Не смешная задача выбора "смешных" карт памяти

Какие потребительские свойства или качества важны для флэш-карты? Оказывается, что при покупке флэш-карты следует обращать внимание на скорость ее работы, совместимость, расход энергии, надежность, емкость, цену, а также, в меньшей степени, на вес и физические размеры.

Скорость работы. Решающую роль в оценке технических характеристик карты играет ее скорость работы. Зачем нужны карты памяти с высокой скоростью чтения/записи или малым временем доступа?

Большинство флэш-карт приобретают для использования в цифровых фотокамерах. Современные камеры имеют разрешение в 3 - 4 миллиона пикселей, при этом размер одного цифрового изображения (в стандарте TIFF или RAW) может составлять до 10 Мб. При использовании карт памяти со скоростью перезаписи 0,5 - 1 Мб/с время записи изображения составит 10 - 20 секунд. Это значит, что следующий снимок можно сделать не раньше, чем через 20 секунд. Столь большое время между двумя снимками практически исключает возможность быстрой съемки. В большинстве случаев нельзя заставить объект съемки быть неподвижным 20 - 30 секунд, пока "перемотается цифровая пленка". Запись кадра с разрешением в 2 мегапикселя на карту с последовательным интерфейсом будет длиться четыре секунды, а на карту с параллельным интерфейсом - всего полсекунды. Неудивительно, что скорости перезаписи флэш-карт постоянно растут.

Высокая скорость чтения востребована, когда нужно считать большой объем данных за короткий промежуток времени. Например, для работы с большими офисными файлами или для просмотра видео на КПК, загрузки музыкального файла в МР3-плеере или при чтении данных с помощью картридера, USB-драйва или принтера с портами для карт памяти.

Малое время доступа, а следовательно, и высокая скорость поиска данных важны при работе с базами данных или при выполнении поиска с помощью КПК.

Совместимость. Производители не очень склонны к тому, чтобы объединиться под крышей какого-либо одного стандарта. (Это говорит о том, что война стандартов еще не окончена, а рынок "портативной памяти" далек от насыщения.) Каждый сам себе хозяин, и поэтому потребителю приходится решать: какой стандарт накопителя для него оптимален. Сегодня наиболее известными являются семь типов флэш-карт, используемых в цифровых устройствах. Это: Compact Flash (CF), SmartMedia Card (SM), Sony Memory Stick (MS), MultiMedia Card (MMC), Secure Digital Card (SD), PC Card, xD Picture (xD).

Даже флэш-карты одного стандарта в результате совершенствования интегрированного контроллера могут в отдельных цифровых устройствах не работать. В данном случае действует правило: чем карта новее, тем меньше с ней проблем. Целесообразно проверить совместимость карты с цифровым устройством еще в магазине при ее покупке.

Расход энергии. Еще одной важной характеристикой карты является потребляемая ею мощность, которая существенно зависит от типа цифрового устройства, в котором применяется флэш-карта, а также от привычек пользователя по его использованию.

Надежность. Отметим некоторые особенности использования флэш-карты, определяющие ее надежность. Производитель гарантирует работоспособность карты на протяжении от 10 до 100 тысяч циклов записи. Считывание не оказывает никакого влияния на состояние карты, а вот процесс записи приводит к ее постепенному износу. Это означает, что если вы раз в день заполняете карту полностью, а затем стираете ее, то срок службы составит более 27 лет. Это связано с тем, что износ активных элементов флэш-карты происходит равномерно. Но карты очень часто эксплуатируются следующим образом: на них записывают файл, стирают его, потом записывают следующий файл, опять стирают и т. д. Особенность данного типа памяти такова, что при подобном режиме эксплуатации запись производится на один и тот же участок. В результате этот участок карты подвергается износу, и через несколько лет устройство приходит в негодность.

Емкость и стоимость карт отметим в краткой характеристике лидеров "карточной" гонки.

CompactFlash (CF). Самый популярный и распространенный стандарт флэш-карт. Этот стандарт был представлен в 1994 г. компанией SanDisk и оказался настолько востребованным на рынке, что уже в 1995 г. была основана ассоциация компаний (Compact Flash Aassociation), поддерживающих данный стандарт памяти, в которую сегодня входят около 200 компаний. Данный стандарт завоевал 60% рынка. Преимущества его очевидны: малое энергопотребление, высокая скорость работы и приемлемая цена $0,3 - $0,5 за 1 Мб. На сегодняшний день это самые дешевые флэш-карты. Однако практичной можно считать покупку карты емкостью от 64 Мб.

Вторым преимуществом по сравнению с остальными стандартами является высокая скорость чтения и перезаписи информации. С точки зрения интерфейса, CF - это классический IDE-интерфейс, только с 50-пиновьм контактом. IDE-интерфейс потенциально позволяет обеспечить очень высокую скорость передачи данных за счет использования параллельного считывания и записи по нескольким линиям одновременно. Пропускная способность карт серии San Disk Ultra составляет 1 Мб/с. У других производителей - Intense, Samsung или Kodak - это значение вполовину меньше.

И, наконец, третье преимущество стандарта CF - его размер. Карта для портативного устройства должна быть как можно меньше, но использование носителя информации с очень маленькими размерами физически неудобно для пользователя (т. к. существует большая вероятность ее потери). С другой стороны, значительный по сравнению с другими флэш-картами размер позволяет обеспечить большую емкость памяти. CF-карты имеют самые большие емкости (до 3 Гб). Вообще-то для пользователя наиболее важно соотношение размер/емкость/стоимость.

Кроме карт стандарта CF, существует большое количество периферийных устройств, поддерживающих стандарт CF. Это модемы, сетевые карты, цифровые камеры, МР3-плееры, модули беспроводной связи, GPS-навигаторы и многое другое.

SmartMedia Card (SM). Чрезвычайно плоские устройства весом всего 2 г. Скорость передачи данных у них - 0,6 Мб/с, потребляемая мощность при работе - 70 мВт. К недостаткам этих карт можно отнести не очень высокую стабильность работы и открыто расположенные контакты. Однако невысокая цена устройств может оказаться решающим фактором их приобретения.

Sony Memory Stick (MS). Компания Sony прочно держится за стандарт Memory Stick, который кроме изделий самой Sony совместим с очень малым количеством устройств других производителей. Карта в белом корпусе (в отличие от стандартной - в корпусе голубого цвета) может работать с данными, имеющими защиту от копирования. Прочие технические характеристики у них одинаковы. Исключительно компактные карты данного стандарта обладают в два раза меньшей скоростью работы, чем у лучших карт CompactFlash (при этом их стоимость в два раза выше).

Компания SanDisk - первый сторонний производитель карт Memory Stick - не изменила ситуацию к лучшему. Ее 128-мегабайтная карта чуть дешевле, но на 0,12 Мб/с медленнее, чем у карт, выпущенных компанией Sony.

MultiMedia Card (MMC). Они немного толще, чем карты SmartMedia, но зато вполовину меньше по площади, и это делает их просто идеальными для применения в особо компактных устройствах. Карты MultiMedia - это предшественницы карт Secure Digital (SD). Вот почему их контакты совместимы друг с другом. Однако некоторые эксперты считают, что MultiMedia Card отжила свой век.

Secure digital Card (SD). Стандарт SD был разработан компаниями Matsushita Electronic, SanDisk и Toshiba. При разработке этого стандарта была изначально заложена защита от несанкционированного копирования с шифрованием данных в соответствии с рекомендациями SDMI (Secure Digital Music initiative). Кроме того, на корпусе имеется механический переключатель защиты от записи.

Отличие карт SD от CF прежде всего в размере: 32 x 24 x 2,1 мм у SD, против 36,4 х 42,8 х 3,3 мм у CF. Получается, что площадь SD-карты в 2 раза меньше, чем у CF-карты, а объем меньше в 3 раза. Неудивительно, что производители компактных портативных устройств (таких, как МР3-плееры или КПК), для которых критичен каждый квадратный миллиметр или грамм, предпочитают карты стандарта SD. В цифровой фототехнике также наблюдается тенденция к увеличению количества устройств с поддержкой именно стандарта SD.

При столь миниатюрных размерах носителя SD-карты по емкости не сильно уступают CF-картам. Емкость современных SD-карт достигает от 512 Мб до 1 Гб. Скорость передачи данных ограничивается для опытных образцов 20 Мб/с (со слов производителей).

В последнее время появились и периферийные устройства, выполненные в стандарте SDIO (Secure Digital Input Output).

USB-Drive

Новым явлением среди устройств хранения информации можно назвать устройства типа USB-Drive. Они представляют собой штекер с чипом флэш-памяти и контроллером для гнезда USB. В операционных системах начиная с Windows Me данное устройство распознается как отдельный винчестер. Скорость передачи данных - средняя, всего 0,53 Мб/с, а умеренный расход энергии вряд ли имеет большое значение, поскольку работает USB-Drive через USB Root Hub, то есть преимущественно с ПК и ноутбуками. Эксперты видят в этих устройствах замену флоппи-дисководам - что вполне может произойти в будущем. Да и продолговатая форма предпочтительнее, чем круглая, т. к. места возле гнезда для подключения любой конструкции всегда мало.

Картридеры

Чтобы не подключать каждый раз к компьютеру КПК, фотоаппарат, МР3-плеер, естественным выходом является использование устройства для чтения/записи карт памяти (card-reader/writer или получившее в просторечьи название "картридер"). Данное устройство подключается к компьютеру, используя USB или FireWare-интерфейс. Для каждого типа карт существуют отдельные картридеры. Однако если у вас имеется оборудование, рассчитанное на разные стандарты карт, возникает необходимость в универсальных картридерах, рассчитанных на два или более стандарта сменных носителей. Универсальные картридеры имеют несколько слотов для разного стандарта и обеспечивают перенос информации как с карты на компьютер, так и с карты одного типа на карту другого.

Для установки картридера необходимо подключить его к USB-порту компьютера. Практически все устройства поддерживают "горячую установку" без необходимости перезагрузки системы после установки драйвера устройства. Устройства чтения/записи карт инициализируются в системе как дисковые накопители. В случае использования универсальных устройств дисков будет несколько. С новоиспеченными "дисками" можно выполнять любые необходимые операции: форматирование, создание и удаление каталогов, запись и чтение файлов.

Интересно найти место флэш-карт среди цифровых устройств. Оказывается, что это устройство ввода-вывода и переноса информации (рис. 1). Картридер является лишним элементом в схеме движения информации с использованием флэш-карт. Применение картридера - это вынужденная необходимость, не позволяющая оптимизировать схему, но обеспечивающая движение информации в условиях войны стандартов, ведущейся производителями мобильной флэш-памяти.

Определившись с потребительскими свойствами и техническими характеристиками флэш-карт, приступим к формализации задачи выбора, т. е. разработаем алгоритм, позволяющий по формальным признакам определить предпочтительность выбора одной флэш-карты над другими. Вся вышеизложенная информация является исходной точкой для построения и реализации такого алгоритма.

Перечень технических характеристик флэш-карт можно найти в отдельных изданиях и в Internet. Особенность флэш-карт заключается в том, что разные производители карт одного стандарта выпускают изделия, обладающие различными техническими характеристиками. Следовательно, оценка качества (эффективности работы карт) должна производиться в два этапа: вначале в рамках одного стандарта (для разных производителей), а затем между стандартами, в целях выявления победителя.

В качестве показателя эффективности функционирования флэш-карты примем показатель качества Пкi , указывающий, что выбранная нами флэш-карта имеет характеристики не хуже, чем у эталонной модели (лучшей среди исследуемых).

В качестве критерия эффективности функционирования примем наибольший из полученных значений показателя эффективности (max Пкi ).

Для расчета принятого показателя эффективности выполним следующие действия:

I. Сформируем таблицу, содержащую базовый состав технических характеристик флэш-карт и результаты тестов, интересующих пользователя (табл. 1 - 6).

II. Преобразуем элементы таблицы технических характеристик флэш-карт (табл. 1 - 6) к безразмерному виду, т. е. получим отдельные показатели качества флэш-карт каждого производителя

(Опкi ). Для исключения загромождения табл. 1 - 6 приводить их не будем.

III. Рассчитаем коэффициенты весомости rj (весовые коэффициенты или просто веса) отдельных показателей качества, по которым производится сравнение моделей.

В условиях неопределенности, когда отдельные показатели качества можно отранжировать по приоритету лишь на качественном уровне ("очень важно" - "важно" - "менее важно" и т. д.), веса этих отдельных показателей качества получим на основе оценок Фишборна и запишем в раздел "Веса". Для карт одного стандарта назначим одинаковые весовые коэффициенты.

IV. Показатель эффективности функционирования флэш-карт (показатель качества Пкi) может быть рассчитан как

где К ji - отдельный показатель качества флэш-карт, указывающий, что j-я техническая характеристика выбранной флэш-карты одного производителя не хуже, чем у эталонной модели;

r j - веса отдельных показателей качества флэш-карт j - номер соответствующего отдельного показателя качества (или приоритета) в табл. 1 - 6;

m - количество исследуемых технических характеристик (или приоритетов);

n - количество исследуемых моделей флэш-карт (i - порядковый номер модели флэш-карты в таблице).

Полученные показатели качества запишем в правый столбец табл. 1 - 6. Наиболее интересная информация по техническим характеристикам и результатам тестов этих устройств была опубликована в журнале Chip (Россия) за сентябрь 2002 г. Используем содержание этого материала при выполнении расчетов.

Базовый состав технических характеристик флэш-карт

Анализ исходных данных и результатов расчетов, приведенных в табл. 1, показал, что бороться с "проклятием большой размерности" можно исключительно путем приведения многочисленных значений, характеризующих технические характеристики флэш-карты, к одному показателю (в данном случае Пкi ). В противном случае существует вероятность ошибки при получении оценки, выполненной "на глаз". Показатель качества позволил выявить производителя в рамках одного стандарта карт, изделия которого обладают наиболее впечатляющими техническими характеристиками при приемлемой цене (показатель "стоимость - эффективность"). Это компания SanDisk Ultra (Пкi = 0,64 - 0,72), стандарт карты - CompactFlash, причем победившие карты обладают емкостью от 128 до 512 Мб. Полученный вывод закономерен, т. к. именно компания SanDisk разработала этот стандарт.

Из содержания табл. 2 стало очевидно, что победителем в номинации "стоимость - эффективность" для стандарта SmartMedia являются изделия компании Emtec (Пкi = 0,74 - 0,79) с картами емкостью от 32 до 128 Мб. (Компанию Philips с картой емкостью в 8 Мб на роль победителя выдвигать несерьезно.) Вплотную к лидеру приблизилась компания Samsung, однако ее карты при близких значениях показателей эффективности обладают меньшей емкостью. Изменения величины показателя качества в пределах 15% ( Пкmi n = 0,67, Пкmax= 0,82) говорит о том, что все производители карт стандарта SmartMedia выпускают изделия с практически одинаковыми техническими характеристиками и предлагают их по цене, зависящей только от емкости карт.

Странно было бы констатировать, что компания Sony проиграла соревнования в своем родном стандарте - Memory Stick (Пкi = 0,88). Однако компания представлена картой весьма скромной емкости в 64 Мб (табл. 3).

Скупые строки табл. 4 однозначно указали, что в номинации "стоимость - эффективность" для стандарта - MultiMedia победила компания Dane-Elec ( Пкi = 0,84 - 0,87).

Содержание табл. 5 позволило выявить победителя стандарта - Secure digital в заявленной номинации. Это компания Panasonic ( Пкi = 0,81), которая являлась одним из разработчиков данного стандарта. Однако карты этой компании в два раза отстают от конкурентов в емкости.

USB-Drive можно охарактеризовать одним частным показателем качества - стоимостью одного Мб. Остальные характеристики для устройств с различной емкостью одинаковы (как и компания-производитель). Наиболее выгодным приобретением являются устройства емкостью 128 Мб и 1024 Мб ( Пкi = 0,85). Сегодня появилось много производителей, выпускающих USB-Drive (табл. 6).

Совместный анализ табл. 1 - 6 показывает:

- наиболее совершенные изделия выпускают компании-разработчики рассматриваемых стандартов: CompactFlash (CF) - компания SanDisk, Secure digital Card (SD) - компания Panasonic, Sony Memory Stick (MS) - компания Sony, а не сторонние производители;

- производством флэш-карт четырех стандартов из пяти, рассмотренных нами, занимается компания SanDisk, впервые представившая данное устройство на рынок мобильных носителей памяти.

Выявив лидеров среди производителей флэш-карт одного стандарта, оценим показатель качества (показатель "стоимость - эффективность") для победивших карт разного стандарта. Для этого реализуем описанный выше алгоритм с несколькими замечаниями:

- учтем распространенность карт в цифровых устройствах, приобретаемых в России;

- проведем ранжировку базовых характеристик карт по приоритетам "очень важно" и "важно".

Графическая интерпретация результатов расчетов, полученных в табл. 7, приведена на рис. 2. Анализ результатов показал, что в соответствии с принятым показателем эффективности функционирования флэш-карт - наиболее предпочтительным для пользователя является приобретение устройства, оснащенного картами памяти стандарта CompactFlash (CF) компании SanDisk Ultra любой емкости 128, 256 и 512 Мб (Пкi=0,61 - 0,63). При впечатляющих технических характеристиках и приемлемой ценой этим картам принадлежит значительная доля рынка мобильной флэш-памяти (рис. 2).

Второе место у компании Emtec с картами стандарта SmartMedia Card (SM) ( Пкi =0,48 - 0,55). Можно уточнить, что второе место Emtec разделяет с компанией Sony и ее детищем - картами стандарта Sony Memory Stick (MS).

Оценка показателей эффективности функционирования флэш-карт без учета их распространенности не изменило положение на пьедестале почета тройки лидеров - стандартов CF, SM и MS. Это обстоятельство говорит о том, что потребитель давно разобрался, какие карты обладают наилучшими техническими характеристиками при умеренной цене. Рассматриваемый алгоритм также позволил легко выявить наиболее востребованный стандарт мобильных карт памяти - CF- на основе формальных признаков (технических характеристик и цены).

Величина оценки эффективности функционирования устройства USB-Drive от компании Apacer не впечатляет (в сравнении с оценками, полученными для флэш-карт), но что-то подсказывает, что этот универсальный стандарт ждет большое будущее. Однако поживем - увидим....

Представляется, что в начале пользователю важнее выбрать удовлетворяющее его запросы мобильное чудо техники, в котором карта памяти будет использоваться в качестве носителя информации. Только потом пользователь обратит внимание на характеристики флэш-карты. А ведь присмотреться к этим "не смешным" картам бывает очень даже полезно.

В статье рассматривалась только возможность решения задачи выбора флэш-карт на основе формальных признаков, критичных для пользователя. Приведенные в табл. 1 - 7 расчеты были выполнены с целью демонстрации работоспособности предлагаемого подхода.