CompactFlash(CF卡)最初是一种用于便携式电子设备的数据存储设备,于1994年首次由闪迪公司生产并制定相关规范。它的物理格式被多种设备所采用。从外形上CF卡可以分为两种:CF I型卡(3.3mm)以及稍厚一些的CF II型卡(5mm)。CF II型卡槽主要用于微型硬盘等一些其他的设备。
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CF是与出现更早且尺寸更大的PCMCIA I型内存卡竞争的第一批闪存标准之一,它最初是建立在英特尔的或非型闪存的基础上,之后改为使用与非型闪存。CF是最老也是最成功的标准之一,尤其在早期的专业数字相机市场。
CF卡可以通过转换器直接用于PCMCIA卡插槽,也可以通过读卡器连接到多种常用的端口,如USB、Firewire等。另外,由于它具有较大的尺寸(相对于较晚出现的小型存储卡),大多数其他格式的存储卡可以通过适配器在CF卡插槽上使用,其中包括SD卡/MMC卡、Memory Stick Duo、XD卡以及SmartMedia卡等。
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概述
由于使用的NOR型闪存存储密度低于较新的NAND闸闪存,CF卡的体积是90年代初期出现的三种存储卡中最大的(另两种是Miniature Card—MiniCard和SmartMedia卡)。 在之后,CF卡也改用NAND型闪存。另外,IBM的微型硬盘使用CF Type II型接口,但并不是固态盘。日立和希捷也有制造微型硬盘。
CompactFlash的电气特性与PCMCIA-ATA接口一致,但外形尺寸较小。
连接器宽度43mm,深度36mm,厚度分3.3mm(CF Type I型卡)和5mm(CF Type II型卡)两种。
Type I型卡可以用于Type II型卡插槽,但Type II型卡由于厚度的关系无法插入Type I型卡的插槽中。CF闪存卡多数是Type I型卡。
CF卡比早期的PC卡(PCMCIA)I型更窄小,然而厚度则和PC卡I及II型相同。CF卡是早期存储卡规格之中最成功的,受欢迎程度比Miniature Card、SmartMedia卡及PC卡I型更胜一筹。在应用在体积较小的器材时,SmartMedia卡曾经是CF卡的主要竞争对手,从市场渗透率而言甚至一度超越CF卡。不过,SmartMedia受制于其最大128MB的容量,逐渐被其他新制式的存储卡淘汰(大约于2002-2005年时)。
九十年代末至廿一世纪初出现的各种存储卡规格(如SD/MMC/Secure Digital High Capacity(SDHC),Memory Stick,xD图像卡等等)有着激烈竞争。新款存储卡的体积比CF卡小数倍,某程度上与当时CF比PC Card的相差还要大。新式小型存储卡已主导掌上电脑,手提电话以及消费级数字相机,特别是超迷你型号。
虽然如此,CF卡仍然是一些顶级专业数字相机的标准配置。在2007年出产的半专业级数字相机(专业消费级之数字相机、单镜反光相机)中,有相当比例还是支持CF卡。过往,CF的特点主要是以最少的价钱换取最大的存储容量,但如今相同容量的小型记忆卡已比CF卡便宜得多。现时高端SD卡的容量和性能已经不输CF卡,但平均来说CF卡仍往往有着比其他小型存储卡更高的容量(自CF 1.0标准开始已支持137GB之理论上限,至2007年第三季,最大容量为64GB)、更快的访问速度(Sandisk Extreme IV :40MB/s,CF 4.0标准支持最高133MB/s),更开放的规格及使用条款,较佳的兼容性(自CF 1.0标准起极少出现重大的改动,CF Type II能使用MicroDrive,以及透过转接器使用多种较小的存储卡)。
闪存型存储设备具有非易失性和固态等特质,所以它比磁盘驱动器更稳固,耗电量仅相当于磁盘驱动器的5%,却具有较快的传输速率(闪迪 Extreme IV型CF卡的写入速度和读取速度可达40MB/s)。工作电压为3.3伏特或5伏特,可以在不同的系统间转换。闪存型CF卡可以适应极端的温度变化,工业标准的闪存卡甚至可以在-45至85摄氏度的范围内工作。
2018年,CF卡的容量规格从最小的8MB到最大可达256GB。(这里的1MB=1,000,000byte,1GB=1000MB)
微型硬盘
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微型硬盘是一种符合CF Type II型标准的微型硬盘驱动器(约1英寸宽)。在1999年IBM首次发布拥有340MB容量的微型硬盘,后于2002年将其部门连同Microdrive商标一起卖给日立。许多其他厂商(如:希捷、索尼等)也有出售微型硬盘,截止至2005年中期,微型硬盘的容量达到6GB并且还在高速成长。
做为一种机械式存储设备,这些微型硬盘在运行的时候需要消耗比闪存更多的能源,所以在某些供能不足的设备上它们也许不能很好的运行。同时,作为机械设备,它们对物理震动和温度的变化要比闪存更加敏感,尽管在实际使用中并无大碍。
规范
在CompactFlash规范第一次标准化的时候,即使是全尺寸的硬盘容量也很少超过4GB,因此ATA规范自身存在的限制被认为是可接受的。但是,在硬盘由于不断增长的容量需求而对ATA规范作出大量改变的今天,闪存卡很快就超过4GB的限制,在原始版本1.0后所制造的CF卡已经可以达到512GB。6.0版本运行在PATA模式,未来版本预期会使用SATA模式。
- CompactFlash 版本 1.0 (1995),最高 8.3 MB/s (PIO mode 2), 容量最大可达 128 GB。
- CompactFlash+ (或称CompactFlash I/O)(1997)。
- CF+ 和 CompactFlash 版本 2.0 (2003) 最高 16.6 MB/s (PIO mode 4),2003年底,增加DMA 33传输(最高 33MB/s),从2004年中期开始提供。容量最大可达 137GB(根据CompactFlash协会(CFA)的资料)。
- CF+ 和 CompactFlash 版本 3.0 (2004) 最高 66 MB/s(UDMA 66),PC卡模式下 25 MB/s,添加密码保护以及许多功能。CFA建议存储卡大于2GB时,使用FAT32文件系统。
- CF+ 和 CompactFlash 版本 4.0 (2006) 支持 IDE Ultra DMA Mode 6 ,最高 133 MB/s (UDMA 133),容量最大可达137GB。
- CF+ 和 CompactFlash 版本 4.1 (2007) 支持Power Enhanced CF存储卡。
- CompactFlash 版本 5.0 (2010) 增加许多功能,包括48位寻址(容量最大可达 128 PiB),最高32 MB的大型区块传输,QoS和视频性能保证,以及其他增强功能。
- CompactFlash 版本 6.0 (2010年11月) 支持 Ultra DMA Mode 7 (最高 167 MB/s), ATA-8/ACS-2 sanitize指令、TRIM指令,和可选的卡温度工作温度范围告知功能。
CompactFlash的变体,基于 Serial ATA 总线,全称CompactFast,简称CFast。
CFast卡在物理和电气规格上都不兼容于CompactFlash卡,不过SATA可以模拟PATA的指令协议,现有的CompactFlash软件驱动程序可以继续使用。如果撰写使用AHCI的新驱动程序,大多都会有可观的性能增长。
CFast卡使用7 PIN的SATA母座与17 PIN的电源母座,可透过转接器转接成一般的SATA接口。
- CFast 1.0 / 1.1支持比CompactFlash更快的传输速度,使用SATA 2.0(300 MB/s)界面,首款于2009年底上市。
- CFast 2.0 于2012年第二季发布,更新为SATA 3.0(600 MB/s)。截至2014年,唯一采用CFast 2.0卡的产品是Arri Amira数字摄影机,可以在 2048×1080 分辨率下达到 200 fps;也有用于Arri Alexa / XT相机的CFast 2.0转接器。
2014年4月7日,Blackmagic Design宣布URSA电影摄影机将使用CFast卡。
2015年4月8日,佳能公司宣布推出XC10摄影机,也使用CFast卡。Blackmagic Design还宣布其URSA Mini摄影机将使用CFast 2.0。
截至2016年10月,越来越多的相机、摄影机、录音设备使用CFast媒体提供的更快的数据速率。像是Arri Amira、Arri Alexa Mini、哈苏H6D-100C、佳能C700、C300 Mark II、EOS 1D X II、XC10、Blackmagic Ursa、Ursa Mini 4.6K、Ursa Mini 4K。用于视频的其他录制设备包括Atomos Ninja Star、Atomos Shogun Studio 4K。
截至2017年,在更广泛使用CF的嵌入式电子行业中,从CF换到CFast的过渡仍相对缓慢,可能是由于硬件成本考虑和一些惯性(熟悉CF)以及因为较低性能的CF卡已经能满足需求,因此没有理由改变。
2016年9月7日发布,采用PCIe接口和高效的NVM Express。
2017年4月18日,CompactFlash协会发布CFexpress 1.0规范。使用XQD外形尺寸(38.5 mm×29.8 mm×3.8 mm)和PCIe 3.0 x2,传输速度最高可达 2 GB / s。 NVMe 1.2协议用于低延迟、低开销和高并发访问。
2019年2月28日,CompactFlash协会发布CFexpress 2.0规范。提升为NVM Express 1.3,一样使用PCIe 3.0。
有3种类型,A型:PCIe x1;B型:PCIe x2;C型:PCIe x4。
符合CF标准的其他设备
CompactFlash规范还被应用于多种输入/输出以及接口设备。由于它的电气性能与PCMCIA卡一致,因此大多数PCMCIA卡都有类似的CF版本。如: