. Темне менее альянс производителей устройств SmartMedia уже в 1996 г. насчитывал более40 членов. Основным достоинством стандарта SmartMedia считалась высокая емкость при умеренной стоимости 1 Мбайт хранимых данных. Первоначально емкость ограничивалась чипом самой карты. Но затем разработчики сумели разместить микроэлектронику в несколько слоев, один над другим. В итоге новые карты окончательно потеряли совместимость со старыми моделями оборудования, рассчитанного на их применение.
Стандарту Memory Stick дала название специфическая форма корпусов карт памяти, напоминающая пластинку жевательной резинки (stick). Разработчик и производитель накопителей этого типа — компания Sony — была серьезно обеспокоена необходимостью соблюдения авторских прав и поддержкой высокого уровня безопасности записанной информации. Эти стимулы и привели в итоге к созданию нового вида носителей. В них контроль за копированием защищенных данных реализован с применением технологии MagicGate, которая соответствует требованиям стандартов Digital Media Association. Первоначально для обмена информацией в Memory Stick использовался лишь один последовательный канал (DIO 0), а также внешняя линия синхронизации (CLK). При такой организации интерфейса скорость передачи данных достигала 20 Мбит/с. Последующие усовершенствования стандарта при вели к увеличению емкости (появились карты Memory Stick Pro, теоретически способные вместить до 32 Гбайт). Производительность интерфейса была повышена в 8 раз (до 160 Мбит/с) благодаря использованию трех дополнительных двунаправленных каналов (DIO 1, DIO 2, DIO 3) и повышению тактовой частоты (до 40 МГц). Правда, основной выигрыш в быстродействии коснулся лишь внутреннего кэша; сама флэш память карт может обеспечить скорость записи более 15 Мбит/с. Структура данных, хранимых в MemoryStick, обеспечивает совместимость карт этого типа с логическими дисками, поддерживающими эмуляцию файловой системы FAT16. Это «подобие» реализуется промежуточным программным кодом с системой команд последовательного интерфейса. Структура разных типов хранимых данных подразумевает их распределение по особым каталогам. Например, музыка (сжатие в формате ATRAC3) должна храниться в каталоге HIFI. Здесь же помещается таблица записанных файлов (PBLIST.MSF) и служебная информация.
Карты SecureDigital (SD) появились в 2000 г. как более серьезная замена устаревающим MultiMedia Card. Авторы стандарта — компании SanDisk, Toshiba и Matsushita Electric. Эти карты полностью соответствуют своему названию, обеспечивая защиту данных, при помощи специального встроенного контроллера кодирования и аутентификации информации. При работе последний использует технологию CPRM (Content Protecton for Recordable Media), разработанную компанией 4C Entity (среди ее учредителей — такие «монстры», как Intel, IBM, Matsushita Electric, Toshiba). Помимо электронной защиты, имеется еще и чисто механическая, предназначенная для предотвращения случайного стирания и перезаписи информации. Она выполнена в виде ползунка выключателя. SD карта снабжена 9контактным разъемом. Для обмена данными используются 4 канала (D0D3), дополнительный — для передачи команд (CMD) и еще один — для синхронизации (CLK). В остальном внутреннее устройство SD очень похоже на «начинку» MMC. Контроллер карты позволяет создавать на их основе адаптеры проводной и беспроводной связи, причем в этом случае (по добно платам Ethernet) производители маркируют их уникальным идентификатором CID, который необходим как опознаватель устройства в системе шинной адресации. Следует упомянуть, что скорость записи на SD карты зависит от объема памяти носителя. В типичном случае у накопителей емкостью 256 Мбайт она составляет 2 Мбайт/с, а у 512мегабайтных возрастает до 10 Мбайт/с. Это связано с тем, что обращение происходит к большему количеству ячеек одновременно. В блоке внутренних регистров помимо пяти, унаследованных от MultiMedia Card, присутствует еще один — SCR (SD Configuration Register). В нем хранятся данные о специальных функциях карты памяти. Они используются не столько в стандартных накопителях, сколько в созданных на их основе контроллерах ввода-вывода.
Карты Secure Digital High Capacity — сменная карта флеш-памяти, удовлетворяющая спецификации SDA 2.00, введённой SD Card Association (SDA), объединяющей порядка 500 производителей карт флеш-памяти. SDHC стал развитием популярного формата SD (Secure Digital), унаследовав большинство его характеристик. Потенциальный максимальный объём карт SDHC увеличен до 32 ГБ, и уже анонсированы карты этого объёма. Как правило, для хранения информации на картах этого типа используют файловую систему FAT32 (для SD использовалась FAT16/12). Карты SDHC не совместимы с карт-ридерами и прочими устройствами, работавшими с SD-картами. А вот устройства, способные работать с SDHC-картами, поддерживают также и SD-карты. Некоторые устройства (карт-ридеры, комммуникаторы и др.), не рассчитанные на работу с картами SDHC, после смены программного обеспечения могут начать с ними работать. SD Card Association ввела также классификацию скоростных характеристик карт и устройств для работы с ними, так называемый SD Speed Class. Изначально определено три варианта: SD Class 2 (скорость записи от 2 МБ/с), SD Class 4 (скорость записи от 4 МБ/с), SD Class 6 (скорость записи от 6 МБ/с).
Флэшкарты со встроенными контроллерами могут быть вовсе не столь притягательны, как казалось многим разработчикам. Доказательством тому может служить xDPicture Card. Этот стандарт был создан в 2002 г. компаниями Olympus и Fujifilm как усовершенствованный вариант сошедших с дистанции устройств SmartMedia и отличается, вопервых, небольшими размерами и, вовторых, малым потреблением энергии. В названии карт заложен маркетинговый призыв к покупателям карманных электронных устройств: eXtreme Digital означает «необычайно цифровые». Может показаться, что разработчики нового стандарта считали, что отсутствие встроенного блока управления (контроллера) способно серьезно удешевить карты памяти и сделать их намного более конкурентоспособными, чем «умные» аналоги. Однако в итоге в жертву было принесено быстродействие. «Неинтеллектуальные», как и SmartMedia, эти носители поддерживаются, в основном, лишь самими разработчиками. Другие производители карт памяти не спешат осваивать их производство (исключение — SanDisk). Правда, некоторые разработчики электронных устройств используют их в своих новинках. Причина проста: флэшкарты этого стандарта проигрывают даже традиционно медленным MMC. К тому же отсутствие встроенного блока управления дает разработчикам слишком много свободы — каждый волен реализовывать собственные решения для записи и чтения содержимого карт.
Сегодня можно с уверенностью говорить о тенденции к снижению размеров карт флэшпамяти. Это продиктовано, в основном, растущими требованиями к повышению компактности мобильных теле фонов и прочих «гаджетов». Следствием этого процесса стало появление в 2004 г. карт RSMMC (Reduced Size), а в 2003 г. — miniSD. Эти устройства используют тотже интерфейс, что и их предшественники (MMC и SD). При помощи переходников их можно использовать так же, как и «прародителей», а компактность намного выше. Появляются и новые стандарты «сверхмалых» устройств (например, TransFlash).
Карты MicroSD и MiniSD: для миниатюрных приборов разработаны miniSD размером 20×21.5×1.4 мм и самая маленькая из всех карт — MicroSD (ранее известная как TransFlash) размером 11x15x1 мм. Карты MiniSD и MicroSD имеют адаптеры, при помощи которых их можно вставлять в любой слот для обычной SD-карты.
Источник: Журнал «HARD’n’SOFT» №1 за январь 2006, Википедия (http://ru.wikipedia.org)