Обзор карт памяти Exascend Essential CFast 2.0 512 ГБ и Essential CFexpress Type A 480 ГБ — современных наследников старейшего на рынке формата CompactFlash

CompactFlash (CF) стал важным форматом для карт памяти, который был разработан уже 30 лет назад. Он оказался идеальным для профессионального использования благодаря своей способности вмещать большое количество флэш-памяти и обеспечивать высокие скорости передачи данных благодаря параллельной работе. С течением времени стало очевидно, что формат CF не имеет достойных альтернатив, и долгое время он оставался основным выбором для профессионалов и любителей техники.

В отличие от CF, его наследники, такие как CFast 2.0 и CFexpress 2.0, не смогли утвердиться на рынке также успешно. Вместе с тем, эти новые форматы представляют собой значительное улучшение в технологиях хранения данных: CFast 2.0 и CFexpress 2.0 включили в себя предыдущие стандарты, такие как XQD, и обеспечили значительное повышение производительности и емкости.

Совместимость с уже существующим оборудованием и сохранение стандартов CF стали ключевыми преимуществами формата на протяжении многих лет. Разработчики CF несколько раз ускоряли параллельный интерфейс, избегая полного перехода на SATA и сохраняя совместимость с устаревшим оборудованием. Это решение поддерживало доминирование CF на рынке профессиональных и полупрофессиональных устройств.

История форматов карт памяти, начиная с CompactFlash, развивалась неоднозначно. В 2011 году появился формат XQD, который не смог уверенно закрепиться на рынке из-за ограниченной пропускной способности первой версии PCIe Gen2, что даже поставило его в невыгодное положение по сравнению с SATA600 и форматом CFast 2.0. Однако в 2014 году XQD был улучшен добавлением второй линии PCIe Gen2, увеличившей пропускную способность до гигабайта в секунду. Несмотря на это, разработчики разделились на два лагеря, что затруднило продвижение стандарта.

В то время как профессиональные технологии продолжали использовать старые карты CompactFlash, некоторые пользователи переключились на компактные SD-карты, увеличившие скорость до 312 МБ/с в 2014 году. Это было достаточно для повседневного использования, несмотря на более высокую производительность форматов CFast и XQD.

В конечном итоге, ассоциации CompactFlash объединились для разработки нового стандарта, CFexpress, в 2017 году. CFexpress основан на XQD, но перешел на две линии PCIe Gen3, что увеличило пропускную способность до 2 ГБ/с. Этот формат остался полностью совместимым с техникой под XQD, требуя лишь обновления прошивки. В 2019 году появились спецификации 2.0, включающие в себя три физических формата карт: Type B для XQD / CFexpress 1.0, Type A с уменьшенными размерами и одной линией PCIe, а также Type C с четырьмя линиями PCIe, обеспечивающими скорости до 4 ГБ/с и в перспективе до 8 ГБ/с с переходом на PCIe Gen4.

Эти изменения делают CFexpress очень перспективным стандартом, способным удовлетворить потребности в высокой скорости передачи данных для современных профессиональных и полупрофессиональных устройств.

К сожалению, последний формат, вероятно, останется нишевым продуктом. Он мог бы стать отличной альтернативой внешним SSD, учитывая их компактные размеры. Компактные карты Type A уже поддерживаются некоторыми камерами Sony, но альтернативный формат SDexpress пока не нашел широкой поддержки и имеет свои объективные недостатки. 

Недостатки есть и у CFexpress — объединение несовместимых карт в один стандарт не гарантирует полной совместимости. Возможно, в будущем Type B уступит место компактному Type A, так как его популярность сейчас поддерживается в основном из-за совместимости с XQD. Type A, хотя и будет вдвое медленнее Type B, сможет эволюционировать и достигнет нужной скорости, когда она будет необходима производителям техники.

Компания Exascend, хотя молода (основана в 2016 году), уже представляет в своем ассортименте скоростные microSDXC до терабайта, но основной упор делает на профессиональные решения для фотографов и видеографов.

Компания Exascend предлагает карты с емкостью до терабайта в своей линейке, что значительно превышает максимальные 128 ГБ, с которыми мы уже знакомы. Однако, как нам кажется, основным фактором, сдерживающим покупателей, является не столько техническая, сколько финансовая сторона вопроса. Хотя флэш-память значительно подешевела за последние годы, её все равно не раздают бесплатно :) Мы специально выбрали карту не максимальной емкости, поскольку это позволяет удерживать более высокую скорость записи.

Размеры карт с последовательным интерфейсом остались прежними, как и во времена параллельного интерфейса: 42×36×3,3 мм. Отличием стал только разъем: штыревой с 50 контактами, который часто гнулся и ломался при перекосе карты, был заменен на ножевой. В новом разъеме используется 7 контактов для интерфейса, типичных для SATA, и 17 контактов для питания (хотя они немного отличаются от SATA). Это практически SATA SSD в исполнении, поддерживающем горячую замену — что и сделало CFast так популярным среди производителей не только камер, но и промышленного оборудования.

Искренне говоря, нам сложно предположить, как бы развивались события, если бы CFast появился не в 2008 году, а гораздо раньше, к примеру, в 2003 году. К 2008 году было уже немного поздновато: SATA, изначально перспективный интерфейс, начал утрачивать свою актуальность. Конечно, было ясно, что SATA еще долго будет использоваться, но потенциал для дальнейшей модернизации уже был ограничен. Вместо этого производители предпочли продлить жизнь CompactFlash, что казалось разумным на тот момент, но впоследствии привело к проблемам.

Компания уже объявила о предстоящем выпуске карт CFexpress 4.0 Type A, но на данный момент нет совместимых разъемов для их подключения. Как только возникнет потребность, эти карты смогут достигать тех же скоростей, что и формально требуются для карт Type B, хотя фактически эти возможности пока не используются. Впрочем, карты CFexpress 4.0 будут совместимы с техникой, поддерживающей предыдущие версии стандарта, но не ускорят её работу.

Поэтому мы решили остановиться на более старом типе карты. Надо сказать, что формат поразил нас. Единственной практической альтернативой является SDexpress, но можно ли сравнить пластиковые корпуса последних с прочным и благородным металлом CFexpress? Мы считаем, что нет. Кроме того, разъемы у CFexpress проще: карты SD требуют два ряда контактов для PCIe x1 и три ряда для x2, в то время как CFexpress обходится всего одним. Возможно, именно поэтому производители не торопятся с SDexpress — у них есть компактная и технологичная альтернатива. Если формат CFexpress получит широкое распространение, мы не удивимся, если он будет поддерживаться производителями ноутбуков, предоставляя пользователям быстрый и удобный сменный носитель данных, сопоставимый по скорости с внешними SSD с USB-интерфейсом, но в более компактном исполнении. Однако делать прогнозы в современных условиях всегда неблагодарное занятие. Не раз уже случалось, что технически превосходные разработки оставались невостребованными, в то время как менее совершенные решения завоевывали рынок (достаточно вспомнить историю интерфейса USB).

Итак, мы остановимся на том, что карты уже доступны, и соответствующая для них техника также имеется, хотя и в ограниченных количествах. Это уже больше, чем можно сказать о SDexpress. Кроме того, эти карты можно подключить к компьютеру, что позволяет оценить их скоростные характеристики. Именно этим мы и займемся.

В принципе, CFast карты можно подключать к настольному компьютеру напрямую, используя переходники для соединения с SATA-портом, а CFexpress можно установить в слот PCIe. Однако настольные компьютеры уже не занимают такого большого сегмента на компьютерном рынке, как раньше, так как многие фотографы и видеографы предпочитают использовать ноутбуки из-за необходимости работы в полевых условиях. Пока что встроенной поддержки новых форматов карт в ноутбуках не появилось, а SD-слоты почти исчезли из массовых моделей, что ставит все карты в равное положение. Однако ситуация с USB значительно улучшилась за последние 20 лет: быстрые версии USB 3.2 Gen2 уже стандартно присутствуют в современных ноутбуках. Для использования всех возможностей новых карт достаточно одного USB-порта, что делает их доступными и удобными для использования.

Модели карт CFast сильно напоминают стандартные картридеры для CompactFlash, изменения здесь касаются в основном только разъема. Эти карты даже проще в производстве по сравнению с версиями CF, которые требовали специализированных USB-мостов для поддержки режима UDMA7, нестандартного для компьютерных накопителей. CFast обходятся обычным мостом USB—SATA, который уже давно стал стандартным компонентом техники. В прошлом могли возникать проблемы совместимости, такие как невозможность просмотра SMART, поддержка Trim и т.п., но современные фирмварные обновления решают эту проблему. 

Определить конкретный мост в данном случае не удалось, но, повторимся, заниматься этим всё равно уже можно только из любви к искусству, поскольку это совсем не эксклюзивные специфические чипы. Главное, что от них требуется — поддержка SATA600 и USB3 Gen2 (Gen2 немного избыточен для SATA600, но Gen1 сам бы ограничивал скорость). На этой же базе до последнего времени строилось огромное количество внешних SSD. Бюджетные модели и сейчас с такой схемы не слезли, но в их случае производительность всё равно определяется не мостом, а собственно «припаянным» к нему внутренним SATA SSD. Карты CFast являются лишь компактным вариантом таких устройств, оптимизированным для частой горячей замены и перетыкания.

CFexpress занимает ту же нишу, что и NVMe SSD, но в форме внешних сменных носителей. Количество линий PCIe ограничено двумя (для XQD / Type B) или одной (для Type A), что упрощает разработку картоводов. Для карт Type A достаточно USB3 Gen2, который и так ограничивал бы скорость карт Type B. В данном случае используется JMicron JM583 — универсальный USB-мост, который поддерживает Gen2 и остаётся актуальным в условиях, когда высокие скорости не требуются.

Конструктивно этот картовод аналогичен предыдущему, хотя карты CFexpress компактнее. Однако важности уменьшения размеров устройства чтения уже нет, поскольку основное внимание уделяется скоростной записи, выполняемой фото- или видеокамерой в реальных сценариях использования.

Картовод с картой фактически представляет собой внешний SSD с интерфейсом USB, поэтому его можно использовать для тестирования в этом качестве. Это позволит нам понять, как оно работает, и сравнить с уже знакомыми устройствами подобной конструкции.

Мы выбрали два внешних SSD от WD — SanDisk Extreme Portable, который уже снят с производства, и WD My Passport, который также не является новым. Почему именно они? Эти модели представляют собой своеобразные эталоны двух концепций: USB—SATA (в случае SanDisk Extreme Portable) и USB—NVMe с интерфейсом до 10 Гбит/с (для WD My Passport). Первое соответствует CFast в картоводе, второе же немного превосходит CFexpress Type A благодаря двум линиям PCIe Gen3 в типичных USB—NVMe мостах, что полностью использует возможности внешнего интерфейса, в отличие от CFexpress Type A, которой не хватает одной линии. Однако нас больше интересуют не только количественные, но и качественные характеристики. В первую очередь, это стабильность количественных характеристик, особенно скорость потоковой записи, что является критически важным в цифровой фото- и видеотехнике. В этом отношении «референсные» SSD проявляют себя отлично, но нас также интересует исследование карт. Важно отметить один значимый нюанс — оба внешних SSD от WD имеют емкость 1 ТБ, в то время как карты CFexpress, которые мы изучаем, вдвое меньше по емкости. Это создает дополнительные вызовы, но такой подход нормален, учитывая различия в типах устройств.

Еще раз повторим, что график последовательной записи у SanDisk Extreme Portable практически эталонный — мы четко упираемся именно в SATA-интерфейс. Выше головы не прыгнешь.

Голова CFast остается на том же уровне — SATA600. Скорость в этом случае оказалась немного ниже, но следует учитывать, что и емкость карты также меньше, что играет значимую роль. На самом деле, SATA SSD емкостью около полу-терабайта, способные достигать наилучших значений до 300 МБ/с при записи вне кэша, массово использовались четыре-пять лет назад, но потом стали постепенно исчезать. Компании WD обновили свои модели Blue, Crucial выпустила новую версию MX500, а Samsung заменила 850 Evo на 860 Evo. Во всех этих случаях, включая другие не упомянутые, обновленные полу-терабайтные SSD начали показывать скорость записи вне кэша около 300 МБ/с. Карта Exascend Essential CFast 2.0 способна достигать примерно 450 МБ/с — в контексте техники, где используются такие карты, это более чем достаточно с большим запасом.

Фото- и видеотехника постепенно развивается, и потребности растут. CFast оказался немасштабируемым и зашедшим в тупик из-за своей ограниченной архитектуры. С другой стороны, CFexpress Type B представляет из себя слишком дорогостоящее и избыточное решение для многих случаев. Вот почему был придуман CFexpress Type A, который сразу же приспособился к новым требованиям. Когда произойдет переход на PCIe Gen4 (Exascend уже анонсировала подобные карты, хотя реальной потребности в них пока нет), скорость удвоится, открыв новые возможности.

Несмотря на статус «эталона», WD My Passport использует весь доступный внешний интерфейс только в рамках небольшого SLC-кэша, достигая скорости до 850 МБ/с на малом объеме данных. Этот терабайтный накопитель относится к старым моделям, где полутерабайтные версии вмещались в 500 ГБ. Наследники, такие как WD Blue SN550, работают еще медленнее в таких условиях. Однако карты памяти не так терпимы к таким ограничениям, поэтому производители стремятся извлечь из них максимальную производительность без учета емкости. Карты на 480 ГБ легко сопоставимы с лучшими потребительскими SSD большей емкости, достигая скоростей чуть более 600 МБ/с, несмотря на небольшие потери скорости, вызванные мостом в картоводе.

Быстрое последовательное чтение может быть важно для пользователей, которым нужно быстро переносить снимки с камеры на компьютер. Карты CFexpress проявляют себя отлично в таких условиях — они часто оказываются даже быстрее, чем внешние SSD, если рассматривать равные условия. В ситуациях, где условия не равны из-за использования одной линии PCIe вместо двух, производительность может немного снижаться, однако в контексте карточного рынка это уже является прогрессом. В перспективе переход с PCIe Gen3 на Gen4 позволит еще большему увеличению скорости, хотя для этого потребуются новые картоводы, включая те, которые поддерживают более быстрые внешние интерфейсы.

Многопоточный режим при целевом использовании карт памяти вряд ли пригодится на практике, так что взглянуть на результаты имеет смысл лишь для повышения общей образованности и сравнения ради.

Этот сценарий является ключевым с практической точки зрения. Однако его предсказуемость ощутима. Обновление интерфейса карт CFexpress было необходимо для обеспечения возможности дальнейшего роста — технология сама по себе немного отстает на каждом этапе развития. Разработчики также воспользовались случаем, чтобы сделать носители более компактными и упростить разъемы — и этот шаг оказался правильным.

Для основного применения синтетический сценарий не всегда применим. Как уже отмечалось, производители промышленного оборудования полюбили формат CFast, где эти карты используются как основной и единственный накопитель. В таких условиях требования к производительности обычно не очень высоки. Однако идея перехода на CFexpress Type A имеет свои привлекательные стороны — не столько увеличение скоростей, сколько упрощение конструкции. Стандарт SATA находится на последних ногах (в глобальном смысле — он не исчезнет завтра, но долго цепляться за него не имеет смысла), в то время как PCIe более универсален, и уже есть компактные и удобные сменные носители, ориентированные на него.

Понятно, что никто не оптимизировал прошивки карт под такие сценарии (и вообще — под многопоточность), так что нас нечем поразить. Однако это и не требуется — достаточно обеспечения стабильной производительности, которая есть, даже при невысокой современным стандартам емкости.

Еще одно сравнение для чисто иллюстративных целей. Но выводы те же, что и в предыдущем случае. Никто специально не оптимизирует карты под такие сценарии, но это и не требуется — конструктивно они гарантируют стабильную производительность. Высокая скорость записи, которая достигается без излишнего кэширования, отличает эти карты от массовых бюджетных флэш-накопителей. Задержки при чтении у них также не вызывают проблем. Так что специальной оптимизации нет и не требуется.

На данный момент лучшим комплексным бенчмарком для накопителей является PCMark 10 Storage. В нашем обзоре мы кратко описали этот инструмент. Мы отметили, что не все три теста, включенные в набор, одинаково полезны. Наиболее информативным оказался тест «Full System Drive», который охватывает практически все массовые сценарии использования, включая загрузку операционной системы и копирование данных (как внутренних, так и внешних). Другие два теста являются лишь частичными подмножествами «Full System Drive» и на наш взгляд менее интересны.

Тест «Full System Drive» полезен, так как точно измеряет не только реальную пропускную способность при решении практических задач, но и возникающие задержки. Усреднение метрик по различным сценариям и приведение их к единому числу, конечно, синтетично, но позволяет получить более приближенные к реальности оценки в целом, а не только в частных случаях. На данный момент такой подход наиболее подходит для сравнения различных накопителей, включая не только «полноформатные» и небюджетные внешние SSD, но и карты памяти, хотя для последних он может быть избыточен.

Еще раз подчеркну, что прошивки карт памяти не оптимизированы специально под задачи, которые требуют быстрого доступа или высокой пропускной способности. Тем не менее, даже в таких условиях карты демонстрируют достойные результаты. Например, CFast карты, которые используются в промышленном оборудовании, обычно подключаются напрямую через интерфейс SATA, что позволяет им достигать высоких скоростей. Однако даже через интерфейс USB их скорости остаются вполне приемлемыми.

В основе CFast и CFexpress карт лежат те же самые SSD, что и в любых других устройствах — они просто выполнены в специфическом форм-факторе и соответствуют специфическим требованиям потребителей.

Результаты и сами карты вызывают сожаление, что они уже не могут претендовать на роль универсальных компьютерных накопителей в современных условиях. Когда-то старые добрые CompactFlash могли использоваться с любым ноутбуком благодаря наличию слотов PCMCIA практически везде. Однако в то время флэш-память была слишком дорога для такого использования, и когда стоимость снизилась, на первый план вышли USB-флэшки, жесткие диски с этим интерфейсом и внешние SSD, которые можно было легко создать из любого внутреннего накопителя добавлением USB-моста.

Сегодня уже не стоит ожидать «врожденной» поддержки таких форматов карт в современных массовых компьютерах, что является упущением. Внешние SSD становятся необходимым компромиссом: карты CFexpress компактны, удобны и достаточно быстры, а CFast удовлетворяли бы многих пользователей, учитывая, как иногда работают недорогие внешние или внутренние SSD.

С другой стороны, в описанном выше гипотетическом сценарии начнется ценовая конкуренция, что фактически ставит под угрозу SATA SSD. Когда цена становится основным двигателем «прогресса», возникает регресс в других областях. На рынке много медленных (или очень медленных) внешних SSD, и иногда смотреть на массовые флэшки без слез тяжело. Покупатели стремятся найти более дешевые варианты — и часто находят их, пусть и на свой страх и риск.

Однако с картами такие фокусы не проходят. Особенно это касается наследников CompactFlash, предназначенных для «серьезной» техники, как и их предшественников. В отличие от CompactFlash, которые 20-25 лет назад иногда применялись в «несерьезной» технике, такой как мыльницы, КПК и МР3-плееры, CFexpress здесь особо не нужны, учитывая наличие microSD.

У любой медали есть две стороны. Сегодня рынок карт памяти стал довольно предсказуемым, как и процесс выбора соответствующего формата для используемой техники. Если у вас есть старый, но всё еще функциональный фотоаппарат с CompactFlash, то для такого устройства этот формат остаётся актуальным. Если в вашем распоряжении аппарат, использующий CFast, то CFast и следует выбрать. В случае наличия Sony A1, поддерживающей CFexpress Type A и Secure Digital UHS-II (что обеспечивает совместимость), но с потолком в 312 МБ/с (меньшим, чем у CFast), стоит выбирать CFexpress Type A. Хотя возможно использование карт SD UHS-II, но они могут ограничивать возможности камеры, если не подходят по скорости.

Формат CFexpress благодаря своей специализации более предсказуем. Производители точно знают, что от таких карт требуется, и соответствуют этим требованиям. На практике стандарты неизменны, что отражается на картах Exascend. Важно, что CFexpress предлагает высокую постоянную скорость записи, что необходимо для таких устройств, в то время как для «компьютерных» SSD такая скорость может быть избыточной и не оптимизированной.

Таким образом, выбор карты памяти зависит от конкретных потребностей вашего оборудования, и CFexpress Type A является перспективным выбором благодаря своей производительности и специализации на современной технике.