CompactFlash ( CF ) es un dispositivo de almacenamiento masivo de memoria flash utilizado principalmente en dispositivos electrónicos portátiles. El formato fue especificado y los dispositivos fueron fabricados por primera vez por SanDisk en 1994. [3]
CompactFlash se convirtió en uno de los primeros formatos de tarjetas de memoria de mayor éxito, superando a Miniature Card y SmartMedia . Los formatos posteriores, como MMC / SD , varios formatos de Memory Stick y xD-Picture Card, ofrecieron una dura competencia. La mayoría de estas tarjetas son más pequeñas que las CompactFlash y ofrecen capacidad y velocidad comparables. Los formatos de tarjeta de memoria patentados para uso en audio y vídeo profesionales, como P2 y SxS , son más rápidos, pero físicamente más grandes y más costosos.
La popularidad de CompactFlash está disminuyendo a medida que CFexpress se hace cargo. A partir de 2022, las cámaras de gama alta más nuevas de Canon [4] y Nikon [5] , por ejemplo , Canon EOS R5 , Canon EOS R3 y Nikon Z 9, utilizan tarjetas CFexpress para obtener el mayor rendimiento necesario para grabar vídeo de 8K.
Las tarjetas CompactFlash tradicionales utilizan la interfaz Parallel ATA , pero en 2008 se anunció una variante de CompactFlash, CFast. CFast (también conocido como CompactFast) se basa en la interfaz Serial ATA .
En noviembre de 2010, SanDisk, Sony y Nikon presentaron un formato de tarjeta de próxima generación a la Asociación CompactFlash. El nuevo formato tiene un factor de forma similar al CF/CFast pero se basa en la interfaz PCI Express en lugar de Parallel ATA o Serial ATA. [6] [7] Con velocidades potenciales de lectura y escritura de 1 Gbit/s (125 MB/s ) y capacidades de almacenamiento superiores a 2 TiB , el nuevo formato está dirigido a videocámaras de alta definición y cámaras digitales de alta resolución, pero el nuevo Las tarjetas no son compatibles con versiones anteriores de CompactFlash o CFast. El formato de tarjeta XQD fue anunciado oficialmente por la Asociación CompactFlash en diciembre de 2011. [8]
Hay dos subdivisiones principales de tarjetas CF, el tipo I de 3,3 mm de grosor y el tipo II (CF2) de 5 mm de grosor. La ranura tipo II se utiliza para discos duros en miniatura y algunos otros dispositivos, como el respaldo digital Hasselblad CFV para la serie Hasselblad de cámaras de formato medio. Hay cuatro velocidades de tarjeta principales: CF original, CF High Speed (usando CF+/CF2.0), el estándar CF 3.0 más rápido y el estándar CF 4.0 más rápido adoptado a partir de 2007.
CompactFlash se creó originalmente en torno a la memoria flash basada en NOR de Intel , pero ha cambiado a la tecnología NAND . [9] CF se encuentra entre los formatos más antiguos y exitosos, y se ha hecho un hueco especialmente bien en el mercado de las cámaras profesionales. Se ha beneficiado de una mejor relación costo-tamaño de memoria y, durante gran parte de la vida del formato, de una mayor capacidad disponible generalmente que otros formatos.
Las tarjetas CF pueden usarse directamente en una ranura para PC Card con un adaptador de enchufe, usarse como dispositivo de almacenamiento ATA (IDE) o PCMCIA con un adaptador pasivo o con un lector, o conectarse a otro tipo de puertos como USB o FireWire . Como algunos tipos de tarjetas más nuevos son más pequeños, se pueden utilizar directamente en una ranura para tarjetas CF con un adaptador. Los formatos que se pueden usar de esta manera incluyen SD / MMC , Memory Stick Duo, xD-Picture Card en una ranura Tipo I y SmartMedia en una ranura Tipo II, a partir de 2005. Algunos lectores de tarjetas múltiples también usan CF para E/S. .
Las primeras tarjetas CompactFlash tenían capacidades de 2 a 10 megabytes. [10] Esto aumentó a 64 MB en 1996, 128 MB en 1998, 256 MB en 1999, 512 MB en 2001 y 1 GB en 2002. [11] [12]
La interfaz CompactFlash es un subconjunto de 50 pines del conector PCMCIA [13] de 68 pines . "Se puede introducir fácilmente en un adaptador pasivo PCMCIA Tipo II a CF Tipo I de 68 pines que cumple plenamente con las especificaciones de interfaz eléctrica y mecánica PCMCIA", según compactflash.org. [14] La interfaz funciona, dependiendo del estado de un pin de modo en el encendido, como una tarjeta de PC de 16 bits (límite de direcciones 0x7FF) o como una interfaz IDE (PATA). [15]
A diferencia de la interfaz PC Card, en la interfaz CompactFlash no se proporcionan voltajes de programación dedicados (Vpp1 y Vpp2). [dieciséis]
El modo CompactFlash IDE define una interfaz que es más pequeña que la interfaz ATA , pero eléctricamente idéntica a ella . El dispositivo CF contiene un controlador ATA y aparece ante el dispositivo host como si fuera un disco duro . Los dispositivos CF funcionan a 3,3 voltios o 5 voltios y se pueden intercambiar de un sistema a otro. CompactFlash admite CHS y direccionamiento de bloques lógicos de 28 bits (CF 5.0 introdujo soporte para LBA-48). Las tarjetas CF con memoria flash pueden soportar cambios de temperatura extremadamente rápidos. Las versiones industriales de las tarjetas de memoria flash pueden funcionar en un rango de -45 °C a +85 °C.
La memoria flash basada en NOR tiene una densidad menor que los sistemas más nuevos basados en NAND y, por lo tanto, CompactFlash es físicamente el más grande de los tres formatos de tarjeta de memoria introducidos a principios de la década de 1990, y se deriva de los formatos de tarjeta de memoria JEIDA/PCMCIA. Los otros dos son Miniature Card (MiniCard) y SmartMedia (SSFDC). Sin embargo, CF cambió a la memoria de tipo NAND más tarde. El formato IBM Microdrive , posteriormente fabricado por Hitachi , implementa la interfaz CF Tipo II, pero es una unidad de disco duro (HDD) en lugar de una memoria de estado sólido. Seagate también fabricó discos duros CF.
La velocidad de emulación CompactFlash IDE (ATA) generalmente se especifica en clasificaciones "x", por ejemplo, 8x, 20x, 133x. Este es el mismo sistema utilizado para los CD-ROM e indica la velocidad de transferencia máxima en forma de multiplicador basado en la velocidad de transferencia de datos del CD de audio original, que es 150 kB/s.
donde R = tasa de transferencia, K = índice de velocidad. Por ejemplo, una clasificación de 133x significa una velocidad de transferencia de: 133 × 150 kB/s = 19,950 kB/s ≈ 20 MB/s.
Estas son clasificaciones de velocidad del fabricante. La tasa de transferencia real puede ser mayor o menor que la que se muestra en la tarjeta [17] dependiendo de varios factores. La velocidad indicada es casi siempre la velocidad de lectura, mientras que la velocidad de escritura suele ser más lenta.
Para las lecturas, el controlador integrado primero enciende los chips de memoria desde el modo de espera. Las lecturas suelen ser en paralelo, la corrección de errores se realiza en los datos y luego se transfieren a través de la interfaz 16 bits a la vez. Se requiere verificación de errores debido a errores de lectura suave. Las escrituras requieren encendido desde el modo de espera, cálculo de nivelación de desgaste, borrado de bloque del área en la que se escribirá, cálculo de ECC, escritura propia (una lectura de celda de memoria individual tarda alrededor de 100 ns, una escritura en el chip tarda más de 1 ms o 10.000 veces más).
Debido a que la interfaz USB 2.0 está limitada a 35 MB/s y carece de hardware de control de bus, la implementación de USB 2.0 da como resultado un acceso más lento.
Las modernas tarjetas CompactFlash UDMA-7 proporcionan velocidades de datos de hasta 145 MB/s [18] y requieren velocidades de transferencia de datos USB 3.0. [19]
Una conexión directa a la placa base suele estar limitada a 33 MB/s porque los adaptadores IDE a CF carecen de soporte para cables ATA de alta velocidad (66 MB/s o más). El encendido desde el modo de suspensión/apagado tarda más que el encendido desde el modo de espera.
Muchos discos duros de 1 pulgada (25 mm) (a menudo denominados con el nombre de marca registrada " Microdrive ") generalmente giran a 3600 RPM, por lo que se debe considerar la latencia rotacional, al igual que el giro desde el modo de espera o inactivo. La unidad ST68022CF de 8 GB de Seagate [20] gira completamente en unas pocas revoluciones, pero la corriente consumida puede alcanzar hasta 350 miliamperios y funciona con una corriente media de 40-50 mA. Su tiempo de búsqueda promedio es de 8 ms y puede soportar 9 MB/s de lectura y escritura, y tiene una velocidad de interfaz de 33 MB/s. El Microdrive de 4 GB de Hitachi tiene una velocidad de búsqueda de 12 ms y 6 MB/s sostenidos.
La especificación CF 5.0 admite capacidades de hasta 128 PiB utilizando direccionamiento de bloques lógicos (LBA) de 48 bits. [21] Antes de 2006, las unidades CF que utilizaban medios magnéticos ofrecían las capacidades más altas (hasta 8 GiB ). Ahora existen tarjetas de estado sólido con mayores capacidades (hasta 512 GB). [22]
A partir de 2011, las unidades de estado sólido (SSD) han reemplazado a ambos tipos de unidades CF para requisitos de gran capacidad.
SanDisk anunció su tarjeta Extreme III de 16 GB en la feria Photokina , en septiembre de 2006. [23] Ese mismo mes, Samsung anunció tarjetas CF de 16, 32 y 64 GB. [24] Dos años después, en septiembre de 2008, PRETEC anunció tarjetas de 100 GB. [25]
Seagate anunció un "disco duro de 1 pulgada" de 5 GB en junio de 2004, [26] y una versión de 8 GB en junio de 2005. [27]
A principios de 2008, la CFA realizó una demostración de tarjetas CompactFlash con una interfaz SATA integrada . [28] Varias empresas fabrican adaptadores que permiten conectar tarjetas CF a conexiones PCI , PCMCIA , IDE y SATA , [29] permitiendo que una tarjeta CF actúe como una unidad de estado sólido con prácticamente cualquier sistema operativo o BIOS, e incluso en una configuración RAID .
Las tarjetas CF pueden realizar la función de unidad maestra o esclava en el bus IDE, pero tienen problemas para compartir el bus. Además, las tarjetas de último modelo que proporcionan DMA (utilizando UDMA o MWDMA) pueden presentar problemas cuando se utilizan a través de un adaptador pasivo que no admite DMA. [30]
Las tarjetas de memoria PC Card originales utilizaban una batería interna para mantener los datos cuando se cortaba la energía. La vida útil nominal de la batería fue el único problema de confiabilidad. Las tarjetas CompactFlash que utilizan memoria flash, al igual que otros dispositivos de memoria flash, están clasificadas para un número limitado de ciclos de borrado/escritura para cualquier "bloque". Si bien los flash NOR tienen una mayor resistencia, que oscila entre 10.000 y 1.000.000, no se han adaptado para el uso de tarjetas de memoria. La mayoría de los flashes de uso de almacenamiento masivo se basan en NAND. A partir de 2015, [actualizar]el flash NAND se redujo a 16 nm. Por lo general, están clasificados para entre 500 y 3000 ciclos de escritura/borrado por bloque antes de una falla grave. [31] Esto es menos confiable que los medios magnéticos. [32] Car PC Hacks [33] sugiere deshabilitar el archivo de intercambio de Windows y usar su filtro de escritura mejorado (EWF) para eliminar escrituras innecesarias en la memoria flash. [34] Además, al formatear una unidad de memoria flash, se debe utilizar el método de formato rápido para escribir lo menos posible en el dispositivo.
La mayoría de los dispositivos de memoria flash CompactFlash limitan el desgaste de los bloques variando la ubicación física en la que se escribe un bloque. Este proceso se llama nivelación de desgaste . Cuando se utiliza CompactFlash en modo ATA para reemplazar la unidad de disco duro , la nivelación del desgaste se vuelve crítica porque los bloques con números bajos contienen tablas cuyo contenido cambia con frecuencia. Las tarjetas CompactFlash actuales distribuyen la nivelación del desgaste por todo el disco. Las tarjetas CompactFlash más avanzadas moverán datos que rara vez cambian para garantizar que todos los bloques se desgasten de manera uniforme.
La memoria flash NAND es propensa a frecuentes errores de lectura suave. [33] La tarjeta CompactFlash incluye verificación y corrección de errores (ECC) que detecta el error y relee el bloque. El proceso es transparente para el usuario, aunque puede ralentizar el acceso a los datos.
Como un dispositivo de memoria flash es de estado sólido , se ve menos afectado por los golpes que un disco giratorio.
La posibilidad de daños eléctricos por la inserción al revés se evita mediante ranuras laterales asimétricas, suponiendo que el dispositivo anfitrión utilice un conector adecuado.
Las tarjetas pequeñas consumen alrededor del 5% de la energía requerida por las unidades de disco pequeñas y todavía tienen tasas de transferencia razonables de más de 45 MB/s para las tarjetas de "alta velocidad" más caras. [35] Sin embargo, la advertencia del fabricante en la memoria flash utilizada para ReadyBoost indica un consumo de corriente superior a 500 mA.
Las tarjetas CompactFlash para uso en dispositivos de consumo suelen estar formateadas como FAT12 (para medios de hasta 16 MB), FAT16 (para medios de hasta 2 GB, a veces hasta 4 GB) y FAT32 (para medios de más de 2 GB). Esto permite que los dispositivos sean leídos por computadoras personales pero también se adapta a la capacidad de procesamiento limitada de algunos dispositivos de consumo, como las cámaras .
Existen distintos niveles de compatibilidad entre cámaras, reproductores MP3, PDA y otros dispositivos compatibles con FAT32. Si bien cualquier dispositivo que afirme tener capacidad FAT32 debería leer y escribir en una tarjeta formateada en FAT32 sin problemas, algunos dispositivos se ven afectados por tarjetas de más de 2 GB que no están completamente formateadas, mientras que otros pueden tardar más en aplicar un formato FAT32.
La forma en que muchas cámaras digitales actualizan el sistema de archivos mientras escriben en la tarjeta crea un cuello de botella en FAT32. Escribir en una tarjeta con formato FAT32 generalmente lleva un poco más de tiempo que escribir en una tarjeta con formato FAT16 con capacidades de rendimiento similares. Por ejemplo, la Canon EOS 10D escribe la misma foto en una tarjeta CompactFlash de 2 GB con formato FAT16 algo más rápido que en una tarjeta CompactFlash de 4 GB con formato FAT32 de la misma velocidad, aunque los chips de memoria de ambas tarjetas tienen la misma especificación de velocidad de escritura. [36] Aunque FAT16 desperdicia más espacio en disco con sus grupos más grandes, funciona mejor con la estrategia de escritura que requieren los chips de memoria flash.
Las tarjetas mismas se pueden formatear con cualquier tipo de sistema de archivos como Ext , JFS , NTFS o con uno de los sistemas de archivos flash dedicados . Se puede dividir en particiones siempre que el dispositivo host pueda leerlas. Las tarjetas CompactFlash se utilizan a menudo en lugar de discos duros en sistemas integrados, terminales tontos y varias PC de factor de forma pequeño que están diseñadas para ofrecer un bajo nivel de ruido o consumo de energía. Las tarjetas CompactFlash suelen estar más disponibles y son más pequeñas que las unidades de estado sólido especialmente diseñadas y, a menudo, tienen tiempos de búsqueda más rápidos que los discos duros.
Cuando CompactFlash se estandarizó por primera vez, incluso los discos duros de tamaño completo rara vez superaban los 4 GB, por lo que las limitaciones del estándar ATA se consideraban aceptables. Sin embargo, las tarjetas CF fabricadas después de la especificación original de la Revisión 1.0 están disponibles en capacidades de hasta 512 GB. Si bien la revisión actual 6.0 funciona en modo [P]ATA, se espera que revisiones futuras implementen el modo SATA .
CE-ATA es una interfaz serie compatible con MMC basada en el estándar MultiMediaCard . [39] [40]
.jpg/1280px-CFast_Kontakte_(cropped).jpg)
Una variante de CompactFlash conocida como CFast se basa en la interfaz Serial ATA (SATA), en lugar del bus Parallel ATA /IDE (PATA) para el que están diseñadas todas las versiones anteriores de CompactFlash. CFast también se conoce como CompactFast.
CFast 1.0/1.1 admite una velocidad de transferencia máxima más alta que las tarjetas CompactFlash actuales, utilizando la interfaz SATA 2.0 (300 MB/s), mientras que PATA está limitada a 167 MB/s utilizando UDMA 7 .
Las tarjetas CFast no son compatibles física ni eléctricamente con las tarjetas CompactFlash. Sin embargo, dado que SATA puede emular el protocolo de comando PATA, se pueden usar los controladores de software CompactFlash existentes, aunque escribir nuevos controladores para usar AHCI en lugar de la emulación PATA casi siempre dará como resultado ganancias de rendimiento significativas. Las tarjetas CFast utilizan un conector de datos SATA hembra de 7 pines y un conector de alimentación hembra de 17 pines, [41] por lo que se requiere un adaptador para conectar tarjetas CFast en lugar de discos duros SATA estándar que usan conectores macho.
Las primeras tarjetas CFast llegaron al mercado a finales de 2009. [42] En CES 2009, Pretec mostró una tarjeta CFast de 32 GB y anunció que deberían llegar al mercado dentro de unos meses. [43] Delock comenzó a distribuir tarjetas CFast en 2010, ofreciendo varios lectores de tarjetas con puertos USB 3.0 y eSATAp (alimentación a través de eSATA) para admitir tarjetas CFast.
Buscando un mayor rendimiento y manteniendo un formato de almacenamiento compacto, algunos de los primeros en adoptar las tarjetas CFast estuvieron en la industria del juego (utilizadas en máquinas tragamonedas), como una evolución natural de las ya establecidas tarjetas CF. Los partidarios actuales del formato en la industria del juego incluyen tanto empresas especializadas en juegos (por ejemplo, Aristocrat Leisure ) como OEM como Innocore (ahora parte de Advantech Co., Ltd.).
La especificación CFast 2.0 se lanzó en el segundo trimestre de 2012, actualizando la interfaz eléctrica a SATA 3.0 (600 MB/s). En 2014, el único producto que empleaba tarjetas CFast 2.0 era la cámara de producción digital Arri Amira, [44] que permitía velocidades de cuadro de hasta 200 fps; También se lanzó un adaptador CFast 2.0 para la cámara Arri Alexa/XT . [45]
El 7 de abril de 2014, Blackmagic Design anunció la cámara de cine URSA, que graba en medios CFast. [46]
El 8 de abril de 2015, Canon Inc. anunció la videocámara XC10 , que también utiliza tarjetas CFast. [47] Blackmagic Design también anunció que su URSA Mini utilizará CFast 2.0. [ cita necesaria ]
A partir de octubre de 2016, hay un número creciente de cámaras, grabadoras de vídeo y grabadoras de audio que utilizan las velocidades de datos más rápidas que ofrecen los medios CFast.
A partir de 2017, en la industria de la electrónica integrada en general, la transición de CF a CFast sigue siendo relativamente lenta, probablemente debido a consideraciones de costos de hardware y cierta inercia (familiaridad con CF) y porque una parte importante de la industria está satisfecha con el menor rendimiento proporcionado. por tarjetas CF, por lo que no hay motivo para cambiar. Un fuerte incentivo para cambiar a CFast para las empresas de electrónica integrada que utilizan diseños basados en la arquitectura de PC Intel es el hecho de que Intel ha eliminado el soporte nativo para la interfaz (P)ATA hace unas pocas plataformas de diseño y las generaciones más antiguas de CPU/PCH ahora tienen versiones finales. estado de vida.
En septiembre de 2016, la Asociación CompactFlash anunció un nuevo estándar basado en PCIe 3.0 y NVMe, CFexpress . [48] En abril de 2017, se publicó la versión 1.0 de la especificación CFexpress, con soporte para dos carriles PCIe 3.0 en un factor de forma XQD de hasta 2 GB/s. [49]
La única diferencia física entre los dos tipos es que los dispositivos de Tipo I tienen un grosor de 3,3 mm, mientras que los dispositivos de Tipo II tienen un grosor de 5 mm. [50] Eléctricamente, las dos interfaces son iguales excepto que a los dispositivos Tipo I se les permite consumir hasta 70 mA de corriente de suministro desde la interfaz, mientras que los dispositivos tipo II pueden consumir hasta 500 mA.
La mayoría de los dispositivos Tipo II son dispositivos Microdrive (ver más abajo), otros discos duros en miniatura y adaptadores, como un adaptador popular que admite tarjetas Secure Digital. [51] [52] Se fabricaron algunos dispositivos Tipo II basados en flash, pero las tarjetas Tipo I ahora están disponibles en capacidades que exceden las HDD CF. Los fabricantes de tarjetas CompactFlash como Sandisk, Toshiba, Alcotek y Hynix ofrecen dispositivos sólo con ranuras Tipo I. Algunas de las últimas cámaras DSLR , como la Nikon D800 , también han dejado de ser compatibles con el Tipo II. [53]
Microdrive era una marca de pequeños discos duros , de unos 25 mm (1 pulgada) de ancho, en un paquete CompactFlash Tipo II. El primero fue desarrollado y lanzado en 1999 por IBM , con una capacidad de 170 MB. IBM vendió su división de unidades de disco, incluida la marca Microdrive, a Hitachi en 2002. Otros proveedores también fabricaron discos duros comparables, como Seagate y Sony. Estaban disponibles en capacidades de hasta 8 GB, pero han sido reemplazadas por la memoria flash en costo, capacidad y confiabilidad, y ya no se fabrican. [54]
Como dispositivos mecánicos, los discos duros CF consumían más corriente que el máximo de 100 mA de la memoria flash. Las primeras versiones consumían hasta 500 mA, pero las más recientes consumían menos de 200 mA para lecturas y menos de 300 mA para escrituras. Los discos duros CF también eran susceptibles a sufrir daños por golpes físicos o cambios de temperatura. Sin embargo, los discos duros CF tenían una vida útil de ciclos de escritura más larga que las primeras memorias flash. [ cita necesaria ]
El iPod mini , Nokia N91 , iriver H10 (modelo de 5 o 6 GB), LifeDrive , Sony NW-A1000/3000 y Rio Carbon utilizaban un Microdrive para almacenar datos. [ cita necesaria ]
El mercado de CompactFlash es extenso e incluye falsificaciones . Las tarjetas de otra marca o falsificadas pueden estar mal etiquetadas, es posible que no contengan la cantidad real de memoria que sus controladores informan al dispositivo host y pueden usar tipos de memoria que no están clasificados para la cantidad de ciclos de borrado/reescritura que espera el comprador. [55] [56]
Dado que la interfaz CompactFlash es eléctricamente idéntica a la tarjeta PC de 16 bits , el factor de forma CompactFlash también se utiliza para una variedad de dispositivos de interfaz y de entrada/salida. Muchas tarjetas de PC estándar tienen contrapartes CF; algunos ejemplos incluyen:
Se muestra mirando la tarjeta.
