揭開(kāi)數(shù)字“膠卷”的秘密，CF卡30秒拆解報(bào)告

傳統(tǒng)相機(jī)要記錄圖像信息，靠的是膠卷;數(shù)碼相機(jī)(DC)也要保存數(shù)據(jù)，靠的是什么呢?這就是微存儲(chǔ)器。CF卡于1994年由SanDisk公司首次推出，由于標(biāo)準(zhǔn)推出時(shí)間較長(zhǎng)、兼容性較好、通用性較強(qiáng)等原因得到了廣泛的應(yīng)用 。CF卡結(jié)構(gòu)上的最大特點(diǎn)是整合了控制器，這樣使用CF卡的外部設(shè)備就可以做得相對(duì)簡(jiǎn)單，而且不同的CF卡都可以通過(guò)單一的機(jī)構(gòu)來(lái)讀寫，無(wú)需考慮兼容性的問(wèn)題。雖然CF規(guī)格推出得很早，卻并沒(méi)有一點(diǎn)衰老的痕跡，技術(shù)的不斷革新和完善使得CF在今天仍獨(dú)具魅力，目前的CF卡的最高容量已經(jīng)達(dá)到6GB，將來(lái)更可達(dá)到10GB甚至更高。眾所周知，傳統(tǒng)的膠卷是通過(guò)感光發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)來(lái)記錄信息的，那么數(shù)字“膠卷”又是如何記錄信息的呢?下面就等筆者為大家揭開(kāi)這個(gè)秘密吧。

讀懂CF存儲(chǔ)卡的“身份證”

每塊CF卡上都少不了印有產(chǎn)品的一些標(biāo)識(shí)，例如品牌、卡的種類、容量以及一些技術(shù)參數(shù)等，讀懂這張存儲(chǔ)器的“身份證”，是選好CF卡的前提。

可是我們有時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)這些參數(shù)并不“準(zhǔn)確”，例如有不少朋友問(wèn)“我的1024MB的CF卡為什么顯示只有988MB”，這里邊分為幾種情況：一是存儲(chǔ)器本身出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，如FLASH芯片價(jià)質(zhì)損壞等，這種情況比較少見(jiàn);最常見(jiàn)的是實(shí)際容量與標(biāo)稱相差不大，這種情況是正常的，不是質(zhì)量問(wèn)題。因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)計(jì)算容量都是以1M=1024K為標(biāo)準(zhǔn)的，而廠商標(biāo)稱的容量都是按1MB=1000KB計(jì)算的，也就是說(shuō)，廠家標(biāo)稱的1024MB相當(dāng)于1,024,000KB，而操作系統(tǒng)則計(jì)算為1024000/1024=1000MB。另外，像硬盤一樣，閃盤在格式化過(guò)程中建立文件分配表(FAT)等系統(tǒng)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也要占用一些空間。三是對(duì)于CF卡來(lái)說(shuō)，由于內(nèi)置的控制需要占用一定的存儲(chǔ)容量，因此會(huì)對(duì)總存儲(chǔ)空間產(chǎn)生影響，這個(gè)控制器的生成是和使用有關(guān)的，不同的數(shù)字產(chǎn)品應(yīng)用CF卡都會(huì)對(duì)卡容量的識(shí)別或者占用產(chǎn)生影響。

只要30秒!揭開(kāi)數(shù)字“膠卷”內(nèi)部的秘密

即將送上邢臺(tái)的CF卡

CF卡的正反兩面都是金屬片，四邊與接口都是塑料的，拆解時(shí)只能從金屬片的邊緣下手。

拆機(jī)的過(guò)程就是這樣傻瓜，相信任何人花30秒就脫下CF卡的外衣。當(dāng)然，如果想復(fù)原的話，拆的時(shí)候就需要細(xì)致一點(diǎn)，不可用力過(guò)猛，否則很容易會(huì)損壞邊框或接口。接口一壞CF卡就無(wú)法使用了。

CF卡由兩個(gè)基本部分構(gòu)成：內(nèi)部控制器和閃存模塊。CF卡和閃盤基本都使用NAND型flash，NAND Flash自身是沒(méi)有存儲(chǔ)控制器的，其結(jié)構(gòu)可看作是由許多的小區(qū)塊組成的，每塊都能存儲(chǔ)一定數(shù)量的信息，類似于硬盤的簇。NAND型flash的讀寫也是以塊和頁(yè)為單位來(lái)進(jìn)行的，使用8bit的I/O端口存取數(shù)據(jù)。CF卡內(nèi)部控制器設(shè)計(jì)完全模擬硬盤，最大的特色是兼容性好，無(wú)論采用多大容量的閃存芯片組，其外部接口都是標(biāo)準(zhǔn)的ATA/ID E接口，可以很容易地通過(guò)IDE接口與電腦連接，而且早已實(shí)現(xiàn)無(wú)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，使用非常方便。 由于CF卡內(nèi)置控制器和仿硬盤的設(shè)計(jì)，也簡(jiǎn)化了CF卡適配器的設(shè)計(jì)。CF卡的讀寫速度，例如能達(dá)到標(biāo)稱的多少X，也是由控制芯片決定的，高速CF卡之所以能夠?qū)崿F(xiàn)高速，就是靠性能優(yōu)秀的控制芯片實(shí)現(xiàn)的。圖中所見(jiàn)的是SanDisk自身開(kāi)發(fā)的一款控制芯片，主要針對(duì)普通型的CF卡產(chǎn)品。

另外，CF卡出現(xiàn)故障主要是在控制芯片上，一般情況是在操作過(guò)程中使用的格式或設(shè)備不匹配擾亂控制芯片的內(nèi)部運(yùn)作，或者是不正當(dāng)?shù)牟灏卧斐煽ǖ膫?。其?shí)大部分控制芯片都沒(méi)有真正意義上損壞，重新格式化就可以了(一般相機(jī)說(shuō)明書里也有這樣的提示)。CF卡一般不會(huì)壞，真損壞的情況非常少。經(jīng)常是讀取設(shè)備設(shè)計(jì)不合理或是不正當(dāng)?shù)牟僮髟斐筛袷降膿p壞。如果格式損壞后，里面的資料可能是不能備份出來(lái)的，都需要經(jīng)過(guò)格式化才可以，但有些軟件可以處理格式化過(guò)的閃存卡，但并不能保證卡內(nèi)全部數(shù)據(jù)可以恢復(fù)。

CF卡的背面。對(duì)于采用多片閃存來(lái)提升容量的CF卡，背面也能放置兩顆Flash芯片。

CF卡的結(jié)構(gòu)原理圖。CF卡的內(nèi)部設(shè)計(jì)采用了模擬硬盤方式，所以CF卡采用的接口和IDE接口是兼容的，在存儲(chǔ)芯片和接口間不需要特殊的信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片。但CF卡沒(méi)有機(jī)械結(jié)構(gòu)，因此CF卡的扇區(qū)尋址適宜采用邏輯尋址方式。邏輯尋址方式?jīng)]有磁頭和磁道的轉(zhuǎn)換操作，因此在訪問(wèn)連續(xù)扇區(qū)時(shí)，操作速度比物理尋址方式快得多。由于CF卡并不是單純的存儲(chǔ)器，還內(nèi)置了專用控制器，與外部的接口是標(biāo)準(zhǔn)的ATA/IDE，3.3V、5V外電壓通用。所以CF卡的兼容性好，無(wú)論內(nèi)部采用多少容量的閃存芯片組，都可以用ATA/IDE標(biāo)準(zhǔn)與其他設(shè)備交換數(shù)據(jù)，便于增加容量和加快傳輸速度。

走出速度的誤區(qū)：100X真的能快100倍?

目前CF卡的速度標(biāo)準(zhǔn)普遍采用與CD-ROM相同的“X倍速”方式計(jì)算，1X倍速即為150KB/秒的傳輸速率。而決定CF卡本身速度的關(guān)鍵則在內(nèi)建的控制芯片和高速閃存芯片中?，F(xiàn)在已有CF卡生產(chǎn)廠商通過(guò)使用最新的控制器和高質(zhì)量閃存芯片，已經(jīng)將CF卡的寫入速度提高到100X倍速。不過(guò)在一般的消費(fèi)類DC上，不同倍速的CF區(qū)別并不明顯——這主要受制于DC本身的處理速度，因此一般的用戶不必盲目追求高速的CF卡。最后，如果CF說(shuō)有什么缺點(diǎn)的話，那就是功耗較其它使用Flash介質(zhì)的存儲(chǔ)卡要大，且其50針接口在頻繁插拔的情況下較容易損壞，接口成本較高，體積相對(duì)其它微存儲(chǔ)器來(lái)說(shuō)也略顯“笨重”。