Что такое флэш-память и где она используется?
Флэш-память представляет собой компактный, широко используемый электронный носитель информации, который может быть электрически стерт и перепрограммирован. Он может хранить данные в течение длительных периодов времени без подключения к источнику питания (его память энергонезависима, в отличие от оперативной памяти). Существует два типа флэш-памяти, использующих одну и ту же базовую технологию с немного отличающимися способами чтения и записи данных – флэш-память NAND и NOR.
Карты флэш-памяти обычно используются в портативных электронных устройствах, таких как цифровые фотоаппараты, мобильные телефоны, ноутбуки, компьютеры, планшеты, КПК, портативные медиаплееры, игровые приставки и т. д. В принципе, в настоящее время трудно прожить день без использования хотя бы одного устройства, использующего карту флэш-памяти.
Но с чего все начиналось?
История и эволюция карт флэш-памяти
1980-е годы: В начале 1980-х годов компания Toshiba разработала флэш-память типа NOR на основе EEPROM (электрически стираемая программируемая память только для чтения) и представила ее на рынке в 1984 году. В 1991 году компания Toshiba представила рынку первую технологию флэш-памяти типа NAND. Флэш-память типа NAND представляла собой новую (и улучшенную) конфигурацию, которая уменьшала площадь ячейки памяти, что позволяло достичь более низкой стоимости бита. Оба типа флэш-памяти были изобретены доктором Фудзио Масуока во время работы в Toshiba в 1980-х годах.
1990: PC Card (PCMCIA) стали первыми коммерческими форматами карт памяти. PC Card — это запоминающее устройство, предназначенное для установки в персональный компьютер (ноутбук или ноутбук) для расширения памяти, разработанное Международной ассоциацией карт памяти персональных компьютеров (PCMCIA), отсюда и его название. Он имел три типа, все отличались толщиной и предлагались в 16-битной или 32-битной версии. Этот прорыв привел к тому, что на основе конфигурируемости PC Card стали доступны многие виды устройств, включая сетевые карты, модемы и жесткие диски. В настоящее время платы PC Card в основном используются в промышленных приложениях и для подключения таких устройств, как модемы. С 1994 года появилось несколько форматов карт памяти, меньших, чем PC Card, первой из которых была карта CompactFlash.
1994: Compact Flash I (CF-I) и II (CF-II) — запоминающие устройства с флэш-памятью, используемые в основном в портативных электронных устройствах. Формат и устройства были впервые определены и изготовлены компанией SanDisk в 1994 году в двух версиях, отличающихся толщиной. CF физически больше, чем другие флэш-карты, и первоначально использовала флэш-память типа NOR, которая могла выполнять программы прямо из флэш-памяти без необходимости копирования в оперативную память (ОЗУ) устройства. CompactFlash остается популярным и поддерживается многими профессиональными устройствами и потребительскими устройствами высокого класса, такими как цифровые камеры Canon и Nikon. Карты CF имеют емкость до 512 ГБ.
1995: SmartMedia Card (SM/SMC) — стандарт карт флэш-памяти на основе NAND, принадлежащий компании Toshiba, который был выпущен в 1995 году в качестве преемника компьютерных дискет. Емкости карт памяти SmartMedia составляли от 2 МБ до 128 МБ, что на сегодняшних фотографиях не так уж и много. Карта SmartMedia состояла из одного чипа NAND, встроенного в тонкую пластиковую карту, и была одной из самых маленьких и тонких из ранних карт памяти (толщина всего 0,76 мм), что делало ее подверженной повреждениям при изгибе. Как правило, они использовались в качестве накопителей для портативных устройств и были особенно популярны в цифровых фотоаппаратах. В 2001 году они захватили почти половину рынка цифровых камер. Формат начал проявлять проблемы по мере увеличения разрешения камеры. Карты размером более 128 МБ были недоступны, а компактные цифровые камеры достигали размеров, что даже карты SmartMedia были слишком большими, чтобы быть удобными. В конце концов, в 1999 году Toshiba перешла на карты Secure Digital (SD) меньшего размера и большей емкости. Карты памяти SmartMedia больше не производятся.
1997: Мультимедийная карта (MMC) была представлена в 1997 году компаниями SanDisk и Siemens AG. MMC выпускаются в размерах до 512 ГБ и используются в бытовой электронике. С момента появления SD-карт (в 1999 году) MMC потеряли свою популярность, но встроенная MMC (eMMC) по-прежнему широко используется в качестве средства внутренней памяти в портативных устройствах, которые могут находиться внутри Android или Windows Phone или даже недорогого ПК в качестве замены более дорогого традиционного твердотельного накопителя.
1998: Memory Stick (MS) — формат съемных карт флэш-памяти, выпущенный Sony в конце 1998 года. Он был доступен в размерах от 4 МБ до 128 МБ. Позже на рынок было представлено множество версий с большей максимальной емкостью хранилища, более высокой скоростью передачи данных и меньшими размерами. В 2000-х годах Sony использовала Memory Stick исключительно в своих продуктах (таких как цифровые камеры Cyber-shot, WEGA, VAIO PC и портативная игровая консоль PlayStation Portable). Но с ростом популярности SD-карт, в 2010 году Sony также начала поддерживать формат SD-карт. Сегодня цифровые камеры Sony используют карты памяти SD и SDHC, и поскольку с 2010 года не было выпущено ни одной новой карты, Sony Memory Stick, скорее всего, будет снята с производства.
1999: Secure Digital card (SD) — формат карт памяти, разработанный Ассоциацией SD-карт (SDA) для использования в портативных устройствах. Она была представлена в 1999 году совместными усилиями SanDisk, Panasonic (Matsushita Electric) и Toshiba, как усовершенствование MultiMediaCard (MMC), и с тех пор стала отраслевым стандартом.
В 2000 году USB (Universal Serial Bus) был выпущен и продан на коммерческом рынке компаниями IBM и Trek Technology. USB-накопитель представляет собой готовое к использованию устройство хранения данных, которое включает в себя флэш-память со встроенным интерфейсом USB. USB-накопители часто используются для хранения, резервного копирования данных и передачи файлов и доступны в различных размерах. Они поддерживаются современными операционными системами, такими как Windows, Linux, macOS и другими Unix-подобными системами, а также многими системами на основе BIOS.
2003: В 2003 году была представлена форма карты miniSD, как уменьшенная версия SD-карты. Несмотря на то, что новые карты были разработаны специально для мобильных телефонов, они обычно поставляются в комплекте с адаптером miniSD, который обеспечивает совместимость со стандартным слотом для карт памяти SD. В 2005 году были представлены карты micro SD емкостью 32, 64 и 128 МБ, а в 2006 году — карты micro M2 (от 64 МБ до 16 ГБ) и карты micro SDHC (от 2 ГБ до 32 ГБ). Карты развивались по вместимости и скорости.
2010: В 2010 году были выпущены карты памяти SDXC (Secure Digital Extended Capacity) с теми же размерами, что и предыдущие версии, но начиная с 64 ГБ памяти и заканчивая 2 ТБ, при этом они были пыленепроницаемыми, водонепроницаемыми и способными выдерживать давление до 16 кг, оставаясь при этом сверхбыстрыми. Карта использует файловую систему Microsoft exFAT для обработки больших объемов данных и файлов. Также доступна версия micro SDXC. На этом этапе все зависит от скорости, размера, надежности, места для хранения и прочности.
2016: Universal Flash Storage (UFS) от Samsung — это флэш-память для цифровых камер, мобильных телефонов и потребительских электронных устройств. Он призван обеспечить более высокую скорость передачи данных и повышенную надежность флэш-памяти. Технология UFS позволяет одновременно записывать и считывать данные в хранилище и позиционируется как замена eMMC и SD-карт (которые могут выполнять только одну операцию за раз). Samsung уже использует UFS в некоторых своих телефонах. Они выпустили карты памяти UFS объемом 32, 64, 128 и 256 ГБ. Но, в то время как карты UFS имеют гораздо лучшую скорость и использование батареи, SD-карты по-прежнему более популярны и предпочтительны поставщиками.
2018: SDUC, анонсированный в июне 2018 года, следует по стопам оригинальных карт SD, SDHC и SDXC, снова повышая максимальный уровень емкости хранилища (с 2 ТБ до 128 ТБ) и снова увеличивая скорость (в 1,58 раза по сравнению с предыдущей версией, если быть точным). Но нет точной даты, когда мы увидим эти карты на рынке.
Каковы преимущества и недостатки флэш-памяти?
Карты памяти надежны, так как не имеют движущихся частей и не подвержены влиянию магнитных полей. Их память энергонезависима, что обеспечивает стабильность данных на карте. Они не имеют механических проблем или повреждений (и для обычного пользователя очень долговечны). Только не бросайте на него камень намеренно. Они небольшие, легкие и компактные, что делает их портативными. Они обладают большой емкостью памяти, что позволяет пользователю легко добиться увеличения объема памяти (например, в смартфоне с ограниченным пространством для хранения). Они имеют низкие требования к питанию (что означает, что батарея не разряжается), обеспечивают немедленный доступ к данным (и легкий доступ на ПК с кардридером), могут легко использоваться в различных устройствах и, таким образом, легко снимаются. Наконец, они предлагаются во всевозможных размерах и могут быть многоразовыми/перезаписываемыми - содержимое карты памяти может быть удалено, а карта может быть использована повторно. И все же все это не означает, что они безупречны.
Несмотря на то, что общая конструкция карты памяти делает ее устойчивой к физическим повреждениям, она не обеспечивает полной защиты. Память может быть утеряна, утеряна, раздавлена и электронно повреждена и, таким образом, нечитаема. Они, как правило, медленнее, чем первичная память, и имеют конечные циклы чтения/записи, что означает, что они постепенно ухудшаются. Потенциально они могут хранить данные до 10 лет без ухудшения качества, но срок их службы конечен, поэтому пользователю важно хранить резервные копии данных, хранящихся на картах памяти, чтобы быть в безопасности.
А будущее флэш-памяти?
Развитие карт памяти идет параллельно с усложнением технологии мобильных телефонов, цифровых фотоаппаратов и других электронных устройств, что в целом приводит к уменьшению размера и стоимости карт памяти и увеличению скорости (более высокая скорость чтения и записи) и увеличению емкости памяти, предлагаемой пользователям картами памяти.
Значительные усовершенствования в области карт флэш-памяти сделали возможным значительный рост продаж цифровых камер, но давайте не будем забывать о продажах других потребительских товаров - телевизоров, мобильных телефонов, музыкальных плееров, персональных цифровых помощников, игровых приставок, видеокамер и других устройств, использующих флэш-память. В будущем на рынке будут регулярно появляться еще меньшие версии карт флэш-памяти, предлагающие потребителям простой способ передачи данных с одного устройства на другое на более высоких скоростях, и, учитывая ее нынешнюю важность, флэш-память будет широко использоваться в течение многих лет.