各类型存储卡的区别与差异

各类型存储卡的区别与差异联合数码实验室水波古一现如今的科技发展速度之快，不由不让我们惊奇，存储设备的尺寸已经做得像指甲盖一样大了，越来越多的厂商推出了微型的高速大容量存储卡。绝大部分的数码相机、PDA和智能手机都采用了存储卡作为了存储设备，随着数码相机的高速普及速度，其相关配件存储卡受关注的程度也在不断的提高。然而面对市场上种类繁多的存储卡，我们怎么去区分和选择呢？他们之间有什么样的差异和共同点呢？下面我们就把市面上所有主流的存储卡的来历和格式向大家详细道来。闪存按照规格又分为CF卡、SM卡、MMC卡、SD（包含原来的TF卡）卡、MS卡（记忆棒）、xD卡等等，我们先从CF卡开始。CF卡CF卡可能是色影无忌网友最熟悉的一种卡了，现今市场上单反数码相机大多数的还是采用了CF作存储，只有为数不多的采用了SD卡，如尼康新出机型D40、D80，还有D50，松下新出的L1，宾得K10D等。虽然我们平时很熟悉CF卡，但是我们不见得熟悉其来龙去脉，下面我们先介绍一下CF卡的历史。SanDisk第三代CF卡，具有读写速度快，容量大的特点CF卡（CompactFlash）是1994年由SanDisk最先推出的。CF卡具有PCMCIA-ATA功能，并与之兼容；CF卡重量只有14g，仅纸板火柴般大小（43mmx36mxm3.3mm），是一种固态产品，也就是工作时没有运动部件。CF卡采用闪存（flash）技术，是一种稳定的存储解决方案，不需要电池来维持其中存储的数据。对所保存的数据来说，CF卡比传统的磁盘驱动器安全性和保护性都更高；比传统的磁盘驱动器及Ⅲ型PC卡的可靠性高5到10倍，而且CF卡的用电量仅为小型磁盘驱动器的5%。这些优异的条件使得大多数数码相机选择CF卡作为其首选存储介质。虽然最初CF卡是采用FlashMemory的存贮卡，但随着CF卡的发展，各种采用CF卡规格的非FlashMemory卡也开始出现，CFA后来又发展出了CF+的规格，使CF卡的范围扩展到非FlashMemory的其它领域，包括其它I/O设备和磁盘存贮器，以及一个更新物理规格的TypeII规格（IBM的Microdrive就是TypeII的CF卡），TypeII和原来的TypeI相比不同之处在于TypeII厚5mm。CF卡同时支持3.3伏和5伏的电压，任何一张CF卡都可以在这两种电压下工作，这使得它具有广阔的使用范围。CF存贮卡的兼容性还表现在它把FlashMemory存贮模块与控制器结合在一起，这样使用CF卡的外部设备就可以做得比较简单，而且不同的CF卡都可以用单一的机构来读写，不用担心兼容性问题，特别是CF卡升级换代时也可以保证旧设备的兼容性。CF卡有相当多的平台支持，包括DOS，Windows3.x，Windows95、98、XP，WindowsCE，OS/2，AppleSystem7，Linux和许多种UNIX都能够支持。CF卡作为世界范围内的存储行业标准，保证CF产品的兼容，保证CF卡的向后兼容性；随着CF卡越来越被广泛应用，各厂商积极提高CF卡的技术，促进新一代体小质轻、低能耗先进移动设备的推出，进而提高工作效率。CFA总部在加拿大的PaloAlto，其成员有权免费得到CF卡、CF商标和CF技术详情。CFA成员包括3COM，佳能、柯达、惠普、日立、IBM、松下、摩托罗拉、NEC、SanDisk、精工（爱普生）和SocketCommunications等120多个。而且其中的主要数码相机生产研发厂商已经成立了一个专门组织，从事于CF产品的开发。我们可以再来看看CF卡的工作原理：对闪存产品有所了解的网友一定会说，这样看来，CF卡很像现在满地皆是的闪盘。的确，虽然形状不同，但CF卡和闪盘结构相似，有许多相同之处，不过它们也有很大的区别，比如二者的管理和工作方式。现在的CF卡和闪盘基本都使用NAND型flash，NANDFlash自身是没有存储控制器的，其结构可看作是由许多的小区块组成的，每块都能存储一定数量的信息，类似于硬盘的簇。NAND型flash的读写也是以块和页为单位来进行的，使用8bit的I/O端口存取数据。AT89S52与CF卡的接口设计NAND型flash容量大、成本低、可以达到比较高的速度，所以应用较为广泛，不过它也有些比较明显的缺点。NAND型flash的基本工作方式是按顺序读取，一个区块写入或读取结束再接着下一个，是“串行”方式而不是“并行”方式，操作上也是如此，比如区块上已有信息，就一定要先擦除，再写入，其它操作也是一样的。另一个问题就是NAND型flash需要一定的存储空间来存放目录等信息来管理所有的资料，进行任何操作都需要使用这一部分，大部分闪盘的控制芯片都使用固定区块，所以其使用次数远高于其它区块，不管闪存是号称10万次擦写寿命也好，100万次擦写寿命也好，如果使用很频繁，即使每次只用一点点存储空间，也可能因为目录区损坏及缺乏有效扫描除错手段而造成数据丢失，需要格式化才能解决问题。从NAND型闪存的以上特点，我们可以看出这一类存储器需要的是什么的，在拥有大容量、低成本的存储介质之后，还需要先进的控制器及程序来驱动及使用才能够使存储器具有比较好的性能及可靠性，否则不但性能低下，使用寿命也短。CF卡比闪盘之类的存储器更加接近硬盘，CF卡内部控制器设计完全模拟硬盘，而且使用标准的ATA/IDE接口界面，可以很容易的通过IDE接口与电脑连接，而且早已实现无驱动设计，使用非常方便。CF卡最初一般是配备PCMCIA适配器在笔记本电脑的PCMCIA插槽上使用，现在还有了许多USB、IEEE1394读卡器等各种各样的CF适配器，使CF卡与电脑之间的信息传输变得更加方便。由于Windows95以上的所有操作系统都内置PCMCIA接口的IDE硬盘控制器驱动程序，WindowsME以上的操作系统也加入了对USB、IEEE1394接口移动磁盘的支持，所以只要为CF卡加上一个简单的接口控制器（转接器），就可以直接在电脑上使用，移动版的WindowsMobile也早已加入对CF/CF+的支持，连转接器都免了。由于CF卡内置控制器和仿硬盘的设计，也简化了CF适配器的设计，只不过由于CF卡本身体积比SD等存储卡要大，针脚也多得多，所以相对来说往往还是CF适配器要大一些。CF卡和SM卡的大小规格对比表CF卡在自身设计上也作出了软硬件两方面的配合：一是硬件提供判断条件。CF卡在自身电路上提供了两个用来检测CF卡是否存在的管脚（暂称CD1和CD2）。CD1和CD2的有效电平均为低电平，当主机检测到与其相连的CD1和CD2两个管脚同时为低电平时，可判断出CF卡与主机相连；当主机检测到与其相连的CD1和CD2有一个管脚不为低，则可判断出CF卡未与主机相连。二是软件。首选定义全局变量（如：IsExist）用于记录CF卡是否与主机相连，当IsExist为0时表示CF卡未与主机相连；当IsExist为1时表示CF卡与主机相连。然后，在每次操作CF卡时都先检测CF卡的CD1和CD2管脚，当检测到CD1和CD2管脚为低电平且IsExist为0时复位CF卡，重新检测CF卡的FAT表统计还剩余多少空间可以分配，检测完FAT表后置变量IsExist为1；当检测到CD1和CD2管脚为低电平且IsExist为1时，继续CF卡的正常操作；当检测到CD1和CD2为高时，停止CF卡操作，置变量IsExist为0。通过软硬结合、内外配合，CF卡具备热插拔、即插即用、无须驱动的功能，也可以用来作为移动存储器使用。前面我们说到NAND型flash使用8bit端口就可以完成页操作，CF卡的寄存器也都是8bit的，只有数据寄存器是16bit。CF卡控制器中包含两组寄存器：命令寄存器和控制寄存器，这两个寄存器组通过REG信号进行区分。CF卡工作在存储器方式时，按照ATA标准以寄存器方式传送数据、命令和地址，命令寄存器用来接受命令和传输数据，控制寄存器用来进行磁盘控制。当CF卡工作在I/O方式时，控制寄存器组主要用于控制CF卡的工作方式；命令寄存器组被分配在与ATA标准兼容的地址空间。当CF卡工作在I/O方式下，命令寄存器组的地址空间为IF0H～1F7H和3F6H～3F7H；当CF卡工作在寄存器方式下，命令寄存器组的地址空间为1F0H～1FFH。CF卡的寄存器包括：数据寄存器（R/W），用于对扇区的读写操作。主机通过该寄存器向CF卡卡控制器写入或从CF卡控制寄存器读出扇区缓冲区的数据；错误寄存器（R）和特性寄存器（W），错误寄存器反映控制寄存器在诊断方式或操作方式下的错误原因。特性寄存器一般情况下不使用。扇区数寄存器（R/W），用来记录读、写命令的扇区数目；扇区号寄存器（R/W），用来记录读、写和校验命令指定的起始扇区号；柱面号寄存器（R/W），用来记录读、写、校验和寻址命令指定的柱面号；驱动器/磁头寄存器（R/W），记录读、写、校验和寻道命令指定的驱动器号、磁头号和寻址方式（CHS模式或LBA模式）；状态寄存器（R）和命令寄存器（W），状态寄存器反映CF卡驱动器执行命令后的状态，读该寄存器要清除中断请求信号，命令寄存器接收主机发送的CF卡工作的控制命令。CF卡的扇区寻址有两种方式：物理寻址方式（CHS）和逻辑寻址方式（LBA）。物理寻址方式使用柱面、磁头和扇区号表示一个特定的扇区,起始扇区是0磁道、0磁头、1扇区，接下来是2扇区，一直到EOF扇区；接下来是同一柱面1头、1扇区等。逻辑寻址方式将整个CF卡同一寻址。逻辑块地址和物理地址的关系为：LBA地址=(柱面号×磁头数+磁头号)×扇区数+扇区数-1?带有WriteAcceleration(WA)加速存写技术的LexarCF卡支持相机更快的存储速度在CF卡上写入一个文件的过程是这样的，在CF卡初始化后（CF卡上电复位和统计剩余空间等工作已经完成），控制器中DSP开始向CF卡的一些寄存器填写必要的信息，如向扇区号寄存器填写读写数据的起始扇区号（LBA地址）和扇区数寄存器填写读写数据所占的扇区个数等，然后向CF卡的命令寄存器写入CF卡操作的命令，如写操作则向CF卡的命令寄存器写入30H，读操作向CF卡的命令寄存器写入20H等。删除或者再编程的过程相似。看到这里大家可能发现了CF卡与硬盘越来越多的相似之处，不过有一点是完全不同的，那就是CF卡没有机械结构，所以一些操作是以虚拟方式进行。CF卡工作时一般采用逻辑寻址方式，它没有磁头和磁道的转换操作，因此在访问连续扇区时，操作速度比物理寻址方式快。CF卡与可以完全像硬盘一样使用，不过由于和硬盘仍有许多不同之处，某些原本为硬盘设计的测试软件并不适合用来测试CF卡。CF卡有以下缺点：1、体积较大。与其他种类的存储卡相比，CF卡的体积略微偏大，这也限制了使用CF卡的数码相机体积，所以现下流行的超薄数码相机大多放弃了CF卡，而改用体积更为小巧的SD卡。2、性能限制。CF卡的工作温度一般是-24-85摄氏度。因此在一些极端的环境中，数码相机基本可以说变成了“废物”。即使是专业机也不能幸免。虽然目前军用的CF卡耐寒能力达到－40摄氏度，可是什么时候普及，价格什么时候跌到普通老百姓可以承受的地步还不得而知。MMC卡MMC（MultiMediaCard）卡由西门子公司和首推CF的SanDisk于1997年推出。1998年1月十四家公司联合成立了MMC协会（MultiMediaCardAssociation简称MMCA），现在已经有超过84个成员。MMC的发展目标主要是针对数码影像、音乐、手机、PDA、电子书、玩具等产品，当时号称是目前世界上最小的FlashMemory存贮卡，尺寸只有32mmx24mmx1.4mm。虽然比SmartMedia厚，但整体体积却比SmartMedia小，而且也比SmartMedia轻，只有1.5克。MMC也是把存贮单元和控制器一同做到了卡上，智能的控制器使得MMC保证兼容性和灵活性。MMC卡也叫多媒体卡，他在手机中有着非常不错的前景，尤其是06年之前，他是诺基亚手机最坚定的支持者。很多高端的，带扩展卡的