Pamäťová karta je zariadenie na ukladanie elektronických dát používané na ukladanie digitálnych informácií, zvyčajne pomocou flash pamäte. O histórii a vývoji pamäťových kariet, ich výhodách a nevýhodách a budúcnosti flash pamätí sa dočítate v tomto blogu.

Čo je to flash pamäť a kde sa používa?

Flash pamäť je kompaktné, široko používané elektronické pamäťové médium, ktoré je možné elektricky vymazať a preprogramovať. Dokáže ukladať údaje po dlhú dobu bez pripojenia k zdroju napájania (jeho pamäť je na rozdiel od pamäte RAM energeticky nezávislá). Existujú dva typy flash pamätí, ktoré používajú rovnakú základnú technológiu s mierne odlišnými spôsobmi čítania a zápisu údajov - flash pamäte NAND a NOR.

Flash pamäťové karty sa bežne používajú v prenosných elektronických zariadeniach, ako sú digitálne fotoaparáty, mobilné telefóny, notebooky, počítače, tablety, PDA, prenosné prehrávače médií, herné konzoly atď. V zásade je ťažké vydržať deň bez použitia aspoň jedno zariadenie, ktoré v dnešnej dobe používa flash pamäťovú kartu.

Ako to celé začalo?

Aj keď koncept pamäte Flash vznikol už začiatkom 80. rokov, tak prvý použiteľný formát pamäťovej karty pre komerčné použitie - PC cards (PCMCIA) sa objavil až v roku 1990.

História a vývoj pamäťových kariet flash

Spoločnosť Toshiba Corporation začiatkom 80. rokov vyvinula flash pamäť typu NOR z EEPROM (elektricky vymazateľnú programovateľnú pamäť iba na čítanie) a na trh ju uviedla v roku 1984. V roku 1991 bola na trh uvedená prvá technológia flash pamäte typu NAND, tiež od spoločnosti Toshiba Corporation, ktorá sa stala v tomto novom segmente lídrom. Flash pamäť typu NAND bola novou (a vylepšenou) konfiguráciou, ktorá značne zmenšila oblasť pamäťových buniek tak, kže bolo možné dosiahnuť oveľa nižšie cenové náklady za jeden bit úložnej kapacity. Oba typy flash pamäte vynašiel Dr. Fujio Masuoka počas práce pre spoločnosť Toshiba Corporation v 80. rokoch.

Ako bolo spomenuté vyššie, tak prvé PC cards (PCMCIA) pre komerčné formáty pamäťových kariet sa objavil až v roku 1990. Karta PC Card je pamäťové zariadenie určené na rozširovanie pamäte do osobného počítača (notebooku) a ich štandary boli vyvinuté Medzinárodnou asociáciou pamäťových kariet osobných počítačov (PCMCIA). Mal tri základné typy, ktoré sa líšili hrúbkou a boli vyrábané v 16-bitovej alebo 32-bitovej verzii. Tento prielom viedol k sprístupneniu mnohých druhov zariadení na základe konfigurovateľnosti karty PC Card, vrátane sieťových kariet, modemov a pevných diskov. Karty PC Card sa v súčasnosti používajú hlavne v priemyselných aplikáciách a na pripojenie zariadení, ako sú napríklad modemy. Od roku 1994 dorazilo niekoľko nových  formátov pamäťových kariet menších ako karta PC Card a ako prvým bol formátCompactFlash Card.

Pamäťová karta PCMCIA od spoločnosti PRETEC o veľkosti 128 MB

Pamäťové karty typu Compact Flash I (CF-I) a II (CF-II) sú veľkokapacitné pamäťové zariadenia flash používané hlavne v prenosných elektronických zariadeniach. Formát a zariadenia boli prvýkrát špecifikované a vyrobené spoločnosťou SanDisk v roku 1994 v dvoch verziách, ktoré sa líšili svojou hrúbkou. CF je fyzicky väčší ako iné flash karty a pôvodne používal flash pamäť typu NOR, ktorá dokázala spúšťať programy priamo z flash bez potreby kopírovania do pamäte RAM (random access memory) zariadenia. CompactFlash zostáva napriek svojmu veku aj naďalej populárnym a je podporovaným mnohými profesionálnymi zariadeniami a špičkovými spotrebnými zariadeniami, ako sú digitálne fotoaparáty Canon a Nikon. CF karty majú kapacitu až 512 GB.

Compact Flash I od SanDisk vo veľkosti 512 MB

Rok 1995 priniesol ďalšiu významnú inováciu na poli pamäťových kariet, ktorou bola SmartMedia Card (SM / SMC) čo je štandard flash pamäťových kariet založený na NAND vlastnený spoločnosťou Toshiba, ktorý bol uvedený ako tichý nástupca diskety počítača. Kapacita pamäťových kariet SmartMedia sa pohybovala od 2 MB do 128 MB, čo na dnešné pomery nie je veľa. Karta SmartMedia pozostávala z jediného pamäťového čipu NAND vloženého do tenkej plastovej karty a bola na tú dobu jednou z najmenších a najtenších z prvých pamäťových kariet (s hrúbkou iba 0,76 mm), vďaka čomu bola bohužiaľ aj značne náchylná na mechanické poškodenie ohnutím. Spravidla sa používali ako úložisko pre prenosné zariadenia a boli populárne najmä v digitálnych fotoaparátoch. V roku 2001 získali takmer polovicu trhu s digitálnymi fotoaparátmi. Tento pamäťový formát však začal vykazovať problémy najmä so zvyšujúcim sa rozlíšením fotoaparátov. Karty väčšie ako 128 MB boli aj rozmerovo veľké a kompaktné digitálne fotoaparáty dosahovali rozmery, keď dokonca aj karty SmartMedia boli príliš veľké na to, aby sa do nich pamäťový slot s kartou zmestil. Spoločnosť Toshiba nakoniec v roku 1999 prešla na menšie a vysokokapacitné karty Secure Digital (SD karty). Pamäťové karty SmartMedia sa už v súčastnej dobe nevyrábajú.

SM Card o veľkosti 128 MB

V roku 1997 vznikol ďalší formát, tentoraz Multimedia card (MMC), ktoré tentokrát predstavili spoločne spoločnosti SanDisk a Siemens AG. MMC sú k dispozícii vo veľkostiach do 512 GB a používajú sa v spotrebnej elektronike. Od zavedenia SD kariet (v roku 1999) MMC stratili svoju popularitu, ale zabudované MMC (eMMC) sa stále široko používajú ako prostriedok na interné ukladanie v prenosných zariadeniach, ktoré môžu byť umiestnené vo vnútri telefónov, alebo dokonca za lacné PC ako náhrada za drahšiu tradičnú jednotku SSD.

MMC Card spoločnosti Siemens o veľkosti 32 MB

Rok 1998 predstavuje skorý koniec jednej dekády s ktoru prichádza na trh Memory Stick (MS) čo je vymeniteľná pamäťová karta typu Flash, ktorá bola uvedená na trh spoločnosťou Sony. K dispozícii bola vo veľkostiach od 4 MB do 128 MB. Neskôr bolo na trh predstavených veľa revízií PRO, DUO s čoraz väčšou maximálnou úložnou kapacitou, rýchlejšími prenosovými rýchlosťami a menšími rozmermi. Zaujímavosťou je, že spoločnosť Sony vo svojich produktoch (ako sú digitálne fotoaparáty Cyber-shot, počítače WEGA, počítače VAIO a vreckové herné konzoly PlayStation Portable) používala výhradne pamäťovú kartu Memory Stick 2000. Ale s rastúcou popularitou, tlakom trhu a celkovou rozšírenosťou SD kariet začala spoločnosť Sony v roku 2010 postupne podporovať aj formát kariet SD. Výroba pamäťovej karty typu Sony Memory Stick je od roku 2010 už ukončená.

Memory Stick od SONY s kapacitou 32 MB

Ďalším známym typom je karta Secure Digital (SD), ktorá sa dostala na trh v roku 1999. Je to formát pamäťovej karty, ktorý bol vyvinutý spoločnosťou SD Card Association (SDA) pre použitie v prenosných zariadeniach. Bol predstavený v roku 1999 ako spoločné úsilie spoločností SanDisk, Panasonic (Matsushita Electric) a Toshiba, ako vylepšenie oproti kartám MultiMediaCards (MMC), a odvtedy sa stal priemyselným štandardom.

SD karta apoločnosti SnDisk o kapacite 1 GB

Máme milénium a máme tu USB zbernicu a USB disk (Universal Serial Bus). Nástupom roku 2000 sa začalo toto rozšírenie masovo aplikovať do počítačov vďaka spoločnosiam IBM a Trek Technology. Jednotka USB drve je zariadenie na ukladanie údajov typu plug and play, ktorá obsahuje pamäť flash s integrovaným rozhraním pre USB zbernicu. USB kľúče sa často používajú na ukladanie, zálohovanie dát a prenos súborov medzi počítačmi a sú k dispozícii v rôznych veľkostiach. Podporujú ich moderné operačné systémy ako Windows, Linux, macOS a ďalšie systémy podobné systému Unix, ako aj mnohé systémy založené na systéme BIOS.

Formát karty miniSD bola predstavená v roku 2003 ako menšia verzia karty SD. Aj keď sú nové karty určené špeciálne pre mobilné telefóny, zvyčajne sú balené aj s adaptérom miniSD, ktorý poskytuje kompatibilitu so štandardným slotom na pamäťové karty SD. V roku 2005 boli predstavené karty micro SD, dostupné v kapacitách 32, 64 a 128 MB, v roku 2006 nasledovali karty micro M2 (od 64 MB do 16 GB) a karty micro SDHC (2 GB až 32 GB). Tieto karty sa aj naďalej vyvíjali ako svojou kapacitou tak aj rýchlosťou. Ďalšou v dnešnej dobe používanou variáciou tejto karty je jej odvodený formát microSD, ktorá sa s obľubou používa napríklad v mobilných telefónoch.

Veľkostné porovnanie rodiny SD kariet.

Prvé pamäťové karty SDXC (Secure Digital Extended Capacity) boli uvedené na trh v roku 2010, s rovnakými rozmermi ako predchádzajúce verzie, ale ich úložná kapacita sa začína na 64 GB úložného priestoru a dosahujú veľkosti až 2 TB, pričom sú zároveň prachotesné, vodotesné čiže znesú aj extrémnejšie podmienky pre použitie. Karta využíva systém súborov exFAT od spoločnosti Microsoft na prácu s veľkými objemami údajov a súbormi. K dispozícii je tiež verzia micro SDXC. V tomto okamihu je už všetko o rýchlosti, veľkosti, spoľahlivosti, úložnom priestore a robustnosti.

V roku 2016 vznikla karta Universal Flash Storage (UFS) od spoločnosti Samsung. Je to pamäť typu flash určená najmä pre digitálne fotoaparáty, mobilné telefóny a spotrebnú elektroniku. Jeho cieľom je priniesť vyššiu rýchlosť prenosu dát a zvýšenú spoľahlivosť pamäte flash. Technológia UFS umožňuje súčasne zapisovať a čítať údaje do úložiska a je umiestnená tak, aby nahradila karty eMMC a SD (ktoré môžu vykonávať iba jednu operáciu súčasne). Spoločnosť Samsung už UFS používa vo svojich telefónoch. Na trh uviedli pamäťové karty UFS s úložným priestorom 32, 64, 128 a 256 GB. Zatiaľ čo karty UFS majú omnoho vyššiu rýchlosť a šetrnosť voči batérii, karty SD sú aj naďalej obľúbené a výrobcovia ich viac uprednostňujú.

Rôzne pamäťové veľkosti kariet UFS od spološnosti Samsung.

Formát pamäťovej karty SDUC ohlásený už v júni 2018 ide v stopách pôvodných kariet SD, SDHC a SDXC, zvyšuje opäť maximálnu úroveň úložnej kapacity (z 2 TB na 128 TB) a opäť zvyšuje rýchlosť (1,58-násobok v porovnaní s predchádzajúcou verziou,). Neexistuje však žiadny definitívny dátum, kedy tieto karty uvidíme na trhu.

Aké sú výhody a nevýhody flash pamäte?

Pamäťové karty sú spoľahlivé, pretože neobsahujú žiadne pohyblivé časti a nie sú ovplyvnené magnetickými poľami. Ich pamäť je energeticky nezávislá, čo zaisťuje stabilitu uložených údajov na karte. Zvyčajne u nich nedochádza k mechanickým problémom alebo poškodeniam, preto sú pre bežného používateľa sú veľmi vhodné. Sú malé, ľahké a kompaktné, vďaka čomu sú prenosné. Majú vysokú úložnú kapacitu, čo používateľovi uľahčuje dosiahnutie väčšieho úložného priestoru (napríklad v smartfóne s obmedzeným úložným priestorom). Majú nízke energetické nároky na batériu, umožňujú okamžitý prístup k údajom a jednoduchý prístup k počítaču napríklad pomocou čítačky kariet, dajú sa ľahko použiť v rôznych zariadeniach. Nakoniec sú predávané v najrôznejších veľkostiach a opakovane použiteľné / prepisovateľné - obsah pamäťovej karty je možné vymazať a kartu je možné opakovane použiť. Avšak to všetko ešte neznamená, že sú bezchybné.

Napriek všeobecnej konštrukcii pamäťovej karty je odolnosť voči fyzickému poškodeniu pomerne vysoká, nezabezpečuje však jej úplnú ochranu. Pamäťovú kartu môžte stratiť, nesprávne zasunúť, prelomiť, alebo elektronicky poškodiť, potom je karta nečitateľná. Karty bývajú pomalšie ako primárna pamäť a majú konečné cykly čítania a zápisu, čo znamená, že sa postupne degradujú. Môžu potenciálne uchovať údaje až 10 rokov bez poškodenia, ale ich životnosť je konečná, takže je pre používateľa dôležité, aby si pre istotu spravil duplicitnú zálohu údajov uložených na pamäťových kartách.

Aká je budúcnosť flash pamäte?

Postup vývoja pamäťových kariet ide paralelne so zvyšujúcou sa zložitosťou technológie mobilných telefónov, digitálnych fotoaparátov a iných elektronických zariadení, čo obvykle vedie k zmenšeniu veľkosti a ceny kariet a zvýšeniu rýchlosti (vyššie rýchlosti čítania a zápisu) a vyššiu úložnú kapacitu, ktorú pamäťové karty ponúkajú používateľom.

Veľké vylepšenia pamäťových kariet flash umožnili výrazný rast predaja digitálnych fotoaparátov, nezabúdajme však ani na predaj ďalších spotrebných výrobkov - televízorov, mobilných telefónov, audio prehrávačov, osobných digitálnych asistentov, herných konzol, videokamier a ďalších zariadení využívajúcich pamäť flash. V budúcnosti budú na trh bežne uvádzané ešte menšie verzie flash pamäťových kariet, ktoré zákazníkom ponúknu ľahký spôsob prenosu dát z jedného zariadenia do druhého pri vyšších rýchlostiach a vzhľadom na ich aktuálny význam sa flash pamäť dočká v rozšírenom používaní po mnoho ďalších rokov.