Что такое флеш карта

Флэш-карта

Флеш‐память (англ. Flash-Memory ) — разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти.

Она может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (максимально — около миллиона циклов [1] ). Распространена флеш-память, выдерживающая около 100 тысяч циклов перезаписи — намного больше, чем способна выдержать дискета или жёстких дисков, более надёжна и компактна.

Благодаря своей компактности, дешевизне и низком энергопотреблении флеш‐память широко используется в портативных устройствах, работающих на батарейках и аккумуляторах — цифровых фотокамерах и видеокамерах, цифровых диктофонах, MP3-плеерах, КПК, мобильных телефонах, а также смартфонах и коммуникаторах. Кроме того, она используется для хранения встроенного программного обеспечения в различных устройствах (маршрутизаторах, мини‐АТС, принтерах, сканерах), различных контроллерах.

Так же в последнее время широкое распространение получили «флешка», USB‐драйв, USB‐диск), практически вытеснившие дискеты и CD. Одним из первых флэшки JetFlash в 2002 году начал выпускать тайваньский концерн SSD накопителей объёмом 256 ГБ и более.

Ещё один недостаток устройств на базе флеш‐памяти по сравнению с жёсткими дисками — как ни странно, меньшая скорость. Несмотря на то, что производители SSD накопителей заверяют, что скорость этих устройств выше скорости винчестеров, в реальности она оказывается ощутимо ниже. Конечно, SSD накопитель не тратит подобно винчестеру время на разгон, позиционирование головок и т. п. Но время чтения, а тем более записи, ячеек флеш‐памяти, используемой в современных SSD накопителях, больше. Что и приводит к значительному снижению общей производительности. Справедливости ради следует отметить, что последние модели SSD накопителей и по этому параметру уже вплотную приблизились к винчестерам. Однако, эти модели пока слишком дороги.

Содержание

Принцип действия

Флеш-память хранит информацию в массиве транзисторов с плавающим затвором, называемых ячейками (англ. cell ). В традиционных устройствах с одноуровневыми ячейками (англ. single-level cell, SLC ), каждая из них может хранить только один бит. Некоторые новые устройства с многоуровневыми ячейками (англ. multi-level cell, MLC ) могут хранить больше одного бита, используя разный уровень электрического заряда на плавающем затворе транзистора.

В основе этого типа флеш-памяти лежит ИЛИ‑НЕ элемент (англ. NOR ), потому что в транзисторе с плавающим затвором низкое напряжение на затворе обозначает единицу.

Транзистор имеет два затвора: управляющий и плавающий. Последний полностью изолирован и способен удерживать электроны до 10 лет. В ячейке имеются также сток и исток. При программировании напряжением на управляющем затворе создаётся электрическое поле и возникает туннельный эффект. Некоторые электроны туннелируют через слой изолятора и попадают на плавающий затвор, где и будут пребывать. Заряд на плавающем затворе изменяет «ширину» канала сток-исток и его проводимость, что используется при чтении.

Программирование и чтение ячеек сильно различаются в энергопотреблении: устройства флеш-памяти потребляют достаточно большой ток при записи, тогда как при чтении затраты энергии малы.

Для стирания информации на управляющий затвор подаётся высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток.

В NOR архитектуре к каждому транзистору необходимо подвести индивидуальный контакт, что увеличивает размеры схемы. Эта проблема решается с помощью NAND архитектуры.

В основе NAND типа лежит И-НЕ элемент (англ. NAND ). Принцип работы такой же, от NOR типа отличается только размещением ячеек и их контактами. В результате уже не требуется подводить индивидуальный контакт к каждой ячейке, так что размер и стоимость NAND чипа может быть существенно меньше. Так же запись и стирание происходит быстрее. Однако эта архитектура не позволяет обращаться к произвольной ячейке.

NAND и NOR архитектуры сейчас существуют параллельно и не конкурируют друг с другом, поскольку находят применение в разных областях хранения данных.

История

Флеш-память была изобретена Фудзи Масуока (Fujio Masuoka), когда он работал в 1984 году. Имя «флеш» было придумано также в Toshiba коллегой Фудзи, Сёдзи Ариизуми (Shoji Ariizumi), потому что процесс стирания содержимого памяти ему напомнил фотовспышку (англ. flash ). Масуока представил свою разработку на IEEE 1984 International Electron Devices Meeting (IEDM), проходившей в Сан-Франциско, Калифорния. 1988 году выпустила первый коммерческий флеш-чип NOR-типа.

NAND-тип флеш-памяти был анонсирован Toshiba в 1989 году на International Solid-State Circuits Conference. У него была больше скорость записи и меньше площадь чипа.

На конец 2008 года, лидерами по производству флеш-памяти являются Samsung (31% рынка) и Toshiba (19% рынка, включая совместные заводы с Sandisk). (Данные согласно iSupply на Q4’2008). Стандартизацией чипов флеш-памяти типа NAND занимается Open NAND Flash Interface Working Group (ONFI). Текущим стандартом считается спецификация ONFI версии 1.0 [2] , выпущенная 28 декабря 2006 года. Группа ONFI поддерживается конкурентами Samsung и Toshiba в производстве NAND чипов: Hynix и Micron Technology. [3]

Характеристики

Скорость некоторых устройств с флеш-памятью может доходить до 100 Мб/с [4] . В основном флеш-карты имеют большой разброс скоростей и обычно маркируются в скоростях стандартного CD-привода (150 КБ/с). Так указанная скорость в 100x означает 100 × 150 КБ/с = 15 000 КБ/с= 14.65 МБ/с.

В основном объём чипа флеш-памяти измеряется от килобайт до нескольких гигабайт.

В 2005 году SanDisk представили NAND чипы объёмом 1 ГБ [5] , выполненные по технологии многоуровневых ячеек, где один транзистор может хранить несколько бит, используя разный уровень электрического заряда на плавающем затворе.

Компания Samsung в сентябре 2006 года представила 8 ГБ чип, выполненный по 40-нм технологическому процессу [6] . В конце 2007 года Samsung сообщила о создании первого в мире MLC (multi-level cell) чипа флеш-памяти типа NAND, выполненного по 30-нм технологическому процессу. Ёмкость чипа также составляет 8 ГБ. Ожидается, что в массовое производство чипы памяти поступят в 2009 году.

Для увеличения объёма в устройствах часто применяется массив из нескольких чипов. К 2007 году USB устройства и карты памяти имели объём от 512 МБ до 64 ГБ. Самый большой объём USB устройств составлял 4 ТБ.

Файловые системы

Основное слабое место флеш-памяти — количество циклов перезаписи. Ситуация ухудшается также в связи с тем, что ОС часто записывает данные в одно и то же место. Например, часто обновляется таблица файловой системы, так что первые сектора памяти израсходуют свой запас значительно раньше. Распределение нагрузки позволяет существенно продлить срок работы памяти.

Для решения этой проблемы были созданы специальные файловые системы: JFFS2 [7] и YAFFS [8] для GNU/Linux и Microsoft Windows.

SecureDigital и FAT.

Применение

Флеш-память наиболее известна применением в USB флеш-носителях (англ. USB flash drive ). В основном применяется NAND тип памяти, которая подключается через USB по интерфейсу USB mass storage device (USB MSC). Данный интерфейс поддерживается всеми ОС современных версий.

Благодаря большой скорости, объёму и компактным размерам USB флеш-носители полностью вытеснили с рынка дискеты. Например, компания 2003 года перестала выпускать компьютеры с дисководом гибких дисков [9] .

В данный момент выпускается широкий ассортимент USB флеш-носителей, разных форм и цветов. На рынке присутствуют флешки с автоматическим шифрованием записываемых на них данных. Японская компания Solid Alliance даже выпускает флешки в виде еды [10] .

Есть специальные дистрибутивы GNU/Linux и версии программ, которые могут работать прямо с USB носителей, например, чтобы пользоваться своими приложениями в интернет-кафе.

Технология Windows Vista способна использовать USB-флеш носитель или специальную флеш-память, встроенную в компьютер, для увеличения быстродействия [11] . На флеш-памяти также основываются карты памяти, такие как SecureDigital (SD) и Memory Stick, которые активно применяются в портативной технике (фотоаппараты, мобильные телефоны). Вкупе с USB носителями флеш-память занимает большую часть рынка переносных носителей данных.

NOR тип памяти чаще применяется в BIOS и ROM-памяти устройств, таких как DSL модемы, маршрутизаторы и т. д. Флеш-память позволяет легко обновлять прошивку устройств, при этом скорость записи и объём для таких устройств не так важны.

Сейчас активно рассматривается возможность замены жёстких дисков на флеш‑память. В результате увеличится скорость включения компьютера, а отсутствие движущихся деталей увеличит срок службы. Например, в XO-1, «ноутбуке за 100 $», который активно разрабатывается для стран третьего мира, вместо жёсткого диска будет использоваться флеш-память объёмом 1 ГБ [12] . Распространение ограничивает высокая цена за ГБ и меньший срок годности, чем у жёстких дисков из-за ограниченного количества циклов записи.

Типы карт памяти

Существуют несколько типов карт памяти, используемых в портативных устройствах:

MMC (MultiMedia Card): карточка в формате MMC имеет небольшой размер — 24×32×1,4 мм. Разработана совместно компаниями SanDisk и Siemens. MMC содержит контроллер памяти и обладает высокой совместимостью с устройствами самого различного типа. В большинстве случаев карты MMC поддерживаются устройствами со слотом SD.

RS-MMC (Reduced Size MultiMedia Card): карта памяти, которая вдвое короче стандартной карты MMC. Её размеры составляют 24×18×1,4 мм, а вес — около 6 г, все остальные характеристики не отличаются от MMC. Для обеспечения совместимости со стандартом MMC при использовании карт RS-MMC нужен адаптер. DV-RS-MMC (Dual Voltage Reduced Size MultiMedia Card): карты памяти DV-RS-MMC с двойным питанием (1,8 и 3,3 В) отличаются пониженным энергопотреблением, что позволит работать мобильному телефону немного дольше. Размеры карты совпадают с размерами RS-MMC, 24×18×1,4 мм. MMCmicro: миниатюрная карта памяти для мобильных устройств с размерами 14×12×1,1 мм. Для обеспечения совместимости со стандартным слотом MMC необходимо использовать переходник.

SD Card (Secure Digital Card): поддерживается фирмами Panasonic и SD (Trans-Flash) и SDHC (High Capacity): Старые карты SD так называемые Trans-Flash и новые SDHC (High Capacity) и устройства их чтения различаются ограничением на максимальную ёмкость носителя, 2 ГБ для Trans-Flash и 32 ГБ для High Capacity (Высокой Ёмкости). Устройства чтения SDHC обратно совместимы с SDTF, то есть SDTF карта будет без проблем прочитана в устройстве чтения SDHC, но в устройстве SDTF увидится только 2 ГБ от ёмкости SDHC большей ёмкости, либо не будет читаться вовсе. Предполагается, что формат TransFlash будет полностью вытеснен форматом SDHC. Оба суб-формата могут быть представлены в любом из трёх форматов физ. размеров (Стандартный, mini и micro). miniSD (Mini Secure Digital Card): От стандартных карт Secure Digital отличаются меньшими размерами 21,5×20×1,4 мм. Для обеспечения работы карты в устройствах, оснащённых обычным SD-слотом, используется адаптер. microSD (Micro Secure Digital Card): являются на настоящий момент (2008) самыми компактными съёмными устройствами флеш-памяти (11×15×1 мм). Используются, в первую очередь, в мобильных телефонах, коммуникаторах, и т. п., так как, благодаря своей компактности, позволяют существенно расширить память устройства, не увеличивая при этом его размеры. Переключатель защиты от записи вынесен на адаптер microSD-SD.

MS Duo (Memory Stick Duo): данный стандарт памяти разрабатывался и поддерживается компанией MS Duo (Memory Stick Duo): Данный формат является конкурентом формата microSD (по аналогичному размеру), сохраняя преимущества карт памяти Sony.

xD-Picture Card: используются в цифровых фотоаппаратах фирм Fuji и некоторых других.

Флешка это что такое, что такое флеш карта

Небольшое по размерам устройство, которое предназначено для сохранения или переноса необходимой информации назвали Флешкой. С её помощью мы сможем перенести практически любую информацию – видеофильмы, аудиофайлы, фото и текстовые документы.

Имеет возможность подключаться к домашнему компьютеру, ноутбуку или смартфону через плоское отверстие, который имеет название USB-разъем («ю-эс-би разъем»).

Другое (может даже правильней) название данного устройства «USB-флеш-накопитель». Так его называют, в основной массе, люди, работающие с компьютерами. В обиходе же, просто говорят «флешка».

В разобранном виде выглядит так:

В связи с быстрым развитием технологий, её память растёт каждый год. Только вроде недавно появились модели на 500 мБ, а уже в продаже можно увидеть модели с шифрованием iStorage datAshur PRO2 USB 3.2 на 512GB. На ней имеется возможность установки ПИН-кода, на случай пропажи. А ещё лучше установить административный пароль. Такими темпами к окончанию написания этой статьи выпустят и на 10 тБ.

Для любителей выделяться из толпы их выпускают всевозможных видов, форм, расцветок и размеров. Одной из самых удобных (по скромному мнению автора статьи) является в виде брелка. Носить их вместе с ключами — вполне здравая мысль. За ключами мы всегда особо тщательно следим. Поэтому велика вероятность, что не потеряем. А теряются они с регулярной точностью.

Но, как, впрочем, и всё в нашей жизни, периодически они перестают работать. Винить можно кого угодно. Плохих китайских работников, соседей снизу, свои неумелые действия и т.п. Не спешите их выбрасывать на свалку. Вполне не исключено, что дело в небольших проблемах, которые вполне решить любому пользователю.

Небольшое видео с практичными советами на тему «Как восстановить и разобраться с проблемами»:

Плюсы и минусы

Все мы знаем CD и DVD-диски. Они тоже являются накопителями информации. Но именно флешки обладают целым рядом приличных преимуществ.

• Крайняя простота в использовании. Нам только стоит разместить её в отверстие и можно сразу использовать.
• Нет нужды использовать в работе никакие посторонние программы.
• Очень удобна при переносе информации с одного места в другое. Прекрасно подходит для установки Виндоувз.
• Можно открыть на любом компьютере, ноутбуке, телевизоре, DVD-плеере.
• Обладает способностью перезаписываться (удалять, вносить) тысячи и тысячи раз.
• Низкое энергопотребление. Не требуется внешний источник тока.
• Устойчива к сильным падениям, царапинам, вибрации, грязи и пыли.

Также имеет возможность многократного и частого подключения к ПК. В последних моделях появилась возможность устанавливать пароли для предотвращения доступа чужих лиц. Это может быть, как цифровой пароль, так и отпечаток пальцев.

Недостатки

На практике «жизнь» флешки составляет от 5 до 10 лет. Скорость и качество записи при этом значительно снижается и ухудшается. Этого времени вполне хватает для того, чтобы купить более мощную или потерять старую.

• К глубокому сожалению, они весьма чувствительны к электростатическим разрядам. Может произойти полное уничтожение наших записей.
• Намокание тоже оказывает губительное воздействие. Настоятельно рекомендуем держать в сухом, прохладном месте. Прямо как лекарства.
• Люди часто теряют защитный колпачок. Но это не является чем-то страшным.

Как можно понять из вышесказанного, положительных характеристик здесь больше, чем недостатков.

«flash-карта» или карта памяти

Картами памяти (или «флеш-картами») – называют приспособления для накопления и увеличения объёма для хранения информации, которые использует в основном, в современной малогабаритной цифровой технике (фотоаппараты и телефоны). Обладает относительно небольшими размерами – от 15 до 32 мм.

Для особо маленьких размеров был придуман особый переходник (адаптер). Благодаря ему можно вставлять их в обычные разъемы и для больших карт.

Во многих моделей ноутбуков есть специальное отверстие для установки флеш-карт. На старых ноутах такой разъем может отсутствовать, но не стоит огорчаться. В множестве магазинов возможно приобрести специально придуманный переходник – картридер (card reader). Как бы посредник между картами памяти и нашим ПК. Именно в него вставляют карту, а его уже в компьютер.

Можно сделать следующий вывод. Со временем все технические характеристики будут только улучшаться. СД и ДВД диски уйдут в прошлое, как видеокассеты и дискеты. Не исключено, что в ближайшем будущем мы увидим ещё что-нибудь новенькое. Гораздо более мощней и продуктивней. Наука не стоит на месте.

Выбираем флеш-карты: подробное руководство по разновидностям Secure Digital

При выборе жесткого диска у «продвинутого» покупателя обычно не возникает особых проблем. Взять тот же WD6003FZBX на 6 ТБ: скорость вращения шпинделя 7200 оборотов в минуту, вместительный кэш в 256 мегабайт и наличие высокоскоростного интерфейса SATA III с пропускной способностью 6 Гбит/с красноречиво свидетельствуют о том, что перед нами высокопроизводительное решение, способное удовлетворить нужды как заядлых геймеров и энтузиастов, так и профессионалов. Единственный нюанс, который здесь необходимо учитывать, заключается в том, что показатель 6 Гбит/с — это пропускная способность самой шины: хотя скорость передачи информации из кэша в систему составляет 550 МБ/с, реальная скорость обмена данными между системой и накопителем для рассматриваемой модели достигает 227 МБ/с, что все равно является превосходным результатом для классических винчестеров. Впрочем, об этом и так знает практически любой технически подкованный пользователь ПК.

Когда же речь заходит о флеш-картах, в тупик может зайти даже бывалый админ. За примерами далеко ходить не надо: достаточно открыть страницу карты памяти SanDisk Extreme PRO UHS-I. Помимо привычных строк «скорость чтения: до 170 МБ/с» и «скорость записи: до 90 МБ/с», в спецификациях красуется таинственная надпись «скорость видео: C10, U3, A2, V30». Но позвольте, мы уже знаем скоростные характеристики продукта. Зачем нужны еще какие-то непонятные классы скорости, да еще и в количестве четырех штук? И в чем вообще состоит принципиальное отличие перечисленных показателей друг от друга? Именно в этих вопросах нам предстоит разобраться в сегодняшнем материале.

Первая версия Secure Digital Memory Card была разработана в 1999 году при участии SanDisk (в настоящее время является дочерним предприятием Western Digital), Panasonic и Toshiba. Уже в 2000 году в рамках International Consumer Electronics Show (CES) было объявлено о создании некоммерческой организации SD Card Association, учредителями которой стали перечисленные выше корпорации. На сегодняшний день в ее работе участвуют более 1000 компаний, инженеры которых помогают в проектировании и развитии целого комплекса спецификаций, описывающих практически все параметры съемных карт памяти — начиная от форм-фактора и заканчивая особенностями интерфейса обмена данными с клиентским устройством. Документ носит название «SD Specification», а с его содержанием можно ознакомиться на официальном сайте https://www.sdcard.org. Давайте внимательно изучим ресурс и разберемся, что же означают различные аббревиатуры и маркировки.

Форм-фактор карт памяти Secure Digital

Начнем с самого простого — форм-фактора. SD Specification предусматривает три типоразмера карт памяти:

• SD — классическая флеш-карта с габаритными размерами 24×32×2,1 мм. Из интересных особенностей стоит выделить наличие механического переключателя защиты от перезаписи. Будучи установленным в положение Lock, он блокирует возможность записи на карту новых файлов, удаления имеющихся либо ее форматирования.

• miniSD — более компактная версия флеш-карт, имеющая размеры 20×21,5×1,4 мм и ориентированная на использование в портативных устройствах. В настоящее время карты такого формата практически не выпускаются.

• microSD — самая миниатюрная из существующих SD-карт, ее размеры составляют всего 11×15×1 мм. Она пришла на смену своей предшественнице miniSD. В настоящее время карты именно этого типа используются в смартфонах, планшетах, MP3-плеерах, фотоаппаратах, видеокамерах и другой переносной технике. Кстати, у microSD есть и другое, ныне устаревшее название — TransFlash (T-Flash или TF).

Помимо перечисленных, существует и еще один, уникальный в своем роде форм-фактор — nanoSD, представленный в октябре 2018 года компанией Huawei. По размеру данные карты памяти полностью идентичны nanoSIM и имеют габариты 12,3×8,8×0,67 мм, то есть оказываются практически на 45% миниатюрнее обычных microSD. Они были выпущены одновременно со смартфонами Huawei Mate 20 и Mate 20 Pro, поддерживающими работу исключительно с данным форматом флеш-карт, а также с фирменными двухпортовыми (USB + Type-C) кардридерами, позволяющими работать с другими моделями мобильных девайсов, настольными компьютерами и ноутбуками.

К сожалению, единственным козырем новых карт оказался миниатюрный размер, тогда как по цене и техническим характеристикам они существенно уступают классическим microSD. Например, Huawei Nano SD емкостью 128 ГБ и скоростью последовательного чтения 90 МБ/с, стоит в официальном магазине практически 6 тысяч рублей. Для сравнения, Sandisk Extreme аналогичной емкости, обладающая куда более впечатляющими характеристиками (скорость чтения/записи до 160/90 МБ/с соответственно, с защитой от воздействия воды, высоких и низких температур, ударов и рентгеновского излучения) обойдется вам в 2200–2500 рублей по данным «Яндекс.Маркета» (приведенные сведения актуальны на момент написания материала).

Поскольку новый формат до сих пор не был согласован с SD Card Association и не получил официального статуса, говорить о его дальнейшем распространении пока рано. А в свете санкций США против компании Huawei и торговой войны с Китаем, перспективы nanoSD становятся еще более туманными.

Стандарты карт памяти Secure Digital

Если с форм-фактором все достаточно очевидно, то со стандартами флеш-карт ситуация несколько более сложная. На сегодняшний день SD Specification описывает 5 поколений карт Secure Digital, различающихся объемом и другими техническими характеристиками. Рассмотрим каждое из них по отдельности.

Данный стандарт представлен в двух версиях: 1.0 и 1.1. Карты памяти SD 1.0 имеют объем от 8 МБ до 2 ГБ, тогда как емкость устройств, отвечающих спецификации 1.1, достигает уже 4 ГБ. SD-карты этого типа используют побайтную адресацию и 32-разрядные адреса (чем и объясняется максимальный предел емкости в 4 гигабайта), поддерживая файловые системы FAT16 и FAT32.

Карты памяти, удовлетворяющие SD Specification версии 2.0. Их главным отличием от предшествующих является поддержка посекторной адресации, что позволило увеличить максимальный объем флеш-карт до 32 гигабайт. Негативная сторона данного преимущества — отсутствие обратной совместимости с устройствами, ориентированными на работу с обычными SD-картами. В качестве файловой системы используют FAT32.

Стандарт, представленный SD Association в 2009 году в рамках профильной международной выставки International Consumer Electronics Show (CES). Аббревиатура расшифровывается как Secure Digital eXtended Capacity («SD-карты повышенной емкости»). Карты памяти SDXC могут иметь объем до 2 ТБ и используют файловую систему exFAT, а также получили шину UHS (о ней мы поговорим ниже), способную работать в четырехбитовом режиме и обеспечивать скорость передачи данных вплоть до 312 МБ/с. Еще одной особенностью нового стандарта является прямая и обратная совместимость с предшествующими стандартами: устройства с поддержкой SDXC способны работать с картами памяти SD и SDHC, а карты памяти SDXC могут работать в устройствах с поддержкой SDHC при условии, что были предварительно отформатированы в FAT32.

Этот стандарт вошел в перечень спецификаций SD Specification версии 7.0. Подобно SDXC, данные карты памяти используют файловую систему exFAT, однако их максимальная емкость может достигать уже 128 ТБ.

SD Express

Стандарт, представленный SD Association широкой общественности 27 июня 2018 года. В него вошли сразу три разновидности флеш-карт, отличающиеся друг от друга максимальной емкостью: SDHC Express (до 32 ГБ), SDXC Express (до 2 ТБ) и SDUC Express объемом до 128 ТБ. Новое поколение карт памяти принципиально отличается от своих предшественников, так как использует интерфейс PCI Express 3.0 и протокол NVMe 1.3 (на втором ряду контактов), что позволяет им развивать скорость передачи данных вплоть до 0,9 ГБ/с. При этом флеш-карты данного типа обратно совместимы с устройствами, поддерживающими работу с шиной UHS.

Что касается SDXC и SDUC, необходимо понимать, что SD Card Association при разработке стандартов играет на опережение, так как на создание соответствующих технологий и практическое внедрение принятых спецификаций требуется достаточно продолжительное время. На сегодняшний день самой вместительной и самой быстрой картой памяти является SanDisk Extreme емкостью 1 ТБ: в довесок к рекордному объему данная карта демонстрирует впечатляющую скорость последовательного чтения (до 160 МБ/с), при том что сам стандарт SDXC, как было сказано выше, предусматривает максимальную емкость карты до 2 ТБ и скорость передачи данных до 312 МБ/с, то есть потенциально флеш-карта SDXC может быть в 2 раза вместительнее и вдвое быстрее.

Создание данной карты стало возможным благодаря использованию новейшей 64-слойной трехмерной флеш-памяти 3D NAND BiCS, выполненной по 28-нанометровому техпроцессу, о которой мы подробно рассказывали в предыдущих материалах, посвященных твердотельным накопителям. Именно повышение плотности упаковки ячеек практически в 1,4 раза по сравнению с предыдущим поколением трехмерной памяти помогло нам создать флеш-карту рекордной по меркам современного рынка емкости. Дальнейшее же развитие перспективной технологии позволит в будущем увеличить количество слоев в трехмерном кристалле до 128 и создавать еще более совершенные продукты, отвечающие спецификации SDUC.

Скоростные характеристики SD-карт

Со стандартами разобрались, пришло время изучить скоростные классы. Однако для того чтобы в дальнейшем не возникало путаницы, необходимо разобраться с таким понятием, как UHS. Данная аббревиатура расшифровывается как Ultra High Speed — «сверхскоростная передача данных». Термин имеет два значения. Прежде всего это название шины, спецификация которой впервые появилась в третьей версии стандарта Secure Digital. Главным отличием UHS от предшественников стала поддержка 4-битового режима передачи информации, что позволило вывести производительность флеш-карт на принципиально новый уровень. Так, UHS-I, спецификации которой были определены в стандарте Secure Digital 3.01, поддерживает скорость обмена данными 50 или 104 МБ/с, а UHS-II (вошла в обновленную версию стандарта Secure Digital 4.0) — уже 156 МБ/с или 312 МБ/с, тогда как для SD-карт с интерфейсом High Speed пределом мечтаний были 25 МБ/с.

Кстати, запись «50 или 104 МБ/с» не является ошибкой. Здесь имеется в виду не диапазон скоростей, а два возможных режима работы. Карты UHS-I способны функционировать в режиме SDR50 или SDR104. В режиме SDR (Single Data Rate) за один такт передается одно слово данных и принимается одна управляющая команда. Таким образом, при частоте 100 МГц шина способна передавать 50 мегабайт в секунду, а при частоте 208 МГц — уже 104 МБ/с.

С интерфейсом UHS-II все несколько сложнее. Такие карты памяти имеют две строки контактов.

Верхняя обеспечивает обратную совместимость с интерфейсами High Speed и UHS-I, тогда как нижняя — возможность функционирования карты в двух дополнительных режимах: FD156 и HF312. Использование пары низковольтных (0,4 В) полос в дуплексном режиме (а FD означает не что иное, как Full Duplex) позволяет добиться честных 156 МБ/с при частоте 52 МГц, а полудуплексный режим (HD, то есть Half Duplex) — уже 312 МБ/с при той же частоте, однако при этом данные могут передаваться только в одном направлении в каждый конкретный момент времени.

Аббревиатура UHS также используется для обозначения класса скорости флеш-карт, снабженных данным интерфейсом (полное название — UHS Speed Class). Но, прежде чем перейти к его обсуждению, имеет смысл четко определиться с используемой терминологией. Для этого обратимся к техническим характеристикам карт памяти SanDisk Extreme PLUS SDHC/SDXC UHS-I.

Здесь цифры 90 и 60 МБ/с — это номинальная скорость, достижимая в определенных сценариях (последовательное чтение и запись соответственно) при идеальных условиях, в которых клиентское устройство полностью раскрывает потенциал конкретной карты. На практике подобные ситуации крайне редки: чаще всего карта работает в смешанном режиме, а сам девайс может являться «бутылочным горлышком». В связи с этим появилось понятие «класс скорости» — минимальный устойчивый показатель производительности в наихудших условиях тестирования на совместимом оборудовании. На сегодняшний день существуют 4 класса скорости:

• Speed Class,
• UHS Speed Class,
• Video Speed Class,
• Application Performance Class.

Наличие сразу трех классификаций, определяющих пригодность той или иной карты для работы с потоковым видео, объясняется как постоянным развитием самих флеш-карт, так и распространением новых форматов видеозаписи. Первой классификацией стала Speed Class, включающая 4 класса производительности (от 2 до 10 МБ/с). Классификация UHS Speed Class была введена специально для устройств с шиной UHS и включает всего два класса: 1 (10 МБ/с) и 3 (30 МБ/с). Video Speed Class была впервые представлена SD Card Association в ходе ежегодной выставки CP+, проведенной в Иокогаме в 2016 году, и вошла в спецификацию SD 5.0. Данная классификация учитывает поддержку записи потокового видео сверхвысоких разрешений (4K, 8K и 3D) и охватывает диапазон скоростей от 6 до 90 МБ/с.

Application Performance Class вошел в дополненную версию спецификации SD Specification 5.1. Потребность в его разработке была во многом обусловлена появлением возможности использования флеш-карт в качестве внутреннего хранилища в мобильных устройствах на базе Android (возможность полноценного объединения собственной памяти смартфона с пространством флеш-карты появилась начиная с 6-й версии операционной системы Marshmallow). Хотя карты памяти демонстрировали хорошие результаты при записи потокового видео, их производительности зачастую оказывалось недостаточно для работы с приложениями, а появление нового стандарта как раз и было призвано исправить этот недостаток.

Все перечисленные классификации используют единый формат сокращенных обозначений: XY, где X — литера, указывающая на тип используемой классификации, а Y — число, обозначающее собственно сам класс. Классам скорости флеш-карт соответствуют следующие латинские буквы: