Карты CompactFlash появились почти на пять лет раньше стандарта SD Card. Разработанный компанией SanDisk стандарт предназначался для цифровых фотоаппаратов, устройств PDA и других компактных устройств, в которых требовалась компактные и быстрые карты памяти. Сегодня карты CompactFlash встречаются, в основном, в профессиональной технике. В этой статье мы расскажем о различных стандартах CF, о разнице между картами CFast и CFexpress, типоразмерах Type A и Type B и отличии последнего от карт XQD.

Кем разрабатывается стандарт CompactFlash?

Изначально стандарт Compact Flash был разработан компанией SanDisk. Сегодня за развитие и стандартизацию карт памяти в этом стандарте отвечает ассоциация CompactFlash Association, в состав которой входит порядка 80 компаний. Технические спецификации доступны только членам ассоциации; прочие могут скачать некоторые устаревшие документы, каждый из которых обойдётся в $100. Впрочем, все основные данные доступны на странице Industry Standards, а также в многочисленных сторонних источниках.

Кстати: название «CompactFlash» официально записывается без пробела.

Поколения CompactFlash

Всего насчитывается три поколения стандарта CompactFlash, причём в каждом поколении есть различные варианты.

1994: оригинальные карты CompactFlash с интерфейсом PATA (IDE)

Карты CompactFlash первого поколения появились более 30 лет назад, когда жёсткие диски оснащались контроллерами IDE (впоследствии стандарт получил название PATA, Parallel ATA, чтобы дифференцировать от более нового Serial ATA, SATA). Именно этот тип контроллера используется в «обычных» картах CompactFlash. Несмотря на то, что карты CompactFlash использовали 50-контактный разъём, который существенно меньше стандартного 40- или 44-контактного разъёма IDE, эти карты можно успешно подключать в качестве замены обычному жёсткому диску (например, в ретро-компьютерах) с использованием простого механического адаптера. Современные CF-карты работают намного быстрее любых жёстких дисков стандарта IDE, так что такое подключение имеет смысл.

Карты CompactFlash бывают двух типов: Type I и Type II. Разница между ними — в толщине: карты Type I имеют толщину 3.3мм, а Type II — 5мм. Прочие спецификации у них совпадают, поэтому в устройства, совместимые с более толстыми картами Type II, можно устанавливать и карты Type I; в обратную сторону совместимость не работает: более толстая карта просто не поместится в тонкий слот. Как правило, хост-устройства (от фотоаппаратов до карт-ридеров) стараются выпускать с поддержкой CF Type II, что обеспечивает совместимость с обоими типоразмерами.

Ассоциация CompactFlash Association не стандартизировала для этих карт маркировку скорости, поэтому сегодня можно встретить как традиционное, так и современное обозначения. Традиционно скорости CF-карт указывались кратными скорости чтения компакт-диска (это 150 кБ/с). Так, карты CompactFlash, маркированные «133x», работают со скоростью 133×150=19,950 кБ/с ≈ 20 МБ/с. Со временем производители отказались от указания скоростей в этом формате и стали указывать либо только скорость чтения, либо скорости чтения и записи раздельно.

В настоящее время CF-карты используют ещё и в местах, где необходим накопитель, поддерживающий стандарт IDE/PATA — например, в индустриальных компьютерах, которые могут служить десятилетиями.

2008: карты CFast с интерфейсом SATA

Со временем на замену интерфейсу IDE/PATA пришёл новый, более совершенный интерфейс SATA, который использовался и используется как в жёстких дисках, так и в накопителях SSD. На основе интерфейса SATA был разработан новый стандарт CFast. Никакой обратной совместимости с оригинальными картами CompactFlash предусмотрено не было; в новых картах отличается всё — от габаритов и числа контактов до интерфейса.

Новый стандарт позволил изготавливать карты, работающие со скоростью до 600 МБ/с, но произошло это далеко не сразу.

Оригинальный стандарт CFast 1.0 и его ревизия 1.1 использовали протокол SATA2, что позволяло достичь теоретических скоростей до 300 МБ/с. Только в новой версии стандарта CFast 2.0, который вышел в 2012 году, появилась поддержка стандарта SATA3, который и по сей день используется в жёстких дисках и твердотельных накопителях. Именно этот стандарт «разогнал» карты CFast до теоретически возможных 600 МБ/с.

Таким образом, карты CFast доступны в двух версиях: CFast 1.0/1.1 с интерфейсом SATA2, и CFast 2.0 с интерфейсом SATA3. Обратная совместимость между версиями поддерживается в обе стороны.

Карты CFast доступны в единственном форм-факторе; таким образом, все устройства, совместимые с CFast, поддерживают любые карты стандарта CFast. Кроме того, карты CFast можно подключать в качестве обычных накопителей с интерфейсом SATA через несложный переходник, в котором не содержится микросхем.

2016: карты CFexpress с шиной PCIe и интерфейсом NVME

В 2016 году был опубликован новый, на сегодняшний день — последний стандарт под названием CFexpress.

Аналогично твердотельным накопителям SSD, для которых совершился переход с интерфейса SATA на новый интерфейс NVME, ассоциация разработала соответствующий стандарт для накопителей CompactFlash. Сперва появилась поддержка NVME 1.2 и форм-фактора Type B, а впоследствии добавилась и поддержка NVME 1.3 и двух дополнительных форм-факторов.

В таблице ниже приведены версии стандарта CFexpress и их характеристики.

Карты Type A — самые маленькие (они даже компактнее полноразмерных SD-карт), B — среднего размера, C — самые крупные. Однако на этом различия не заканчиваются; с ростом габаритов увеличивается и пропускная способность шины. Так, если карты CFexpress 2.0 Type A поддерживают PCIe3.0 x1, то Type C — уже PCIe3.0x4, в точности как привычные NVME-накопители в форм-факторе M.2. На странице What is the difference between CFexpress card Type A and B? наглядно показана разница между типоразмерами A и B:

А вот ни одной карты CFexpress Type C нам найти не удалось даже в виде изображений. Поэтому их размер придётся представить по следующему изображению, взятому с сайта TechRadar:

Карты CFexpress не совместимы ни с одной разновидностью CompactFlash, но существуют переходники для карт Type A в слот Type B.

Карты XQD

За несколько лет до появления стандарта CFexpress, ещё в 2010 году, был разработан стандарт XQD, в котором интерфейсом служил PCI Express, а в 2012 году вышла первая карта этого формата. Несмотря на то, что карты XQD основаны на интерфейсе PCIe (как и карты CFexpress) и даже совпадают по габаритам, числу и расположению контактов с вышедшими заметно позднее картами типоразмера CFexpress Type B, они не совместимы между собой на уровне протокола, т.к. в картах CFexpress используется протокол NVME, а в XQD — PCI Express. Впрочем, с поддержкой карт XQD вышло достаточно небольшое число устройств, и многие из них получили обновление прошивки, которое позволило этим устройствам использовать и карты CFexpress Type B.

Важно: карт-ридеры с поддержкой CFexpress Type B вовсе не обязательно будут поддерживать и карты XQD несмотря на их совместимость на физическом уровне. Такая поддержка будет присутствовать исключительно в случаях, когда производителем в явном виде указаны оба стандарта.

Сравнение стандартов карт памяти

Как соотносятся между собой различные стандарты карт памяти? Разница наглядно показана в таблице. (Внимание: карты XQD работают по собственному протоколу, а карты CFexpress — по протоколу NVME).

Распространённость форматов

Разные карты памяти распространены в различных устройствах, занимая собственные ниши, которые пересекаются всё меньше и меньше.

Если ещё десятилетие назад в цифровых зеркальных фотоаппаратах можно было встретить как слот CompactFlash, так и SD Card в зависимости от предпочтений производителя, то сегодня в фотоаппаратах среднего и низкого уровня доминируют карты SD Card, а в профессиональных фотоаппаратах и видеокамерах — CFexpress (иногда встречаются и слоты для SD Card).

В смартфонах доминируют карты microSD (за исключением Huawei, который использует проприетарный формат NM).

В промышленных устройствах могут использоваться разнообразные форматы карт памяти, включая диски IDE/PATA.

Доли других карт относительно невелики. Так, долгое время SONY продвигала собственный формат Memory Stick, и лишь в 2019 году компания отказалась от дальнейшей разработки формата.