Pilk kaartidele
Leo Backman, Glen Pilvre
03.08.2008

Postmargi- või küünesuurused mälukaardid on saanud digiajastu peamisteks infokandjateks. Neis säilivad hiiglaslikud infohulgad ilma akude või patareide abita.

Mälukaardid moodustavad lahutamatu osa digitaalsest (ajaviite)maailmast ning naljalt ei leia seadet, kus neid peidus poleks. Fotoaparaadid, videokaamerad, mobiiltelefonid, pleierid, printerid – ükski neist ei saa enam läbi ilma mälukaardita.
Mälukaartide mahud on kasvanud plahvatuslikult seoses neis kasutatavate pooljuhttehnoloogiate füüsiliste mõõtude kahanemisega, kuid lisaks sellele on kasvanud ka erinevate kaardiformaatide hulk. Eri mõõtudega ning enamasti omavahel mitteühilduvaid kaardistandardeid on rohkem kui kolmkümmend.

1990ndate leiutis
Esimesi mälukaarte esitleti rohkem kui kümme aastat tagasi. Novaatoriteks olid mikroskeemide tootjad Intel, SanDisk ja Toshiba.
Toshiba 1995. aastal loodud Smart Media kaart oli mõeldud asendama arvutites kasutatavaid diskette. Et asja arvutitootjatele lihtsamaks teha, oli Smart Media kaartide lugemiseks kasutusel standardset 3,5“ flopidraivi asendav Flashpath adapter (ehk arvuti nägi seda kui tavalist kettaseadet). Tänaseks ajaloo hõlma kadunud Smart Media kaardist paremini on läinud 1997. aastal esitletud MMC-l (Multimedia Card), mille promootoriteks olid SanDisk ja Siemens. MMC otsene järeltulija on mõõtudelt sarnane SD-kaart (Secure Digital) ning MMC-kaarti oskavad lugeda ka tänased SD-kaardi lugejad. Nagu SD-kaardi nimigi vihjab, võimaldab formaat lisaks talletamisele ka info salastamist. Reaalses kasutuses aga pole see omadus eriti oluliseks osutunud.
Sony lõi oma Memory Sticki kaardilauale kümmekond aastat tagasi ning nime poolest samaks jäänud formaati on tänaseks palju edasi arendatud.
Digitaalsed DV-videokaamerad olid esimesed mälukaarte kasutavad seadmed. Nende kaartide funktsiooniks oli talletada fotosid. Tänaseks on kaardilugeja pea kõikide multimeediaseadmete osa – näiteks digifotosid saab vaadata paljude teleritega „otse”, ka enamik printereid oskab fotosid trükkida otse mälukaardilt.

Liikuv pilt ja heli
Nagu öeldud, tuiskavad digikaartide mahud üha kiirenevalt uutesse kõrgustesse. Gigabaidi piir ületati vaid mõned aastad tagasi, aga juba on reaalsuseks muutunud kümnete gigabaitide suurused kaardid – ilmselt pole 100 GB piir enam mägede taga.
Ka nõudlus kaartide järele kasvab üha – talletatava multimeedia kvaliteet ja sellega seoses ka infomahud suurenevad samuti hoogsalt. Uuemate kaartide infovahetuskiirus võimaldab reaalajas salvestada näiteks Full-HD resolutsiooniga videot koos heliga ning pisemates HD-kaamerates ongi kasutusel vaid mälukaardid. Mahtu on vaja ka mujal – mobiilide puhul on uueks sõnaks televisioon (DVB-H) ning kindlasti pole kaugel aeg, kui „mobivisiooni” saab ka mälukaartidele salvestada.
Tavalise MMC-kaardi mahupiir on 4 GB (räägitakse ka tulevastest 8 GB kaartidest), kuid see-eest on saadaolevate 8 GB SD-kaartide valik juba lai. Füüsiliselt SD-mõõtu on SD täiustatud versioon SDHC (High Capacity) ning praegu saab ka osta 32 GB mahutavaid SDHC-kaarte. Vastavalt mõõtudele on SD (MMC) kaarte kolme liiki – tavaline, mini ja mikro. Tavamõõtmetes MMC-kaardid töötavad tihti ka SD-seadmetes, aga mitte vastupidi – SD-kaart on MMC-kaardist veidi paksem. Tänast multimeedia-kaarditurgu valitsebki SD (MMC) oma erinevate mõõtmetega – paljudes mobiilides on kasutusel SD mini- või mikroversioonid.

Kaarte tuleb ja läheb
Esimestes digikaamerates kasutust leidnud Smart Media kaart on nüüdseks ajalugu. Asemele on tulnud eespool mainitud SD ja Fuji/Olympuse arendatav kaart Extreme Digital (xD). xD on vaid pöidlaküüne suurune, kuid mahutab kuni 2 GB infot.
Mõõtudelt suurim Compact Flash (CF) on peamiselt kasutusel profifotograafias. Olgugi et formaat pole enam esimeses nooruses, püsib see endiselt tänu suurenevatele infovahetuskiirustele konkurentsis. Compact Flashi (ja ka teiste mälukaartide) kiirust mõõdetakse kordades – ja ühekordne tähendab 150 kB/s. Praegu näitavad kiiremad kaardid rohkem kui 200kordset kiirust, mis baitide keelde tõlgituna tähendab ca 40 MB/s.
Vanemate mälukaartide ehitus on uuemate SD- ja MMC-kaartide omast lihtsam – see seab piiranguid küll infomahu osas, aga võimaldab jällegi saavutada suuri infoliigutamiskiirusi.
xD-kaardi jätkuv püsimine ülemaailmses digitaalses kaardimängus on ebakindel – kasutavad seda formaati vaid Olympus ja Fuji.
Ka Compact Flashi nõudlust ei arvata eriti kasvavat. Pigem eelistavad tulevikuseadmed just mõõtudelt väiksemaid kaarte – n-ö mini- või mikroversioone. Mikrokaardid pole suuremad kui ruutsentimeeter ning paksemad kui millimeeter.
Suurimat tulevikku ennustataksegi kahele mikro-formaadile – Memory Stick Micro (M2) ja Micro-SD.

Kaardipakk nimega Memory Stick
Sony esitles Memory Sticki umbes kümmekond aastat tagasi. Originaali on pidevalt arendatud, nii on vähenenud füüsilised mõõdud ja suurenenud mahud/kiirused. N-ö originaalkaardi suurim maht on 256 MB, aga uute ja poole väiksemate Pro Duo kaartide teoreetiline maht on juba 32 GB. Praegu suurim saada olev MS Pro Duo Mark II kaart mahutab „kõigest” 16 GB.
M2 ehk Memory Sticki mikroversiooni sihtgrupiks on eelkõige mobiilid. Saadaval on 4 GB kaarte ning mahupiiriks peaks olema samuti 32 GB.
Sony Memory Sticki perekonda kuulub kokku viis erinevat versiooni, mis kõik ka teineteisega ühilduvad. See tähendab, et nii M2 kui Pro Duo kaartide jaoks on originaalkaardi mõõtudes adapterid.

Parem karta kui…
Mälukaartidele talletatud info püsib omal kohal kindlalt. Kaardid on olemuselt väga lollikindlad – statistiline võimalike vigade esinemisvahemik kõigub miljoni ja kolme miljoni tunni vahel (ca 100–300 aastat). Ning juhul, kui mõni bitt otsustakski oma väärtust omatahtsi muuta, sekkuvad enamikul kaartidel kasutatavad veaparandusalgoritmid.
Siiski võib lohakas ümberkäimine kaartidele halvasti mõjuda – kaarti ühendades pole kindlasti vaja kunagi kasutada jõudu. Kui kaart hooletult jõuga lugejasse vajutada, siis saavad enamasti kannatada lugeja õhukesed kontaktliistakud – need kas väänduvad või murduvad ning selle seadmega infot enam kaardilt kätte ei saa.
Kirjutamise ajal pole samuti arukas kaarti liigutada, nii võivad andmed kaotsi minna. Seega tasub üldiselt seadmete tootjate nõuandeid kaartidega ümberkäimise osas tõsiselt võtta. Kui kaart osutubki loetamatuks, tasub alati proovida mõne teise sama kaarditüüpi tundva lugejaga.
Kui andmete päästmine omal jõul ei õnnestu, on parem pöörduda kaardi või seadme müüja poole. Kallimate kaartidega on tihti kaasas ka tarkvara info taastamiseks – sellest on abi siis, kui midagi on kogemata kustutatud, kuid füüsiliselt pole veel üle kirjutatud. Muidugi tuleb alati meeles pidada, et ebaõnnestunud isetegevuse korral ei saa enam hiljem vastutust tootja kaela veeretada.
Soojapügalatega kaartidel reeglina probleeme pole – 50–80kraadine kuumus ei tohiks enamiku kaartide töökindlust vähendada. Külmakraadidega on aga lugu teine, miinuskraadides kasutamiseks pole tavalised kaardid ette nähtud. On olemas spetsiaalsed külmakindlad kaardid, mis toimivad kuni –40 °C-ni, muidugi peab sellisel juhul veenduma, et ka seadmed võtavad sellises pakases n-ö pildi ette.
Nii võib juhtuda, et näiteks fotokoti sahtlis olev kaart võib miinuskraadide korral muutuda ajutiselt loetamatuks.

Pikaealine, aga mitte igavene
Mälukaarte võib üldiselt probleemivabalt fotokoti põhjas hoida või taskus kanda, ka mahakukkumine ei tohiks neile sisulist häda teha – vastupidiselt näiteks mehaanilis-magnetilistele andmekandjatele nagu kõvakettad. Löögitaluvust lisab tublisti see, et kaartide strateegilised osad on tihti silikooni valatud – lisaks toimib see hea isolaatorina niiskuse eest. Nii lubatavad tootjad ka tavaliste kaartide puhul nende funktsionaalsuse säilimise isegi kuni 2000–3000 G suuruste kiirenduste/aeglustuste korral.
Mälukaartide elektrostaatiline tööpõhimõte muudab kaardid immuunseks tugevate magnetväljade suhtes.
Kaartides kasutatavate mälukiipide ainus – küll suhteliselt teoreetiline – nõrkus on nende kulumine salvestusfaasis. Esimestes kaartides kasutatavatele kiipidele lubati 10 000–100 000 salvestuskorda. Nüüdsed mälud aga ei väsi ka rohkem kui kahe miljoni salvestuse puhul. Kasutusea suhtes on ootused aga veel optimistlikumad, sest uued tehnoloogiad on arendamisel. Üks neist on ferroelektrilisel kristallil põhinev magnet-punktmälu, millel kulumisprobleem täiesti puudub.

Veel kiiremini
Vaevalt saab ühegi mälukaardi kohta öelda liiga kiire või liiga suur (infomahutavuselt). Kaartidelt loetakse infot kas järjestik- või paralleelliidese kaudu – see tähendab, et suured infohulgad ei liigu kaardile ja kaardilt ära ühe silmapilguga. Suuremate infohulkadega toimetulekuks on vaja ka suuremat kiirust.
Fotoaparaatide puhul lisavad kaartidele üha uusi nõudmisi kiiruse/mahu osas järjest rohkemate pikslitega sensorid. Ühe pildi salvestamine käib märkamatult, aga kiire sarivõtte puhul võib pudelikaelaks osutuda just mälukaart. Fotoaparaatides on enamasti kasutusel kiire vahemälu, aga kui ka see täitub, siis tuleb oodata, kuni info on kaardile jõudnud. Muidugi on oma osa ka fotoaparaatide kiiruses – pildi töötlemine (ja pakkimine) võtab samuti aega. Kaartide kiirused aga on kasvanud jõudsalt ning vahe kiiruses võrreldes esimeste kaartidega on rohkem kui kümnekordne.
Kaartide kiirust mõjutab ka nende ehitus – ehk see, kuidas on info liikumine „korraldatud”. Näiteks xD-kaardid sisaldavad vaid mõnd mälukiipi ning kogu infoliigutamistöö teeb ära fotoaparaadis (kontrolleris) olev loogika. Selliste kaartide puhul aitab pildistamis-salvestamiskiirust tõsta kiiremini toimiv fotoaparaat.
Compact Flash kaartidel on viiskümmend kontakti, uuematel kaartidel on aga kontaktpindu vaid kümmekond. Liidesestandard ise võib olla täielikult järjestiksüsteemis (serial), kuid kõige levinumaks on neljabitine paralleelliides. Sellel arhitektuuril põhinevad ka Sony Memory Stick kaardid, mille suurimaks teoreetiliseks salvestuskiiruseks väidetakse olevat 15 MB/s. Praeguste tavakaartide kiirus on vähemalt 9 MB/s.
Kaartidel oleva info siirdamiseks arvutisse (ja vastupidi) on kasutusel peamiselt USB-ühendust kasutavad kaardilugejad, millest enamik tunnistab pea kõiki peamisi kaarditüüpe. Kui mingil põhjusel on arvutis kasutusel USB vanem versioon (USB 1.1 kiiruseks on 1,5 MB/s), siis liiguvad suured andmehulgad muidugi aeglasemalt kui kaardi kiirus seda võimaldab. Siiski on enamasti tegu suhteliselt kiire USB 2ga (60 MB/s) ning see praeguste kaartide puhul pudelikaelaks ei jää.

HD-video kaartidele
Kui varem oli kodustes videokaamerates kasutusel lint, kõvaketas või DVD-plaat, siis nüüd on järjest rohkem müügile saabumas kõrgteravat videot (AVCHD) vaid mälukaartidele salvestavaid mudeleid. Eelkõige on selliste kaamerate puhul peamiseks argumendiks suurus ja kaal – mõlemad näitajad on tõesti väikesed. Samuti on mälukaardiga kaamerad liikuvate osade puudumise tõttu väga töökindlad.
Kui aga vaadata salvestusmeedia hinda iga videominuti kohta, siis pole mälukaardid parim valik. HDV-formaati salvestava DV-kasseti saab kindlasti vähem kui saja krooniga ning sinna mahub infot pea 13 GB. 4 GB SD mälukaart aga maksab ligi viissada krooni ning kiirete (150x) kaartide hinnad ulatuvad üle tuhande krooni piiri. HD-videot mahutavad küll mõlemad umbes tunni jagu, sest mälukaartidega kaameratel on kasutusel suurema pakkimistihedusega AVCHD-formaat.

Universaalne kaardiformaat tulekul

Nagu eelnevast näha, on pilt kaardiformaatide osas suhteliselt kirju. Tootjaid ei näi see eriti segavat, kuid kasutaja peab see-eest proovima mõistatada, millist kaarti ka mõne aasta möödudes veel mõistlikusse kohta pista saab.
Seega pole suur formaatide valikuvõimalus üldse hea, pigem vastupidi – isegi ühesuurused ning sarnase välimusega kaardid ei toimi erinevates seadmetes.
Nii ongi seadmevalmistajad loonud liidu, arendamaks välja ühte ja kõigile sobivat kaarti – Universal Flash Storage. Standard peaks valmima vähem kui aasta jooksul ning esimesi UFS-kaarte „söövaid” seadmeid võiks müügile oodata aastal 2010. Uue kaardistandardi tehnilisi üksikasju pole veel avaldatud, kuid kuulujutte on kuulda olnud kiiruse aadressil – see on täiesti kosmilisest klassist ja peaks küündima kuni 2 GB/s. Pooleteisetunnise HD-filmi kaardilt lugemisele kuluksid nii vaid loetud sekundid. Ka peaks uus standard toetama täiesti uusi, veel arendusjärgus olevaid kiibitehnoloogiaid.

Kui väike on liiga väike?
Suurte andmemahtude puhul on siiani peamiseks meediaformaadiks optilised plaadid (CD, DVD, BluRay) ja lindid (nt DV) – see tähendab et seadmetes mehaanikast veel pääsu pole. Optilised ja magnetilised meediad on kindlasti veel väga pikka aega odavaimad viisid digitaalse info talletamiseks. Pooljuhttehnoloogia on aga siiski toonud uued tuuled – enam pole vaja keerlevat ja liikuvat (ehk kuluvat) mehaanikat. Järgmine samm võiks olla mälukaartide kasutamisviis – infot võiks siirata juhtmevabalt, mis elimineeriks viimase, kaartide ühendamisega seotud mehaanilise aspekti.
Täna pole veel kindlasti näha, millise vormini mälukaardid jõuavad ning kas tõesti on kunagi olemas vaid üks universaalne formaat. Mõõtudelt väiksemaks poleks küll põhjust kaarte moondada, vastasel juhul peab nende käsitsemiseks kirurgi näppe omama. Üks on aga juba nüüd selge – kunagi varem pole olnud võimalik nii lihtsalt kaotada ühe korraga nii suurt kogust infot.

Artikli märksõnad: 

Sarnased artiklid