CompactFlash / CFast / MicroDrive
CompactFlash (CF) ist eine Speicherkarte auf Basis von Flash-Memory. Es gibt diese Speicherkarte seit 1998 und basiert auf den PCMCIA-Speicherkarten für Notebooks mit der ATA-Schnittstelle. Die CompactFlash ist schnell und konnte mit einem einfachen Adapter als Festplatten-Ersatz in PCs und Notebooks verwendet werde. Das war sozusagen der Vorläufer heutiger SSDs.
Die Karten gibt es in zwei verschiedenen Abmessungen, wobei sie sich nur in der Dicke unterscheiden.
Digitalkameras und mobile Musik-Player hatten einen Steckplatz für den dünnen Typ I. Der dickere Typ II hatte mehr Platz für den Speicher, war aber selten in Gebrauch. CompactFlash kennt auch einen I/O-Modus, der mobile Geräte mit Schnittstellen-Erweiterungen ausstatten kann. Z.B. als WLAN- und Bluetooth-Adapter.
CompactFlash wurde fast nur bei professionellen Digitalkameras und im Embedded-Bereich eingesetzt. Dort wird eine robuste Bauweise, feste Steckverbinder und große Temperaturbereiche bevorzugt. Außerdem gibt es für kritische Anwendungen spezielle CompactFlash-Speicherkarten die dem militärischen Standard MIL-STD-810F entsprechen.
Im Bereich der Profikameras hat sich neben dem klassischen CompactFlash auch der Nachfolger CFexpress etabliert.
Übersicht: CompactFlash und MicroDrive
| Bezeichnung | Abkürzung | Breite | Länge | Höhe | Kapazität |
|---|---|---|---|---|---|
| CompactFlash I | CF | 42,8 mm | 34,4 mm | 3,4 mm | bis 32 GByte |
| CompactFlash II | CF | 42,8 mm | 34,4 mm | 5 mm | bis 32 GByte |
| MicroDrive | MD | 42,8 mm | 34,4 mm | 5 mm | 340 MByte bis 8 GByte |
CompactFlash-Technik
CompactFlash-Speicherkarten unterstützen die 48-Bit-Adressierung für mehr als 128 GByte und das TRIM-Kommando, mit dem freie Speicherblöcke ins Wear-Leveling mit einbezogen werden können, was den Schreibzugriff beschleunigt. Die Schnittstelle ermöglicht eine Transferrate von über 100 MByte/s. Damit fand die CompactFlash bevorzugt Anwendung im Bereich der digitalen Profikameras bei der Serienbildaufnahme im Raw-Format oder bei der Aufnahme von Full-HD-Videos. Das sind alles Anwendungen, wo hohe Transferraten erforderlich sind. Eine weitere typische Anwendung von CompactFlash ist der Festplatten-Ersatz in lautlosen und robusten Mini-PCs oder Embedded-Systemen.
Wegen dem integrierten ATA-Controller ist die Stromaufnahme im Vergleich zu anderen Speicherkarten relativ hoch. Dank der schnellen parallelen Schnittstelle dauert die Stromaufnahme nicht sehr lange. Der ATA-Controller mit dem 16 Bit breiten Bus ist maßgeblich für die Lese- und Schreibgeschwindigkeit der Speicherkarte verantwortlich. Auf dem Markt gibt es unterschiedlich schnelle Varianten zu kaufen.
Geschwindigkeit
Die Verion 1.0 der CompactFlash-Spezifikation sieht theoretisch 8 MByte pro Sekunde an Übertragungsrate vor. In der Praxis reduziert sich das auf 3,5 MByte pro Sekunde. Die Spezifikation Version 2.0 erlaubt eine Transferrate von 16 MByte pro Sekunde.
CompactFlash mit Version 2.0 passt auch in Slots der Version 1.0, allerdings verhalten sie sich wie Version 1.0-CompactFlash-Speicherkarten.
CompactFlash-Controller mit der Version 3.0 haben eine spezifizierte Schnittstellengeschwindigkeit von 66 MByte/s (Ultra-ATA/66, UDMA-4). Mit der Version 4.0 wurde die Geschwindigkeit auf Ultra-ATA/133 (UDMA-6) mit 133 MByte/s angehoben. Das ist die Schnittstelle, die auch ATA-Festplatten haben. Trotz der hohen Geschwindigkeit ist die Schnittstelle weiterhin auf- und abwärtskompatibel.
Nicht alle Hersteller geben sich auf der Verpackung oder dem Medium auskunftsfreudig über die Geschwindigkeit. Bezeichnungen wie Ultra und Highspeed sind etwas zu vage. Manche Hersteller sind dazu übergegangen ihre Speichermedien mit den von CD-Laufwerken bekannten X, als ein Vielfaches von 150 kByte/s zu kennzeichnen. Allerdings lohnen sich sehr schnelle Medien nur in Digitalkameras, damit möglichst schnell das nächste Bild gemacht werden kann.
Je nach Einsatz der Speicherkarte wird sie als Festplatte oder als Wechseldatenträger behandelt. Wird eine CompactFlash-Speicherkarte über einen Adapter an einen IDE-Bus angeschlossen, so schaltet die Speicherkarte in den True-IDE-Modus. Sie verhält sich dann wie eine Festplatte im langsamen PIO-Modus. Dabei fließt der gesamte Datenverkehr über den Prozessor, was auch Systeme mit einem schnellen Prozessor belasten. Außerdem ist die Speicherkarte dann nicht mehr HotPlug-fähig, darf also während dem laufenden Betrieb nicht aus dem Steckplatz gezogen werden. Wenn doch, besteht die Gefahr, dass das System abstürzt.
Wird die CompactFlash-Speicherkarte in einen CompactFlash-Steckplatz, zum Beispiel in eine Digitalkamera gesteckt, dann schaltet die Speicherkarte in den Ultra-DMA-Modus. Die CompactFlash ist dann ein Wechseldatenträger und darf im laufenden Betrieb entfernt werden.
MicroDrive (MD)
Das MicroDrive von IBM ist eine vollwertige Festplatte im Miniaturformat in CompactFlash-Größe vom Typ II. Es ist mit Speicherkapazitäten von 340 MByte, 512 MByte, 1024 MByte, 1,5 GByte und 2 GByte erhältlich. Das MicroDrive gibt es auch von anderen Herstellern mit 2, 4 und 8 GByte.
Im Innern der Gigabyte-Version von IBM rotiert eine Glassubstratscheibe mit 3600 Umdrehungen in der Sekunde (4500 beim 340 MByte-Modell). Transferraten von bis zu 4,2 MByte pro Sekunde steht ein hoher Strombedarf von bis zu 1000 mA gegenüber. In mobilen Geräten mit geringer Batterielaufzeit kann das zum Problem werden.
Für eine Festplatte ist das MicroDrive relativ erschütterungsunempfindlich. Eine gewisse Empfindlichkeit und Anfälligkeit gegenüber starken Erschütterungen und Vibrationen bleibt jedoch bestehen. Der Fall aus mittlerer Höhe muss ein MicroDrive nicht unbedingt überstehen.
Aufgrund der schnell fortschreitenden Kapazitätshöhe von Flash-Speichern und deren günstige Herstellung, starben Mini-Festplatten in CompactFlash-Größe schnell aus.
CFast-Card
Die CompactFlash-Spezifikation hat sich immer streng an die IDE- bzw. ATA-Schnittstelle gehalten und dabei eine parallele Schnittstelle favorisiert. Mit Serial ATA wurde jedoch zur Geschwindigkeitssteigerung eine serielle Schnittstelle für Festplatten und Wechselspeicher-Laufwerken eingeführt.
Um dieser Entwicklung in nichts nachzustehen wurde eine Spezifikation für ein neues CompactFlash-Speichermedium mit einer nativen SATA-Schnittstellen mit 3 GBit/s entwickelt. Der Speicherkarten-Anschluss ist mit dem herkömmlichen SATA-Anschluss vergleichbar. Aber ohne Adapter lassen sich die Speicherkarten nicht mit der herkömmlichen SATA-Schnittstelle verbinden.
Die CFast-Card eignet sich hauptsächlich für den Einsatz in Embedded-Systemen. Vorausgesetzt sie verfügen über einen passenden Serial-ATA-Anschluss. CFast-taugliche Endgeräte, wie Digitalkameras, gibt es nicht. Bei den Digitalkamera-Herstellern kommt CFast nicht besonders gut an. Sie würden lieber eine CompactFlash mit PCI Express 2.0 mit 5 GTransfers/s haben. Doch es ist noch nicht sicher, wohin die Reise geht.
CFexpress
CFexpress ist der Nachfolger der CompactFlash-Karten und nutzt PCIe und das bewährte NVMe-Protokoll, was auch bei SSDs zu hohen Übertragungsraten führt.
Übersicht: Speicherkarten
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