各式智慧裝置儲存需求有異  記憶卡挑選訣竅大公開

作者: 馬中迅
2017 年 09 月 23 日

這些看似相同的記憶卡,其實內部的管理大不同,分別根據操作溫度的差異、耐用度需求的差異、讀或寫的行為比重差異、加密或速度的需求不同。它們之間的要求,有時規格衝突、有時有成本考量,無法完全面面俱到、全部兼顧。於是,從記憶卡功能的角度,自然要根據需求的不同做出調整。

於是我們以常使用記憶卡的主機為主體,分別討論智慧型手機(Smart Phone)、戶外活動型攝影機(Outdoor/Active Camera)、空拍機(Drone)、監視器(Surveillance)、醫療器材(Medical Device)等以上主機各自的需求有何差異。讀者一定可以發現這些主機都有幾個特點:

1.輕薄短小,符合消費型電子產品的發展趨勢。

2.離電腦主機端很遠(屬於行動端),傳輸線不是他們最好的資料傳輸方式。

所以這些主機都在尋找一個適合的儲存裝置,必須同時符合適合攜帶、支援冷熱插拔、應用於通用介面、不需侷限於在網路環境下使用的資料儲存方式,而記憶卡正是這些主機所需要的最佳儲存裝置。但除了以上的優點讓這些主機選擇記憶卡作為儲存裝置,又有那些困難可能會使他們轉向尋求其他的儲存方式呢?以下我們會根據主機的應用目標、面臨的問題、以及卡片可以提供的解決方案分別討論不同主機的應用。

智慧型手機 首重隨機讀取效能

Android OS新公開的新功能;Adoptable Storage允許終端使用者合併外部儲存裝置(記憶卡)以及內部儲存裝置(如eMMC)成為一個完整的儲存裝置。為此,SD協會定義了新的標準Application Performance Class以界定IOPS的速度,使其符合內部儲存裝置的基本需求。

故其應用目標為針對小檔案App的讀寫需求,面臨的問題為記憶卡不穩定的隨機存取速度。針對這類的應用,其實市面上已經有許多消費者的抱怨,甚至在論壇上還有請大家不要使用Adoptable Storage的聲音出現。關於這點,協會與記憶卡廠商對於Application Performance Class的宣傳還不足,消費者不是沒有選擇適當的記憶卡,就是因為成本考量並沒有選購更高階的記憶卡,這都讓消費者使用的經驗相當不佳。

是故,在解決方法的部分,除了Application Performance之外,卡片韌體還可以針對主機端會下達的Erase Command類比成Trim Command來執行Garbage Collection,以增加IOPS。

運動型攝影機/空拍機 側重連續讀寫及可靠度

這幾年相當火紅的戶外活動攝影機品牌非GoPro莫屬了,這類應用最重視的目標當然就是那最珍貴的一瞬間了!因為你不能保證高空跳傘可以一跳再跳、你不能保證那大自然的一瞬間何時能重現、你不能要求嬰孩的表情再來一次;所以可知、這類應用面臨的問題就是不能有資料遺失、掉秒(Drop Frame)、或記憶卡被踢卡(Time-Out)的情形。有關這類問題的解決方法,筆者認為,對消費者而言、當然是選擇有品牌的記憶卡大廠相對有保障。而對於記憶卡製造廠商而言,加入SD協會是一個有效率的解決方式,SD協會每年固定舉辦兩次相容性大會,並且不定期有全球甚至網路視訊的教育訓練,會員會固定收到最新規格,主機端與記憶卡製造端依此便有相同的依據標準。

我們可以在新聞報導與綜藝節目中看到越來越多空拍機的運用,那種俯瞰視野的觀感帶人觀眾相當不同的感受。這類應用最重視的目標當然就是飛行技巧以及個人隱私了,但以上兩點皆跟記憶卡無甚相關,最相關且最重視的部分依舊是那最珍貴的一瞬間!                               

所以跟戶外活動型攝影機類似,這類應用面臨的問題一樣是不能有資料遺失、掉秒(Drop frame)、或記憶卡被踢卡(Time-out)的情形。尤其是在主機有循環錄影(Loop Recording)時,卡片必須在不同位置間的錄影都保持在主機端所允許的最低速度之上,圖1即為卡片對應此種應用時的速度、性能要求。

圖1 卡片對應此種應用時的速度要求和表現
圖1 卡片對應此種應用時的速度要求和表現

監視器應用注重記憶卡壽限

監視器市場有一個特點,就是監視器都分布在很高很隱密、不容易被發現跟破壞的地方,所以這類應用都希望能減少人力去更換記憶卡的需求,甚至在某些先進國家,人工的費用是遠遠大於他們更換記憶卡的效益的。

這類運用最重視的目標不是完全不能有資料遺失,相反地,監視器有時候對於資料的嚴謹度相較於剛剛提到的戶外活動型攝影機和空拍機而言、是沒有那麼要求的。原因是比方說在收銀檯或是ATM附近,通常不會只架設一台攝影機,即使很不幸的有其中一台的影像資料遺失了,可能還有補救的機會。而且此應用對於影像的保存期限(Data Retention)也跟我們想像中的影像市場不完全一致,假設您是便利超商的店長,若是上個月的影像資訊並無異常也沒有需要用到的地方,那針對上個月影像檔的保存重要性就沒那麼高了。

所以這類應用的重視目標是記憶卡壽命(使用年限)越長、其整體使用的效益就會越高。         

相關的解決方案主要有兩個方向:第一為記憶卡韌體針對主機端的使用方式最佳化(Optimize)卡片寫入行為,以期能最佳效率化寫入放大率(WA;Write Amplification)以延長卡片的使用壽命。第二為記憶卡有能力提供自身相關的壽命資訊給主機端參考,在記憶卡壽命值接近臨界點時,主機端能被通知而能預先更換記憶卡。圖2即為群聯電子提供記憶卡壽命資訊(SMART Information)的示意圖。

圖2 記憶卡壽命資訊(SMART Information)示意圖
圖2 記憶卡壽命資訊(SMART Information)示意圖

醫療器材要求全面 備份不可或缺

居家醫療不是很嶄新的概念,但隨著物聯網的興起受到越來越多的討論,以往您的心律、血壓、血糖等資訊都由相關醫療器材先儲存在本機端的儲存裝置內,現在透過物聯網的觀念,在有網路的環境下即將這些珍貴的資料上傳同步給專業診療者,醫師可根據一段長期且連續的資料作出可靠的判斷。由此可知這項運用主要的目標是完整的紀錄重要的資訊,這些資訊的特點為連續性、保存時間長、具有重要性。

要滿足這些特點需要做的事很多,其中我們專注探討資料不可遺失的做法,最直覺的想法即為備份,記憶卡要有能力將每筆使用者資料自行備份一份,以便在資料遺失時有可參考的依據;資料備份帶來的後遺症為寫入時間拉長、記憶卡耗用的壽命上升,故針對這些後遺症所要進行的行動為:確定資料備份所帶來的寫入速度下降依舊符合主機端的要求、搭配提供記憶卡壽命資訊(SMART Information)的功能,在記憶卡壽命耗盡前協助使用者能預先更換。

圖3即為群聯電子的資料備份概念,相同概念各家記憶卡供應商會有不同的做法,但主要目標皆是針對無預期的資料遺失有補救方案。

圖3 群聯電子的資料備份概念
圖3 群聯電子的資料備份概念

針對使用者需求選擇記憶卡

如同前言所說,記憶卡符合消費型電子的發展趨勢,在方便移除維修的考量下,戮力於提供完整的外部可移除式儲存方案(External Removable Storage Solutions),更有能力針對不同主機端的應用目標與面臨問題提供解決方法。本文旨在介紹記憶卡眾多應用之中的些許運用實例與所需支援,期待帶給消費者、主機端廠商一些資訊,知道記憶卡如何更能貼心解決大眾的運用需求。

圖4為筆者根據記憶卡的大眾應用,依據耐用程度需求以及讀寫傾向需求,大致分類為圖4之分布,目的在於歸納出解決方式的趨勢與應用。

圖4 根據記憶卡的大眾應用,依據耐用程度需求以及讀寫傾向需求之分布。
圖4 根據記憶卡的大眾應用,依據耐用程度需求以及讀寫傾向需求之分布。

(本文作者為群聯電子技術長)

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