SD Card - SD card

Безопасный цифровой
(SD, SDHC, SDXC, SDUC)
SD-Logo.svg
SD-карты.svg
Сверху вниз: SD, miniSD, microSD
Тип СМИ Карта памяти
Кодирование Немного
Емкость
 Размер блока Переменная
 Механизм чтения
Написать  механизм То же, что и для чтения
Стандарт Стандарт SD
Разработано  на SD Association
Габаритные размеры
Масса
использование Портативные устройства, такие как цифровые фотоаппараты и мобильные телефоны (включая большинство смартфонов)
Расширен  с MultiMediaCard
Выпущенный Август 1999 г.

Secure Digital , официально сокращенно SD , является проприетарным форматом энергонезависимой карты памяти , разработанным SD Association (SDA) для использования в портативных устройствах.

Стандарт был представлен в августе 1999 года совместными усилиями SanDisk , Panasonic (Matsushita) и Toshiba в качестве усовершенствования по сравнению с картами MultiMediaCard (MMC) и стал отраслевым стандартом. Три компании сформировали SD-3C, LLC, компанию, которая лицензирует и обеспечивает соблюдение прав интеллектуальной собственности, связанных с картами памяти SD, хостами SD и вспомогательными продуктами.

В январе 2000 года компании также создали некоммерческую организацию SD Association (SDA) для продвижения и создания стандартов SD-карт. Сегодня SDA насчитывает около 1000 компаний-членов. SDA использует несколько логотипов товарных знаков, принадлежащих и лицензированных SD-3C, для обеспечения соответствия его спецификациям и обеспечения совместимости пользователей.

История

1999–2002: Создание

В 1999 году SanDisk , Panasonic (Matsushita) и Toshiba договорились о разработке и продаже карты памяти Secure Digital (SD). Карта была создана на основе MultiMediaCard (MMC) и обеспечивала управление цифровыми правами на основе стандарта Secure Digital Music Initiative (SDMI) и в то время с высокой плотностью памяти.

Он был разработан, чтобы конкурировать с Memory Stick , продуктом DRM, который Sony выпустила годом ранее. Разработчики предсказывали, что DRM вызовет широкое использование поставщиками музыки, обеспокоенными пиратством.

Торговая марка «SD» логотип был первоначально разработан для плотности диска Супер , который был неудачная записью Toshiba в DVD формат войне . По этой причине буква D на логотипе напоминает оптический диск.

На выставке Consumer Electronics Show (CES) 2000 года три компании объявили о создании SD Association (SDA) для продвижения SD-карт. SD Association со штаб-квартирой в Сан-Рамоне, Калифорния, США, начиналась с 30 компаний, а сегодня в нее входит около 1000 производителей продукции, которые производят совместимые карты памяти и устройства. Первые образцы SD-карты стали доступны в первом квартале 2000 года, а через три месяца появилось производство карт объемом 32 и 64  МБ .

2003: Мини-карты

Форма miniSD была представлена ​​на выставке CeBIT в марте 2003 года корпорацией SanDisk, которая анонсировала и продемонстрировала ее. SDA приняла карту miniSD в 2003 году как расширение малого форм-фактора стандарта SD-карт. Хотя новые карты были разработаны специально для мобильных телефонов, они обычно поставляются с адаптером miniSD, который обеспечивает совместимость со стандартным слотом для карт памяти SD.

2004–2005: Микрокарты

карта microSD в смартфоне

MicroSD съемного миниатюрные Secure карта флэша - память Цифровая первоначально были названа T-Flash или TF , аббревиатуры TransFlash . Карты TransFlash и microSD функционально идентичны, что позволяет им работать в устройствах, созданных для другого. Компания SanDisk задумала microSD, когда ее технический директор (CTO) и технический директор Motorola пришли к выводу, что существующие карты памяти слишком велики для мобильных телефонов .

Изначально карта называлась T-Flash, но незадолго до запуска продукта T-Mobile отправила SanDisk письмо о прекращении действия, в котором утверждалось, что T-Mobile владеет торговой маркой T- (что угодно), и название было изменено на TransFlash. .

На выставке CTIA Wireless 2005 SDA анонсировала малый форм-фактор microSD вместе с безопасным цифровым форматированием большой емкости SDHC, превышающим 2 ГБ, с минимальной устойчивой скоростью чтения и записи 17,6 Мбит / с. SanDisk побудила SDA внедрить стандарт microSD. SDA утвердила окончательную спецификацию microSD 13 июля 2005 г. Первоначально карты microSD были доступны емкостью 32, 64 и 128 МБ.

Motorola E398 был первым мобильным телефоном с картой TransFlash (позже microSD). Спустя несколько лет его конкуренты начали использовать карты microSD.

2006–2008: SDHC и SDIO

Эта карта microSDHC вмещает 8 миллиардов байтов. Под ним находится часть памяти с магнитным сердечником (использовавшаяся до 1970-х годов), которая содержит восемь байтов с использованием 64 ядер. Карта покрывает примерно 20 бит (2 1/2 байта)

Формат SDHC, анонсированный в январе 2006 года, принес такие улучшения, как емкость хранилища 32 ГБ и обязательная поддержка файловой системы FAT32 . В апреле SDA выпустила подробную спецификацию для не связанных с безопасностью частей стандарта карт памяти SD, а также для карт Secure Digital Input Output (SDIO) и стандартного хост-контроллера SD.

В сентябре 2006 года SanDisk анонсировала miniSDHC на 4 ГБ. Подобно SD и SDHC, карта miniSDHC имеет тот же форм-фактор, что и более старая карта miniSD, но для карты HC требуется поддержка HC, встроенная в хост-устройство. Устройства, поддерживающие miniSDHC, работают с miniSD и miniSDHC, но устройства без специальной поддержки miniSDHC работают только со старой картой miniSD. С 2008 года карты miniSD больше не производятся из-за доминирования на рынке карт microSD еще меньшего размера.

2009–2018: SDXC

Плотность хранения на картах памяти значительно увеличилась в течение десятилетия 2010-х, что позволило самым первым устройствам предлагать поддержку стандарта SD: XC, таким как мобильные телефоны Samsung Galaxy S III и Samsung Galaxy Note II , для расширения доступного хранилища до нескольких сотни гигабайт .

2009 г.

В январе 2009 года SDA анонсировала семейство SDXC, которое поддерживает карты до 2 ТБ и скорость до 300 МБ / с. Карты SDXC по умолчанию отформатированы с файловой системой exFAT . SDXC был анонсирован на выставке Consumer Electronics Show (CES) 2009 (7–10 января). На той же выставке SanDisk и Sony также анонсировали сопоставимый вариант Memory Stick XC с тем же максимальным объемом 2 ТБ, что и SDXC, а Panasonic объявила о планах производства карт SDXC на 64 ГБ. 6 марта Pretec представила первую карту SDXC - карту емкостью 32 ГБ со скоростью чтения / записи 400 Мбит / с. Но только в начале 2010 года сделал совместимые устройства хост приходят на рынок, в том числе Sony «s Handycam HDR-CX55V видеокамеры , Canon » s EOS 550D (также известный как Rebel T2i) Цифровая зеркальная камера, считыватель USB карты от Panasonic, и интегрированный Картридер SDXC от JMicron. Первые ноутбуки с интеграцией устройств чтения карт SDXC полагались на шину USB 2.0, у которой не было пропускной способности для поддержки SDXC на полной скорости.

2010 г.

В начале 2010 года появились коммерческие карты SDXC от Toshiba (64 ГБ), Panasonic (64 ГБ и 48 ГБ) и SanDisk (64 ГБ). В начале 2011 года Centon Electronics, Inc. (64 ГБ и 128 ГБ) и Lexar (128 ГБ) начали поставки карт SDXC с классом скорости 10. Pretec предложила карты от 8 ГБ до 128 ГБ с классом скорости 16. В сентябре 2011 года , SanDisk выпустила карту microSDXC на 64 ГБ. Kingmax выпустила аналогичный продукт в 2011 году.

2012 г.

В апреле 2012 года Panasonic представила формат карты MicroP2 для профессиональных видеоприложений. Карты представляют собой полноразмерные карты SDHC или SDXC UHS-II с классом скорости UHS U1. Адаптер позволяет картам MicroP2 работать с существующим оборудованием для карт P2 . Карты Panasonic MicroP2, выпущенные в марте 2013 года, стали первыми продуктами на рынке, совместимыми с UHS-II; Первоначальное предложение включает карту SDHC на 32 ГБ и карту SDXC на 64 ГБ. Позже в том же году Lexar выпустила первую карту SDXC емкостью 256 ГБ, основанную на флеш- технологии 20 нм NAND .

2014 г.

В феврале 2014 года SanDisk представила первую карту microSDXC на 128 ГБ, за которой в марте 2015 года последовала карта microSDXC на 200 ГБ. В сентябре 2014 года SanDisk анонсировала первую карту SDXC на 512 ГБ. Samsung анонсировала первую в мире карту microSDXC EVO Plus на 256 ГБ в мае 2016 года, а в сентябре 2016 года Western Digital (SanDisk) объявила, что на Photokina будет продемонстрирован прототип первой карты SDXC емкостью 1 ТБ . В августе 2017 года SanDisk выпустила карту microSDXC на 400 ГБ. В январе 2018 года компания Integral Memory представила карту microSDXC на 512 ГБ. В мае 2018 года PNY выпустила карту microSDXC на 512 ГБ. В июне 2018 года Kingston анонсировала серию Canvas для карт MicroSD, каждая из которых имеет емкость до 512 ГБ, в трех вариантах: Select, Go! И React. В феврале 2019 года Micron и SanDisk представили свои карты microSDXC емкостью 1 ТБ.

2018 – настоящее время: SDUC

Формат Secure Digital Ultra Capacity (SDUC) поддерживает карты до 128 ТБ и обеспечивает скорость до 985 МБ / с.

Емкость

Secure Digital включает пять семейств карт, доступных в трех разных размерах. Пять семейств: исходная стандартная емкость (SDSC), высокая емкость (SDHC), расширенная емкость ( SDXC ), сверхвысокая емкость ( SDUC ) и SDIO , которые объединяют функции ввода / вывода с хранением данных. Эти три форм - фактора являются оригинальный размер, размер мини и микро размер. Электрически пассивные адаптеры позволяют маленькой карте соответствовать и функционировать в устройстве, созданном для большей карты. Небольшая занимаемая площадь SD-карта - идеальный носитель для небольших, более тонких и портативных электронных устройств.

SD (SDSC)

Логотип Secure Digital Standard Capacity (SD); спецификация определяет карты объемом до 2 ГБ

Карта Secure Digital второго поколения (SDSC или Secure Digital Standard Capacity) была разработана для улучшения стандарта MultiMediaCard (MMC), который продолжал развиваться, но в другом направлении. Secure Digital изменила дизайн MMC несколькими способами:

  • Асимметричная форма сторон SD-карты не позволяет вставить ее вверх ногами (тогда как MMC проходит большую часть пути, но не контактирует при перевернутом положении).
  • Большинство SD-карт имеют толщину 2,1 мм (0,083 дюйма) по сравнению с 1,4 мм (0,055 дюйма) для MMC. Спецификация SD определяет карту под названием Thin SD толщиной 1,4 мм, но они встречаются очень редко, поскольку SDA определил еще меньшие форм-факторы.
  • Электрические контакты карты утоплены под поверхностью карты, что защищает их от контакта с пальцами пользователя.
  • Спецификация SD предусматривала, что емкость и скорость передачи данных превышают возможности MMC, и обе эти функции со временем расширились. Таблицу сравнения см. Ниже .
  • В то время как MMC использует один контакт для передачи данных, на SD-карте добавлен режим четырехпроводной шины для более высоких скоростей передачи данных.
  • На SD-карту добавлена схема защиты Content Protection for Recordable Media (CPRM) для защиты контента с цифровым управлением правами (DRM).
  • Добавление метки для защиты от записи

Полноразмерные SD-карты не помещаются в более тонкие слоты MMC, и другие проблемы также влияют на возможность использования одного формата в главном устройстве, предназначенном для другого.

SDHC

Логотип Secure Digital High Capacity (SDHC); спецификация определяет карты емкостью от 2 ГБ до 32 ГБ

Формат Secure Digital High Capacity (SDHC), объявленный в январе 2006 года и определенный в версии 2.0 спецификации SD, поддерживает карты емкостью до 32 ГБ. Торговая марка SDHC лицензирована для обеспечения совместимости.

Карты SDHC физически и электрически идентичны картам SD стандартной емкости (SDSC). Основными проблемами совместимости между картами SDHC и SDSC являются переопределение регистра данных для конкретных карт (CSD) в версии 2.0 (см. Ниже ) и тот факт, что карты SDHC поставляются предварительно отформатированными с файловой системой FAT32 .

Версия 2.0 также представляет режим высокоскоростной шины для карт SDSC и SDHC, который удваивает исходную тактовую частоту стандартной скорости до 25  МБ / с .

Хост-устройства SDHC должны принимать старые SD-карты. Однако старые хост-устройства не распознают карты памяти SDHC или SDXC, хотя некоторые устройства могут сделать это посредством обновления прошивки. Старые операционные системы Windows, выпущенные до Windows 7, требуют исправлений или пакетов обновления для поддержки доступа к картам SDHC.

SDXC

Логотип Secure Digital eXtended Capacity; спецификация определяет карты емкостью от 32 ГБ до 2 ТБ

Формат Secure Digital eXtended Capacity (SDXC), объявленный в январе 2009 года и определенный в версии 3.01 спецификации SD, поддерживает карты объемом до 2 ТБ, по сравнению с ограничением 32 ГБ для карт SDHC в спецификации SD 2.0. В SDXC в качестве обязательной функции используется файловая система Microsoft exFAT .

Версия 3.01 также представила шину Ultra High Speed ​​(UHS) для карт SDHC и SDXC со скоростью интерфейса от 50 МБ / с до 104 МБ / с для четырехбитной шины UHS-I. (с тех пор это число было превышено с помощью проприетарной технологии SanDisk для чтения 170 МБ / с, которая больше не является частной, поскольку у Lexar 1066x работает со скоростью чтения 160 МБ / с и записи 120 МБ / с через UHS 1, а также Kingston есть Canvas Go! Plus, также работающий со скоростью 170 МБ / с)

Версия 4.0, представленная в июне 2011 года, обеспечивает скорость от 156 МБ / с до 312 МБ / с по четырехполосной (две дифференциальные полосы) шине UHS-II, что требует дополнительного ряда физических контактов.

Версия 5.0 была анонсирована в феврале 2016 года на CP + 2016 и добавила рейтинги «Video Speed ​​Class» для карт UHS для обработки видео форматов с более высоким разрешением, таких как 8K . Новые рейтинги определяют минимальную скорость записи 90 МБ / с.

SDUC

Логотип Secure Digital Ultra Capacity (SDUC); спецификация определяет карты емкостью от 2 ТБ до 128 ТБ

Формат Secure Digital Ultra Capacity (SDUC), описанный в спецификации SD 7.0 и анонсированный в июне 2018 года, поддерживает карты емкостью до 128 ТБ и обеспечивает скорость до 985 МБ / с, независимо от форм-фактора, микро- или полноразмерного. или тип интерфейса, включая UHS-I, UHS-II, UHS-III или SD Express. Интерфейс SD Express также можно использовать с картами SDHC и SDXC.

файловая система exFAT

Карты SDXC и SDUC обычно форматируются с использованием файловой системы exFAT , что ограничивает их использование ограниченным набором операционных систем. Следовательно, карты SDXC в формате exFAT не являются универсально читаемым обменным носителем на 100%. Однако SD-карты можно переформатировать в любую требуемую файловую систему.

Windows Vista (SP1) и новее и OS X (10.6.5 и новее) имеют встроенную поддержку exFAT. (Windows XP и Server 2003 могут поддерживать exFAT через дополнительное обновление от Microsoft.) Большинство дистрибутивов BSD и Linux этого не сделали по юридическим причинам; хотя в ядре Linux 5.4 Microsoft предоставила открытый исходный код спецификации и разрешила включение драйвера exfat. Пользователи старых ядер или BSD могут вручную установить сторонние реализации exFAT (как модуль FUSE ), чтобы иметь возможность монтировать тома в формате exFAT. Однако карты SDXC можно переформатировать для использования любой файловой системы (например, ext4 , UFS или VFAT ), что снимает ограничения, связанные с доступностью exFAT.

За исключением изменения файловой системы, карты SDXC в основном обратно совместимы с устройствами чтения SDHC, и многие хост-устройства SDHC могут использовать карты SDXC, если они сначала переформатируются в файловую систему FAT32.

Тем не менее, чтобы быть полностью совместимыми со спецификацией карты SDXC, некоторые хост-устройства с поддержкой SDXC запрограммированы на использование exFAT на картах размером более 32 ГБ. Следовательно, они могут не принимать карты SDXC, переформатированные в FAT32, даже если устройство поддерживает FAT32 на меньших картах (для совместимости с SDHC). Следовательно, даже если файловая система в целом поддерживается, не всегда возможно использовать альтернативные файловые системы на картах SDXC, в зависимости от того, насколько строго спецификация карты SDXC реализована в хост-устройстве. Это несет риск случайной потери данных, поскольку хост-устройство может обработать карту с нераспознанной файловой системой как пустую или поврежденную и переформатировать карту .

SD Association предоставляет утилиту форматирования для Windows и Mac OS X, которая проверяет и форматирует карты SD, SDHC, SDXC и SDUC.

Сравнение

Сравнение стандартов емкости SD-карт
SD SDHC SDXC SDUC
Логотип SD-Logo.svg SDHC-Logo.svg SDXC-Logo.svg SDUC.svg
Емкость Мин. > 2 ГБ > 32 ГБ > 2 ТБ
Максимум 2 ГБ 32 ГБ 2 ТБ 128 ТБ
Типичный FS FAT12 / FAT16 FAT32 exFAT exFAT

Скорость

Скорость SD-карты обычно оценивается по скорости последовательного чтения или записи. Аспект последовательной производительности наиболее важен для хранения и извлечения больших файлов (по сравнению с размерами блоков, встроенных во флэш-память ), таких как изображения и мультимедиа. Небольшие данные (например, имена файлов, размеры и временные метки) подпадают под гораздо более низкий предел скорости произвольного доступа , который может быть ограничивающим фактором в некоторых случаях использования.

Что касается ранних SD-карт, некоторые производители карт указывали скорость в виде «раз» («×») рейтинга, который сравнивал среднюю скорость чтения данных со скоростью оригинального привода CD-ROM . Он был заменен рейтингом класса скорости , который гарантирует минимальную скорость, с которой данные могут быть записаны на карту.

Новые семейства SD-карт улучшают скорость карты за счет увеличения скорости шины (частоты тактового сигнала, который передает информацию на карту и из нее). Какой бы ни была скорость шины, карта может сигнализировать хосту, что он «занят», до тех пор, пока не будет завершена операция чтения или записи. Соответствие более высокому рейтингу скорости является гарантией того, что карта ограничивает использование индикации «занято».

Автобус

Скорость по умолчанию

SD-карты будут читать и писать со скоростью 12,5 МБ / с.

Высокоскоростной

Высокоскоростной режим (25 МБ / с) был введен для поддержки цифровых камер со спецификацией версии 1.10.

Сверхвысокая скорость (UHS)

Шина Ultra High Speed ​​(UHS) доступна на некоторых картах SDHC и SDXC. Указаны следующие сверхвысокие скорости:

UHS-I

Указано в SD версии 3.01. Поддерживает тактовую частоту 100 МГц (в четыре раза больше исходной «скорости по умолчанию»), которая в четырехбитном режиме передачи может передавать 50 МБ / с (SDR50). Карты UHS-I, заявленные как UHS104 (SDR104), также поддерживают тактовую частоту 208 МГц, которая может передавать 104 МБ / с. Работа с двойной скоростью передачи данных на частоте 50 МГц (DDR50) также указана в версии 3.01 и является обязательной для карт microSDHC и microSDXC с маркировкой UHS-I. В этом режиме четыре бита передаются при повышении тактового сигнала и еще четыре бита при его падении, передавая весь байт за каждый полный тактовый цикл, следовательно, операция 50 МБ / с может быть передана с использованием тактовой частоты 50 МГц.

Существует собственное расширение UHS-I от SanDisk, которое увеличивает скорость передачи данных до 170 МБ / с и называется DDR208 (или DDR200). В отличие от UHS-II, в нем не используются дополнительные контакты. Это достигается за счет использования частоты 208 МГц стандартного режима SDR104, но с использованием передачи DDR. С тех пор это расширение использовалось Lexar для их серии 1066x (160 МБ / с), Kingston Canvas Go Plus (170 МБ / с) и SD-карты MyMemory PRO (180 МБ / с).

UHS-II
Задняя сторона карты Lexar UHS-II microSDHC, на которой виден дополнительный ряд разъемов UHS-II

В версии 4.0 скорость передачи данных повышается до теоретического максимума 156 МБ / с ( полнодуплексный режим ) или 312 МБ / с (полудуплекс) с использованием дополнительного ряда контактов (всего 17 контактов для полного дуплекса). размер и 16 контактов для карт микро-размера). Хотя первые реализации в компактных системных камерах были замечены через три года после спецификации (2014 г.), потребовалось еще много лет, прежде чем UHS-II был внедрен на регулярной основе. На начало 2021 года насчитывалось более 50 зеркальных и компактных системных камер с UHS-II.

UHS-III

Версия 6.0, выпущенная в феврале 2017 года, добавила к стандарту две новые скорости передачи данных. FD312 обеспечивает 312 МБ / с, а FD624 - вдвое больше. Оба полнодуплексные. Физический интерфейс и расположение выводов такие же, как у UHS-II, с сохранением обратной совместимости.

Карты, соответствующие стандарту UHS, имеют римские цифры «I», «II» или «III» рядом с логотипом SD-карты и сообщают об этой возможности главному устройству. Для использования UHS-I требуется, чтобы хост-устройство давало команду карте упасть с 3,3 В до 1,8 В через контакты интерфейса ввода / вывода и выбрать четырехбитный режим передачи, в то время как UHS-II требует работы с напряжением 0,4 В.

Более высокие скорости достигаются за счет использования двухполосного дифференциального интерфейса низкого напряжения (0,4 В размах). Каждая полоса способна передавать до 156 МБ / с. В полнодуплексном режиме одна полоса используется для передачи, а другая - для приема. В полудуплексном режиме обе полосы используются для одного и того же направления передачи данных, что позволяет удвоить скорость передачи данных при той же тактовой частоте. Помимо обеспечения более высоких скоростей передачи данных, интерфейс UHS-II позволяет снизить энергопотребление интерфейса, снизить напряжение ввода-вывода и снизить электромагнитные помехи (EMI).

SD Express

Передняя и задняя сторона карты SD Express

Шина SD Express была выпущена в июне 2018 года со спецификацией SD 7.0. Он использует одну линию PCIe для обеспечения скорости полнодуплексной передачи 985 МБ / с. Поддерживающие карты также должны реализовывать протокол доступа к хранилищу NVM Express . Шину Express можно реализовать с помощью карт SDHC, SDXC и SDUC. Для использования устаревших приложений карты SD Express также должны поддерживать высокоскоростную шину и шину UHS-I. Шина Express повторно использует схему контактов карт UHS-II и резервирует место для дополнительных двух контактов, которые могут быть введены в будущем.

Хосты, которые реализуют версию 7.0 спецификации, позволяют SD-картам осуществлять прямой доступ к памяти , что значительно увеличивает поверхность атаки хоста перед лицом вредоносных SD-карт.

Версия 8.0 была анонсирована 19 мая 2020 года с поддержкой двух линий PCIe с дополнительным рядом контактов и скоростью передачи данных PCIe 4.0 с максимальной пропускной способностью 3938 МБ / с.

microSD Express

В феврале 2019 года SD Association анонсировала microSD Express. Карты microSD Express предлагают интерфейсы PCI Express и NVMe, как это было в выпуске SD Express в июне 2018 года, наряду с устаревшим интерфейсом microSD для сохранения обратной совместимости. SDA также выпустила визуальные метки для обозначения карт памяти microSD Express, чтобы упростить сопоставление карты и устройства для оптимальной производительности устройства.

Сравнение скорости автобуса

Сравнение скоростей шины SD-карты
Интерфейс шины Логотип автобуса Скорость автобуса Дорожки PCIe Дуплекс Типы карт Версия спецификации
SD SDHC SDXC SDUC
Скорость по умолчанию N / A 12,5 МБ / с N / A да да да да 1.01
Высокоскоростной N / A 25 МБ / с 1,10
UHS-I UHS-I.svg 50 МБ / с Наполовину Нет 3,01
104 МБ / с Половина
180 МБ / с * Половина N / A
UHS-II UHS-II.svg 156 МБ / с Полный 4.00
312 МБ / с Половина
UHS-III UHS-III.svg 312 МБ / с Полный 6.0
624 МБ / с Полный
SD Express SDex (короткий) .svg
SDexpress.svg
985 МБ / с 3,1 x1 Полный 7.0
1969 МБ / с 3,1 x2 8.0
1969 МБ / с 4,0 x1
3938 МБ / с 4,0 x2
  • *: эта скорость достижима при использовании контроллера DDR208

Совместимость

Скорость шины комбинации хоста и карты (в МБ / с)
Хозяин
Карта
UHS-I UHS-II UHS-III выражать
UHS50 UHS104 Полный Половина
UHS-I UHS50 50 50 50 50 50 50
UHS104 50 104 104 104 104 104
UHS-II Полный 50 104 156 156 156 104
Половина 50 104 156 312 312 104
UHS-III 50 104 156 312 624 104
выражать 50 104 104 104 104 985

ПРИМЕЧАНИЕ. Если устройство чтения карт использует контроллер DDR208 на контактах UHS 1, устройство чтения карт будет работать со скоростью 180 МБ / с на соответствующих картах UHS 1.

Класс

Карта памяти SanDisk Ultra microSDXC 64 ГБ (с маркировкой UHS-I и UHS Speed ​​Class 1)
Карта памяти Lexar 1000x microSDHC 32 ГБ (с маркировкой UHS-II и UHS Speed ​​Class 3)
Передняя и задняя сторона карты памяти Sony SDXC SF-M серии 64 ГБ SF-M Tough Series.

Ассоциация SD определяет стандартные классы скорости для карт памяти SDHC / SDXC , указывающих минимальной производительность (минимальные последовательных данные скорости записи). Скорость чтения и записи должна превышать указанное значение. Спецификация определяет эти классы в терминах кривых производительности, которые выражаются в следующих минимальных уровнях производительности чтения-записи на пустой карте и пригодности для различных приложений:

Ассоциация SD определяет три типа рейтингов класса скорости: исходный класс скорости, класс скорости UHS и класс скорости видео.

(Оригинал) Класс скорости

Рейтинги класса скорости 2, 4 и 6 подтверждают, что карта поддерживает соответствующее количество мегабайт в секунду в качестве минимальной устойчивой скорости записи для карты в фрагментированном состоянии.

Класс 10 утверждает, что карта поддерживает 10 МБ / с как минимальную скорость последовательной нефрагментированной записи и использует режим высокоскоростной шины. Хост-устройство может считывать класс скорости карты и предупреждать пользователя, если карта сообщает, что класс скорости ниже минимальной потребности приложения. Для сравнения, более старый рейтинг «×» измерял максимальную скорость в идеальных условиях и неясно, было ли это скоростью чтения или скоростью записи.

Графический символ класса скорости имеет номер в кружке с буквой «C» (C2, C4, C6 и C10).

Класс скорости UHS

Карты UHS-I и UHS-II могут использовать рейтинг класса скорости UHS с двумя возможными классами: класс 1 для минимальной скорости записи не менее 10 МБ / с (символ «U1» с цифрой 1 внутри «U») и класс 3 для минимальной скорости записи. скорость записи 30 МБ / с (символ «U3» с 3 внутри «U»), предназначенная для записи видео 4K . До ноября 2013 года рейтинг носил название UHS Speed ​​Grade и содержал оценки 0 (без символа) и 1 (символ «U1»). Производители также могут отображать стандартные символы класса скорости (C2, C4, C6 и C10) рядом или вместо класса скорости UHS.

Карты памяти UHS лучше всего работают с хост-устройствами UHS. Комбинация позволяет пользователю записывать видео в разрешении HD с помощью безленточных видеокамер, одновременно выполняя другие функции. Он также подходит для трансляций в реальном времени и записи больших HD-видео.

Класс скорости видео

Video Speed ​​Class определяет набор требований к картам UHS для соответствия современной флэш- памяти MLC NAND и поддерживает прогрессивное видео 4K и 8K с минимальной скоростью последовательной записи 6-90 МБ / с. В графических символах используется буква «V», за которой следует число, обозначающее скорость записи (V6, V10, V30, V60 и V90).

Сравнение

Сравнение рейтингов класса скорости SD-карты
Минимальная скорость последовательной записи Класс скорости Формат видео
Рекомендуемый макс. битрейт Класс скорости Класс скорости UHS Класс скорости видео SD HD / Full HD 4K 8K
2 МБ / с 15 Мбит / с SDHC Speed ​​Class 2.svg Класс 2 (C2) N / A N / A да Нет Нет Нет
4 МБ / с 30 Мбит / с SDHC Speed ​​Class 4.svg Класс 4 (C4) N / A N / A да
6 МБ / с 45 Мбит / с SDHC Speed ​​Class 6.svg Класс 6 (C6) N / A Класс скорости SD-видео 6.svg Класс 6 (V6) да
10 МБ / с 75 Мбит / с SD класс 10.svg Класс 10 (C10) SD UHS Speed ​​Class 1.svg Класс 1 (U1) Класс скорости SD-видео 10.svg Класс 10 (V10)
30 МБ / с 220 Мбит / с SD класс 10.svg Класс 10 (C10) SD UHS Speed ​​Class 3.svg Класс 3 (U3) Класс скорости SD-видео 30.svg Класс 30 (V30) да
60 МБ / с 460 Мбит / с SD класс 10.svg Класс 10 (C10) SD UHS Speed ​​Class 3.svg Класс 3 (U3) Класс скорости SD-видео 60.svg Класс 60 (V60)
90 МБ / с 700 Мбит / с SD класс 10.svg Класс 10 (C10) SD UHS Speed ​​Class 3.svg Класс 3 (U3) SD-видео класс скорости 90.svg Класс 90 (V90)

Класс производительности приложения

Application Performance Class - это новый стандарт SD Specification 5.1 и 6.0, который не только определяет скорость последовательной записи, но также требует минимального количества операций ввода-вывода в секунду для чтения и записи. Класс A1 требует минимум 1500 операций чтения и 500 операций записи в секунду, тогда как класс A2 требует 4000 и 2000 операций ввода-вывода в секунду. Карты класса A2 требуют поддержки хост-драйвера, поскольку они используют очередь команд и кэширование записи для достижения более высоких скоростей. Если они используются на неподдерживаемом хосте, они могут быть даже медленнее, чем другие карты A1, и если питание пропадет до того, как кэшированные данные будут фактически записаны из внутренней памяти карты во внутреннюю флэш-память карты, эти данные, вероятно, будут потеряны.

Сравнение классов производительности приложений SD-карты
Имя Минимальный случайный IOPS Минимальная длительная последовательная запись
Читать Напишите
Производительность приложения SD 1.svg Класс производительности приложений 1 (A1) 1500 операций ввода-вывода в секунду 500 IOPS 10 МБ / с
Производительность приложения SD 2.svg Класс производительности приложений 2 (A2) 4000 операций ввода-вывода в секунду 2000 операций ввода-вывода в секунду

Рейтинг "×"

Рейтинг Прибл.
(МБ / с)
Сопоставимый
класс скорости
16 × 2.34 SDHC Speed ​​Class 2.svg (13 ×)
32 × 4,69 SDHC Speed ​​Class 4.svg (27 ×)
48 × 7,03 SDHC Speed ​​Class 6.svg (40 ×)
100 × 14,6 SD класс 10.svg (67 ×)

Рейтинг «×», который использовался некоторыми производителями карт и был устаревшим по классам скорости, кратен стандартной скорости привода CD-ROM 150  КБ / с (примерно 1,23  Мбит / с ). Базовые карты передают данные со скоростью, в шесть раз превышающей скорость CD-ROM; то есть 900 КБ / с или 7,37 Мбит / с. Спецификация 2.0 определяет скорость до 200 ×, но не так конкретна, как классы скорости для измерения скорости. Производители могут сообщать о наилучших скоростях и могут указывать максимальную скорость чтения карты, которая обычно выше скорости записи. Некоторые производители, в том числе Transcend и Kingston , сообщают о скорости записи своих карт. Если на карте указан и класс скорости, и рейтинг «×», последний может быть принят только за скорость чтения.

Реальная производительность

В приложениях, требующих постоянной скорости записи, таких как запись видео, устройство может не работать удовлетворительно, если рейтинг класса SD-карты упадет ниже определенной скорости. Например, для видеокамеры высокой четкости может потребоваться карта не ниже класса 6, и при использовании более медленной карты может возникнуть пропадание или искажение видео. Цифровым камерам с медленными картами может потребоваться значительное время после фотосъемки, прежде чем они будут готовы к следующему, пока камера записывает первый снимок.

Рейтинг класса скорости не полностью характеризует производительность карты. Различные карты одного и того же класса могут значительно отличаться, но соответствуют спецификациям класса. Скорость карты зависит от многих факторов, в том числе:

  • Частота мягких ошибок, которые контроллер карты должен повторить.
  • Усиление записи : контроллеру флэш-памяти может потребоваться перезапись большего количества данных, чем запрошено. Это связано с выполнением операций чтения-изменения-записи на блоках записи, освобождения (гораздо больших) стираемых блоков и одновременного перемещения данных для достижения выравнивания износа .
  • Фрагментация файла : если недостаточно места для записи файла в непрерывной области, он разбивается на несмежные фрагменты. Это не вызывает задержек вращения или движения головы, как в случае с электромеханическими жесткими дисками , но может снизить скорость ⁠ ⁠―, например, требуя дополнительных чтений и вычислений, чтобы определить, где на карте хранится следующий фрагмент файла.

Кроме того, скорость может заметно различаться между записью большого количества данных в один файл ( последовательный доступ , например, когда цифровая камера записывает большие фотографии или видео) и записью большого количества небольших файлов ( случайный доступ, распространенный в смартфонах. ). Исследование, проведенное в 2012 году, показало, что при таком использовании произвольного доступа некоторые карты класса 2 достигли скорости записи 1,38  МБ / с , в то время как все протестированные карты класса 6 или выше (и некоторые из более низких классов; более низкий класс не обязательно означает лучшая производительность для небольших файлов), в том числе от крупных производителей, была более чем в 100 раз медленнее. В 2014 году один блогер измерил разницу в производительности при записи небольших объемов в 300 раз; На этот раз лучшей картой в этой категории была карта 4 класса.

Функции

Безопасность карты

Карты могут защищать свое содержимое от стирания или изменения, предотвращать доступ неавторизованных пользователей и защищать контент, защищенный авторским правом, с помощью управления цифровыми правами.

Команды для отключения записи

Хост-устройство может дать команду SD-карте стать доступной только для чтения (отклонить последующие команды для записи на нее информации). Для этого существуют как обратимые, так и необратимые команды хоста.

Паз для защиты от записи

Разблокированные и заблокированные SD-карты
Карта памяти Sony 64GB SF-M Tough Series UHS-II SDXC - одна из немногих карт на рынке без скользящего язычка на выемке для защиты от записи.

Большинство полноразмерных SD-карт имеют «механический переключатель защиты от записи», позволяющий пользователю сообщить главному компьютеру, что пользователь хочет, чтобы устройство считалось доступным только для чтения. Это не защищает данные на карте в случае взлома хоста: «Хост несет ответственность за защиту карты. Положение переключателя защиты от записи неизвестно внутренней схеме карты». Некоторые хост-устройства не поддерживают защиту от записи, которая является дополнительной функцией спецификации SD, а драйверы и устройства, которые подчиняются индикации только для чтения, могут дать пользователю возможность отменить ее.

Переключатель представляет собой выдвижной язычок, закрывающий выемку на карте. Форматы miniSD и microSD не поддерживают непосредственно выемку для защиты от записи, но их можно вставить в полноразмерные адаптеры, которые поддерживают.

Если смотреть на SD-карту сверху, на правой стороне (стороне со скошенным углом) должна быть выемка.

С левой стороны может быть вырез для защиты от записи. Если метка опущена, карту можно читать и писать. Если на карте есть надрез, она предназначена только для чтения. Если на карте есть выемка и скользящий язычок, закрывающий выемку, пользователь может сдвинуть язычок вверх (к контактам), чтобы объявить карту для чтения / записи, или вниз, чтобы объявить ее доступной только для чтения. На схеме справа показан оранжевый выдвижной язычок защиты от записи как в разблокированном, так и в заблокированном положении.

Карты, продаваемые с контентом, который нельзя изменять, постоянно помечаются как предназначенные только для чтения за счет выемки и отсутствия скользящей вкладки.

Пароль карты

Адаптер MicroSD-SD (слева), адаптер microSD-miniSD (посередине), карта microSD (справа)

Хост-устройство может заблокировать SD-карту с помощью пароля длиной до 16 байт, обычно предоставляемого пользователем. Заблокированная карта обычно взаимодействует с хост-устройством, за исключением того, что она отклоняет команды на чтение и запись данных. Заблокированную карту можно разблокировать, только указав тот же пароль. Хост-устройство может, после ввода старого пароля, указать новый пароль или отключить блокировку. Без пароля (как правило, в случае, если пользователь забыл пароль) хост-устройство может дать команду карте стереть все данные на карте для повторного использования в будущем (кроме данных карты с DRM), но нет возможности получить доступ к существующим данным.

В устройствах Windows Phone 7 используются SD-карты, предназначенные для доступа только производителем телефона или оператором мобильной связи. SD-карта, вставленная в телефон под аккумуляторным отсеком, блокируется «для телефона автоматически сгенерированным ключом», так что «SD-карта не может быть прочитана другим телефоном, устройством или ПК». Однако устройства Symbian - одни из немногих, которые могут выполнять необходимые операции низкоуровневого форматирования с заблокированными SD-картами. Таким образом, можно использовать такое устройство, как Nokia N8, для переформатирования карты для последующего использования в других устройствах.

карты smartSD

Карта памяти smartSD - это карта microSD с внутренним «элементом безопасности», который позволяет передавать команды модуля данных протокола приложения ISO 7816 , например, апплетам JavaCard, работающим на внутреннем элементе безопасности, через шину SD.

Некоторые из самых ранних версий карт памяти microSD с элементами безопасности были разработаны в 2009 году компанией DeviceFidelity, Inc. , пионером в области связи ближнего радиуса действия (NFC) и мобильных платежей , с внедрением продуктов In2Pay и CredenSE, которые позже были коммерциализированы и сертифицированы для мобильных устройств. бесконтактные транзакции с помощью Visa в 2010 году. DeviceFidelity также адаптировала In2Pay microSD для работы с Apple iPhone с помощью iCaisse и впервые применила NFC-транзакции и мобильные платежи на устройстве Apple в 2010 году.

Различные реализации смарт-карт были сделаны для платежных приложений и защищенной аутентификации. В 2012 году Good Technology заключила партнерское соглашение с DeviceFidelity, чтобы использовать карты microSD с элементами безопасности для мобильной идентификации и контроля доступа .

Карты microSD с поддержкой Secure Elements и NFC (связь ближнего радиуса действия ) используются для мобильных платежей, а также в мобильных кошельках прямого доступа потребителя и решениях для мобильного банкинга, некоторые из которых были запущены крупными банками по всему миру, включая Bank Америки , банка США , и Wells Fargo , в то время как другие были частью инновационных прямых к потребителю neobank программ , таких как moneto , первый запущен в 2012 году.

Карты microSD с Secure Elements также использовались для безопасного шифрования голоса на мобильных устройствах, что обеспечивает один из самых высоких уровней безопасности при общении между людьми. Такие решения широко используются в разведке и безопасности.

В 2011 году HID Global партнером Университета штата Аризона для запуска решений доступа кампус для студентов с помощью MicroSD с Secure Element и Mifare технологии , предоставленной DeviceFidelity, Inc. . Это был первый случай, когда обычные мобильные телефоны можно было использовать для открывания дверей без электронных ключей доступа.

Улучшения поставщика

SD-карты с двумя интерфейсами: SD и USB

Продавцы стремились дифференцировать свои продукты на рынке с помощью различных специфичных для них функций:

  • Встроенный Wi-Fi - несколько компаний производят SD-карты со встроенными приемопередатчиками Wi-Fi, поддерживающими статическую безопасность (WEP 40; 104; и 128, WPA-PSK и WPA2-PSK). Карта позволяет любой цифровой камере со слотом SD передавать захваченные изображения по беспроводной сети или сохранять изображения в памяти карты до тех пор, пока она не окажется в зоне действия беспроводной сети. Примеры включают: Eye-Fi / SanDisk , Transcend Wi-Fi , Toshiba FlashAir , Trek Flucard , PQI Air Card и LZeal ez Share . Некоторые модели добавляют геотеги к своим фотографиям.
  • Предварительно загруженный контент - в 2006 году SanDisk анонсировала Gruvi , карту microSD с дополнительными функциями управления цифровыми правами, которую они планировали использовать в качестве носителя для публикации контента. SanDisk снова анонсировала предварительно загруженные карты в 2008 году под названием slotMusic , на этот раз без использования каких-либо возможностей DRM SD-карты. В 2011 году SanDisk предлагала различные коллекции из 1000 песен на одной музыкальной карте с слотом примерно за 40 долларов, теперь они доступны только для совместимых устройств и не имеют возможности копировать файлы.
  • Встроенный разъем USB - продукт SanDisk SD Plus можно подключить непосредственно к порту USB без необходимости использования устройства чтения карт USB. Другие компании представили аналогичные продукты, такие как продукт Duo SD от OCZ Technology и 3-полосный (microSDHC, SDHC и USB) продукт от A-DATA, который был доступен только в 2008 году.
  • Разные цвета - SanDisk использовала пластиковые или липкие этикетки разных цветов, в том числе «игровую» линию из полупрозрачного пластика, указывающую на емкость карты.
  • Встроенный дисплей. В 2006 году A-DATA анонсировала SD- карту Super Info с цифровым дисплеем, на котором была двухсимвольная метка и показывался объем неиспользуемой памяти на карте.

Карты SDIO

Камера, использующая интерфейс SDIO для подключения к некоторым устройствам HP iPAQ

Карта SDIO (безопасный цифровой ввод-вывод) - это расширение спецификации SD, охватывающее функции ввода-вывода. Карты SDIO полностью функциональны только в хост-устройствах, предназначенных для поддержки их функций ввода-вывода (обычно КПК, такие как Palm Treo , но иногда ноутбуки или мобильные телефоны). Эти устройства могут использовать слот SD для поддержки GPS- приемников, модемов , считывателей штрих-кодов , FM- радиотюнеров, ТВ-тюнеров, считывателей RFID , цифровых камер и интерфейсов для Wi-Fi , Bluetooth , Ethernet и IrDA . Было предложено много других устройств SDIO, но теперь для устройств ввода-вывода более распространено подключение через интерфейс USB.

Карты SDIO поддерживают большинство команд памяти SD-карт. Карты SDIO могут быть структурированы как восемь логических карт, хотя в настоящее время типичный способ, которым карта SDIO использует эту возможность, состоит в том, чтобы структурировать себя как одну карту ввода-вывода и одну карту памяти.

Интерфейсы SDIO и SD механически и электрически идентичны. Хост-устройства, созданные для карт SDIO, обычно принимают карты памяти SD без функций ввода-вывода. Однако обратное неверно, потому что хост-устройствам требуются подходящие драйверы и приложения для поддержки функций ввода-вывода карты. Например, камера HP SDIO обычно не работает с КПК, в которых она не указана как аксессуар. Установка карты SDIO в любой слот SD не приводит к физическому повреждению или нарушению работы хост-устройства, но пользователи могут быть разочарованы тем, что карта SDIO не функционирует полностью, когда она вставлена ​​в, казалось бы, совместимый слот. (Устройства USB и Bluetooth демонстрируют сопоставимые проблемы совместимости, хотя и в меньшей степени благодаря стандартизированным классам устройств USB и профилям Bluetooth .)

Семейство SDIO включает низкоскоростные и полноскоростные карты. Оба типа карт SDIO поддерживают типы шины SPI и однобитовые шины SD. Карты Low-Speed ​​SDIO могут также поддерживать четырехбитную шину SD; Для поддержки четырехбитной шины SD требуются полноскоростные карты SDIO. Чтобы использовать карту SDIO в качестве «комбинированной карты» (как для памяти, так и для ввода / вывода), хост-устройство должно сначала выбрать работу с четырехбитной шиной SD. Две другие уникальные особенности низкоскоростного SDIO - это максимальная тактовая частота 400 кГц для всех коммуникаций и использование контакта 8 в качестве «прерывания» для попытки инициировать диалог с главным устройством.

Собираем карты вместе

Однобитный протокол SD был получен из протокола MMC, который предусматривал возможность подключения до трех карт на шине общих сигнальных линий. Карты используют интерфейсы с открытым коллектором , где карта может подтянуть линию к низкому уровню напряжения; линия находится на высоком уровне напряжения (из-за подтягивающего резистора ), если ни одна карта не подтягивает ее к низкому уровню. Хотя карты использовали общие линии синхронизации и сигнала, каждая карта имела свою собственную линию выбора чипа, чтобы определить, что хост-устройство выбрало ее.

Протокол SD предусматривал возможность объединения 30 карт без отдельных линий выбора чипа. Хост-устройство будет транслировать команды всем картам и идентифицировать карту, чтобы ответить на команду, используя свой уникальный серийный номер.

На практике карты редко собираются вместе, поскольку при работе с открытым коллектором возникают проблемы на высоких скоростях и повышается энергопотребление. Более новые версии спецификации SD рекомендуют отдельные строки для каждой карты.

Совместимость

Хост-устройства, соответствующие новым версиям спецификации, обеспечивают обратную совместимость и принимают старые SD-карты. Например, хост-устройства SDXC принимают все предыдущие семейства карт памяти SD, а хост-устройства SDHC также принимают стандартные SD-карты.

Старые хост-устройства обычно не поддерживают новые форматы карт, и даже если они могут поддерживать интерфейс шины, используемый картой, возникает несколько факторов:

  • Более новая карта может иметь большую емкость, чем может обрабатывать хост-устройство (более 4 ГБ для SDHC, более 32 ГБ для SDXC).
  • Более новая карта может использовать файловую систему, по которой хост-устройство не может перемещаться ( FAT32 для SDHC, exFAT для SDXC)
  • Использование карты SDIO требует, чтобы хост-устройство было разработано для функций ввода / вывода, которые предоставляет карта.
  • Аппаратный интерфейс карты был изменен, начиная с версии 2.0 (новые тактовые частоты высокоскоростной шины, переопределение битов емкости памяти ) и семейство SDHC (сверхвысокоскоростная шина (UHS)).
  • UHS-II имеет физически больше контактов, но обратно совместим с UHS-I и не поддерживает UHS как для слота, так и для карты.
  • Некоторые поставщики производили карты SDSC объемом более 1 ГБ до того, как SDA стандартизировала метод этого.
Таблица совместимости SD
Карта
Слот
SDSC SDHC SDHC
UHS
SDXC SDXC
UHS
SDIO
SDSC Частичное FAT16, <4 ГБ FAT16, <4 ГБ Нет Нет Нет
SDHC да да да FAT32 FAT32 Нет
SDHC UHS да да да FAT32 FAT32 Нет
SDXC да да да да да Нет
SDXC UHS да да да да да Нет
SDIO Варьируется Варьируется Варьируется Варьируется Варьируется да

Рынки

Благодаря своему компактному размеру карты Secure Digital используются во многих бытовых электронных устройствах и стали широко распространенным средством хранения нескольких гигабайт данных небольшого размера. В устройствах, в которых пользователь может часто снимать и заменять карты, например, цифровые фотоаппараты , видеокамеры и игровые приставки , как правило, используются полноразмерные карты. Устройства, в которых малый размер имеет первостепенное значение, такие как мобильные телефоны , экшн-камеры, такие как серия GoPro Hero , и дроны с камерой , как правило, используют карты microSD.

Мобильные телефоны

Карта microSD помогла продвинуть рынок смартфонов, предоставив производителям и потребителям большую гибкость и свободу.

В то время как облачное хранилище зависит от стабильного подключения к Интернету и достаточно объемных тарифных планов , карты памяти в мобильных устройствах обеспечивают независимое от местоположения и частное расширение хранилища с гораздо более высокой скоростью передачи и без задержки (разработка) ( § Реальная производительность ), позволяя использовать такие приложения, как фото- и видеосъемка . В то время как данные, хранящиеся внутри на кирпичных устройствах , недоступны , данные, хранящиеся на карте памяти, могут быть спасены и доступны извне пользователю как запоминающему устройству большой емкости . Преимущество по сравнению с расширением памяти USB на ходу - это бескомпромиссная эргономика . Использование карты памяти также защищает несменную внутреннюю память мобильного телефона от износа из-за тяжелых приложений, таких как чрезмерное использование камеры и переносной FTP-сервер с хостингом через WiFi Direct . Благодаря техническому развитию карт памяти, пользователи существующих мобильных устройств могут со временем расширить свое хранилище по более высокой цене.

Последние версии основных операционных систем, таких как Windows Mobile и Android, позволяют запускать приложения с карт microSD, создавая возможности для новых моделей использования SD-карт на рынках мобильных компьютеров, а также очищая доступное внутреннее пространство для хранения.

SD-карты - не самое экономичное решение в устройствах, которым требуется лишь небольшой объем энергонезависимой памяти, например, предустановки станций в небольших радиоприемниках. Они также могут быть не лучшим выбором для приложений, которым требуется более высокая емкость или скорость хранения, как это предусмотрено другими стандартами флэш-карт, такими как CompactFlash . Эти ограничения могут быть устранены с помощью развивающихся технологий памяти, таких как новые спецификации SD 7.0, которые позволяют хранить до 128 ТБ.

Многие персональные компьютеры всех типов, включая планшеты и мобильные телефоны, используют SD-карты либо через встроенные слоты, либо через активный электронный адаптер. Существуют адаптеры для PC card , ExpressBus, USB , FireWire и параллельного порта принтера . Активные адаптеры также позволяют использовать SD-карты в устройствах, предназначенных для других форматов, таких как CompactFlash . FlashPath адаптер позволяет SD - карты можно использовать в дискета дисковод.

Некоторые устройства, такие как Samsung Galaxy Fit (2011) и Samsung Galaxy Note 8.0 (2013), имеют отсек для SD-карты, расположенный снаружи и доступный вручную, в то время как на других устройствах он находится под крышкой аккумуляторного отсека. В более поздних мобильных телефонах используется система выталкивания с отверстиями для лотка, в котором размещаются как карта памяти, так и SIM-карта .

Подделки

Samsung Pro 64 ГБ microSDXC оригинал (слева) и подделка (справа): подделка утверждает, что имеет емкость 64 ГБ, но можно использовать только 8 ГБ (скорость класса 4): при попытке записи более 8 ГБ происходит потеря данных . Также используется для подделок SanDisk 64 ГБ.
Изображения подлинных, сомнительных и поддельных / поддельных карт microSD (Secure Digital) до и после декапсуляции. Подробности у источника , фото Эндрю Хуанга .

Обычно на рынке встречаются неправильно маркированные или поддельные карты Secure Digital, которые сообщают о поддельной емкости или работают медленнее, чем указано. Существуют программные инструменты для проверки и обнаружения контрафактной продукции . Обнаружение поддельных карт обычно включает в себя копирование файлов со случайными данными на SD-карту до тех пор, пока емкость карты не будет достигнута, и их обратное копирование. Файлы, которые были скопированы обратно, можно проверить либо путем сравнения контрольных сумм (например, MD5 ), либо путем их сжатия . Последний подход использует тот факт, что поддельные карты позволяют пользователю считывать файлы, которые затем состоят из легко сжимаемых однородных данных (например, повторяющихся 0xFF ).

Цифровые фотоаппараты

SD-карта в камере DSLR

SD / MMC карт заменить Toshiba «s SmartMedia в качестве доминирующей формат карты памяти , используемые в цифровых камерах. В 2001 году SmartMedia достигла почти 50% использования, но к 2005 году SD / MMC заняла более 40% рынка цифровых камер, а к 2007 году доля SmartMedia резко упала.

В то время все ведущие производители цифровых камер использовали SD в своих линиях потребительских товаров, включая Canon , Casio , Fujifilm , Kodak , Leica , Nikon , Olympus , Panasonic , Pentax , Ricoh , Samsung и Sony . Раньше Olympus и Fujifilm использовали исключительно карты XD-Picture (карты xD), в то время как Sony использовала только карту памяти Memory Stick ; к началу 2010 года все три поддерживали SD.

Некоторые Prosumer и профессиональные цифровые камеры продолжали предлагать CompactFlash (CF), либо на второй слот для карт памяти или как только для хранения, так как CF поддерживает гораздо выше максимальной мощности и исторически был дешевле той же мощности.

Безопасные карты памяти Цифровой могут быть использованы в Sony XDCAM EX видеокамерах с адаптером и Panasonic карты P2 оборудования с MicroP2 адаптером.

Персональные компьютеры

Хотя многие персональные компьютеры используют SD-карты в качестве вспомогательного запоминающего устройства, используя встроенный слот, или могут использовать SD-карты с помощью USB-адаптера, SD-карты нельзя использовать в качестве основного жесткого диска через встроенный контроллер ATA , потому что ни один из варианты SD-карты поддерживают сигнализацию ATA. Для использования основного жесткого диска требуется отдельная микросхема контроллера SD или преобразователь SD-to-CompactFlash. Однако на компьютерах, поддерживающих загрузку с интерфейса USB, карта SD в адаптере USB может быть основным жестким диском при условии, что она содержит операционную систему, поддерживающую доступ по USB после завершения начальной загрузки.

В портативных и планшетных компьютерах карты памяти во встроенном кардридере обеспечивают эргономическое преимущество по сравнению с USB- накопителями , поскольку последние выступают из устройства, и пользователю нужно быть осторожным, чтобы не ударить его во время транспортировки устройства, что может повредить порт USB. Карты памяти имеют унифицированную форму и не резервируют порт USB, когда вставляются в специальный слот для карт компьютера.

С конца 2009 года новые компьютеры Apple с установленными устройствами чтения SD-карт могут загружаться в macOS с устройств хранения SD, если они правильно отформатированы в расширенный формат файлов Mac OS и для таблицы разделов по умолчанию установлено значение Таблица разделов GUID . (См. Раздел " Другие файловые системы" ниже).

SD-карты становятся все более популярными среди владельцев старых компьютеров, таких как 8-битный Atari . Например, сейчас используется SIO2SD ( SIO - порт Atari для подключения внешних устройств). Программное обеспечение для 8-битного Atari может быть включено на одну SD-карту, на которой может быть меньше 4-8 ГБ дискового пространства (2019 г.).

Встроенные системы

Щиток ( дочерняя плата ), который дает микропроцессорам Arduino для прототипирования доступ к SD-картам.

В 2008 году SDA определило Embedded SD, «используя хорошо известные стандарты SD», чтобы обеспечить возможность использования несъемных устройств в стиле SD на печатных платах. Однако этот стандарт не был принят рынком, а стандарт MMC стал фактическим стандартом для встроенных систем. SanDisk предоставляет такие компоненты встроенной памяти под брендом iNAND.

Большинство современных микроконтроллеров имеют встроенную логику SPI, которая может взаимодействовать с SD-картой, работающей в режиме SPI, обеспечивая энергонезависимое хранилище. Даже если в микроконтроллере отсутствует функция SPI, эта функция может быть эмулирована с помощью битового переключения . Например, домашний хак объединяет запасные контакты ввода / вывода общего назначения (GPIO) процессора маршрутизатора Linksys WRT54G с кодом поддержки MMC из ядра Linux . Этот метод позволяет достичь пропускной способности до 1,6 Мбит / с .

Распространение музыки

Предварительно записанные карты microSD использовались для коммерциализации музыки под брендами slotMusic и slotRadio от SanDisk и MQS от Astell & Kern .

Технические подробности

Физический размер

Спецификация SD-карты определяет три физических размера. Семейства SD и SDHC доступны во всех трех размерах, но семейства SDXC и SDUC недоступны в мини-размере, а семейство SDIO недоступно в микро-размере. Карты меньшего размера можно использовать в больших слотах с помощью пассивного адаптера.

Стандарт

Сравнение размеров семейств: SD (синий), miniSD (зеленый), microSD (красный)
  • SD (SDSC), SDHC, SDXC, SDIO, SDUC
  • 32 мм × 24 мм × 2,1 мм ( 1+17 / 64  в ×  15 / 16  в ×  5 / 64  в)
  • 32 мм × 24 мм × 1,4 мм ( 1+1764 дюйма  ×  1516  дюйма ×  116  дюйма)(такой же тонкий, как MMC) дляThin SD(редко)

MiniSD

  • miniSD, miniSDHC, miniSDIO
  • 21,5 мм × 20 мм × 1,4 мм ( 2732  дюйма ×  2532  дюйма ×  116  дюйма)

microSD

Форм-фактор micro - это самый маленький формат SD-карт.

  • microSD, microSDHC, microSDXC, microSDUC
  • 15 мм × 11 мм × 1 мм ( 1932  дюйма ×  716  дюйма ×  364 дюйма  )

Режимы передачи

Карты могут поддерживать различные комбинации следующих типов шины и режимов передачи. Режим шины SPI и режим однобитной шины SD являются обязательными для всех семейств SD, как объясняется в следующем разделе. Как только хост-устройство и SD-карта согласовывают режим шинного интерфейса, использование пронумерованных контактов одинаково для всех размеров карт.

  • Режим шины SPI: шина последовательного периферийного интерфейса в основном используется встроенными микроконтроллерами . Этот тип шины поддерживает только интерфейс с напряжением 3,3 В. Это единственный тип шины, для которого не требуется хост-лицензия.
  • Однобитовый режим шины SD: отдельные каналы команд и данных, а также собственный формат передачи.
  • Режим четырехбитной шины SD: используются дополнительные контакты плюс несколько переназначенных контактов. Это тот же протокол, что и в однобитном режиме шины SD, который использует одну команду и четыре линии данных для более быстрой передачи данных. Все SD-карты поддерживают этот режим. Этот тип шины требуется для UHS-I и UHS-II.
  • Две дифференциальные линии Режим SD UHS-II: использует два низковольтных дифференциальных интерфейса для передачи команд и данных. Карты UHS-II включают этот интерфейс в дополнение к режимам шины SD.

Физический интерфейс состоит из 9 контактов, за исключением того, что карта miniSD добавляет два неподключенных контакта в центре, а карта microSD не имеет одного из двух контактов V SS (заземление).

Официальные номера контактов для каждого типа карты (сверху вниз): MMC , SD, miniSD, microSD. Это показывает эволюцию от более старой MMC, на которой основана SD. ПРИМЕЧАНИЕ. На этом чертеже не показаны 8 новых контактов UHS-II, которые были добавлены в спецификации 4.0.
Режим шины SPI
MMC
контактный

Штырь SD
miniSD
контакт
microSD
контакт
Имя Ввод / вывод Логика Описание
1 1 1 2 nCS я ПП Выбор карты SPI [CS] (отрицательная логика)
2 2 2 3 DI я ПП Последовательные данные SPI в [MOSI]
3 3 3 VSS S S Земля
4 4 4 4 VDD S S Власть
5 5 5 5 CLK я ПП Последовательные часы SPI [SCLK]
6 6 6 6 VSS S S Земля
7 7 7 7 ДЕЛАТЬ О ПП Выход последовательных данных SPI [MISO]
8 8 8 NC
nIRQ
.
О
.
OD
Неиспользуемые (карты памяти)
Прерывание (карты SDIO) (отрицательная логика)
9 9 1 NC . . Неиспользованный
10 NC . . Зарезервированный
11 NC . . Зарезервированный
Однобитный режим шины SD
MMC
контактный

Штырь SD
miniSD
контакт
microSD
контакт
Имя Ввод / вывод Логика Описание
1 1 1 2 CD Ввод / вывод . Обнаружение карты (хостом) и
обнаружение режима без SPI (по карте)
2 2 2 3 CMD Ввод / вывод ПП,
OD
Команда,
ответ
3 3 3 VSS S S Земля
4 4 4 4 VDD S S Власть
5 5 5 5 CLK я ПП Последовательные часы
6 6 6 6 VSS S S Земля
7 7 7 7 DAT0 Ввод / вывод ПП SD последовательные данные 0
8 8 8 NC
nIRQ
.
О
.
OD
Неиспользуемые (карты памяти)
Прерывание (карты SDIO) (отрицательная логика)
9 9 1 NC . . Неиспользованный
10 NC . . Зарезервированный
11 NC . . Зарезервированный
Режим четырехбитной шины SD
MMC
контактный

Штырь SD
miniSD
контакт
microSD
контакт
Имя Ввод / вывод Логика Описание
. 1 1 2 DAT3 Ввод / вывод ПП SD последовательные данные 3
. 2 2 3 CMD Ввод / вывод ПП,
OD
Команда,
ответ
. 3 3 VSS S S Земля
. 4 4 4 VDD S S Власть
. 5 5 5 CLK я ПП Последовательные часы
. 6 6 6 VSS S S Земля
. 7 7 7 DAT0 Ввод / вывод ПП SD последовательные данные 0
8 8 8 DAT1
nIRQ
I / O
O
PP
OD
Последовательные данные SD 1 (карты памяти)
Период прерывания (карты SDIO совместно используют контакт по протоколу)
9 9 1 DAT2 Ввод / вывод ПП SD последовательные данные 2
10 NC . . Зарезервированный
11 NC . . Зарезервированный

Примечания:

  1. Направление относительно карты. I = вход, O = выход.
  2. PP = двухтактная логика, OD = открытая дренажная логика.
  3. S = источник питания , NC = не подключен (или высокий логический уровень ).

Интерфейс

Внутри SD-карты на 512 МБ: микросхема флэш- памяти NAND , в которой хранятся данные (внизу) и контроллер SD (вверху)
Внутри SD-карты на 2 ГБ: два чипа NAND flash (верхняя и средняя), микросхема контроллера SD (снизу)
Внутри SDHC-карты на 16 ГБ

Командный интерфейс

SD-карты и хост-устройства изначально обмениваются данными через синхронный однобитовый интерфейс, где хост-устройство обеспечивает тактовый сигнал, который стробирует отдельные биты на SD-карте и из нее. Таким образом, ведущее устройство отправляет 48-битные команды и получает ответы. Карта может сигнализировать, что ответ будет отложен, но ведущее устройство может прервать диалог.

Посредством выдачи различных команд хост-устройство может:

  • Определите тип, объем памяти и возможности SD-карты
  • Дайте команду карте использовать другое напряжение, другую тактовую частоту или расширенный электрический интерфейс.
  • Подготовьте карту к приему блока для записи во флэш-память или к чтению и ответу с содержимым указанного блока.

Командный интерфейс является расширением интерфейса MultiMediaCard (MMC). SD-карты отказались от поддержки некоторых команд в протоколе MMC, но добавили команды, связанные с защитой от копирования. Используя только команды, поддерживаемые обоими стандартами, до определения типа вставленной карты, хост-устройство может поддерживать карты SD и MMC.

Электрический интерфейс

Все семейства SD-карт изначально используют электрический интерфейс на 3,3  В. По команде карты SDHC и SDXC могут переключаться на работу 1,8 В.

При первоначальном включении питания или установке карты хост-устройство выбирает либо шину последовательного периферийного интерфейса (SPI), либо однобитную шину SD в зависимости от уровня напряжения, присутствующего на контакте 1. После этого хост-устройство может выдать команду на переключение на четырехбитный интерфейс шины SD, если SD-карта поддерживает его. Для различных типов карт поддержка четырехбитной шины SD является необязательной или обязательной.

После определения того, что SD-карта поддерживает это, ведущее устройство также может дать команду SD-карте переключиться на более высокую скорость передачи . До определения возможностей карты главное устройство не должно использовать тактовую частоту выше 400 кГц. Карты SD, отличные от SDIO (см. Ниже), имеют тактовую частоту «Скорость по умолчанию» 25 МГц. Хост-устройству не требуется использовать максимальную тактовую частоту, поддерживаемую картой. Он может работать на частоте ниже максимальной для экономии энергии. Между командами хост-устройство может полностью останавливать часы.

Достижение более высокой скорости карты

Спецификация SD определяет передачу шириной в четыре бита. (Спецификация MMC поддерживает это, а также определяет восьмиразрядный режим; карты MMC с расширенными битами не были приняты рынком.) Передача нескольких бит в каждом тактовом импульсе улучшает скорость карты. Усовершенствованные семейства SD также улучшили скорость, предлагая более высокие тактовые частоты и удвоенную скорость передачи данных (объясняется здесь ) в высокоскоростном дифференциальном интерфейсе (UHS-II).

Файловая система

Как и другие типы карт флэш-памяти , SD-карта любого семейства SD представляет собой запоминающее устройство с блочной адресацией , в котором ведущее устройство может читать или записывать блоки фиксированного размера, указывая их номер блока.

MBR и FAT

Большинство SD-карт поставляются предварительно отформатированными с одним или несколькими разделами MBR , где первый или единственный раздел содержит файловую систему . Это позволяет им работать как на жестком диске в виде персонального компьютера . Согласно спецификации SD-карты, SD-карта отформатирована с MBR и следующей файловой системой:

  • Для карт SDSC:
    • Емкость менее 32 680 логических секторов (менее 16 МБ): FAT12 с типом раздела 01h и BPB 3.0 или EBPB 4.1
    • Емкость от 32 680 до 65 535 логических секторов (от 16 МБ до 32 МБ): FAT16 с типом раздела 04h и BPB 3.0 или EBPB 4.1
    • Емкость не менее 65 536 логических секторов (больше 32 МБ): FAT16B с типом раздела 06h и EBPB 4.1
  • Для карт SDHC:
    • Емкость менее 16 450 560 логических секторов (менее 7,8 ГБ): FAT32 с типом раздела 0Bh и EBPB 7.1
    • Емкость не менее 16 450 560 логических секторов (больше 7,8 ГБ): FAT32 с типом раздела 0Ch и EBPB 7.1
  • Для карт SDXC: exFAT с типом раздела 07h

Большинство потребительских товаров, использующих SD-карту, ожидают, что она разбита и отформатирована таким образом. Универсальная поддержка FAT12, FAT16, FAT16B и FAT32 позволяет использовать карты SDSC и SDHC на большинстве хост-компьютеров с совместимым SD-ридером, чтобы предоставить пользователю знакомый метод именованных файлов в иерархическом дереве каталогов.

На таких SD-картах стандартные служебные программы, такие как « Disk Utility » Mac OS X или SCANDISK для Windows, могут использоваться для восстановления поврежденной файловой системы, а иногда и для восстановления удаленных файлов. На таких картах можно использовать средства дефрагментации файловых систем FAT. Результирующая консолидация файлов может обеспечить незначительное улучшение времени, необходимого для чтения или записи файла, но не улучшение, сравнимое с дефрагментацией жестких дисков, когда для хранения файла в нескольких фрагментах требуется дополнительное физическое и относительно медленное перемещение диска. приводная головка. Более того, при дефрагментации выполняется запись на SD-карту, которая учитывается в расчетном сроке службы карты. Продолжительность записи физической памяти обсуждается в статье о флэш-памяти ; более новая технология увеличения емкости карты памяти обеспечивает худшую стойкость к записи.

При форматировании SD - карты с емкостью не менее 32 МБ (65536 логических секторов или более), но не более чем 2 Гб, FAT16B с типом раздела 06h и EBPB 4.1 рекомендуется , если карта для потребительского устройства. (FAT16B также подходит для карт 4 ГБ, но требует использования кластеров 64 КБ , которые широко не поддерживаются.) FAT16B вообще не поддерживает карты с объемом памяти более 4 ГБ.

Спецификация SDXC предписывает использование Microsoft «s собственной EXFAT файловой системы, которая иногда требует соответствующих драйверов (например , exfat-utils/ exfat-fuseна Linux).

Другие файловые системы

Поскольку хост рассматривает SD-карту как блочное устройство хранения, карта не требует разделов MBR или какой-либо конкретной файловой системы. Карту можно переформатировать для использования любой файловой системы, поддерживаемой операционной системой. Например:

  • В Windows SD-карты можно форматировать с помощью NTFS, а в более поздних версиях - exFAT .
  • В macOS SD-карты можно разделить как устройства GUID и отформатировать с файловыми системами HFS Plus или APFS или по-прежнему использовать exFAT .
  • В Unix-подобных операционных системах, таких как Linux или FreeBSD , SD-карты можно форматировать с использованием файловой системы UFS , Ext2 , Ext3 , Ext4 , btrfs , HFS Plus , ReiserFS или F2FS . Кроме того, в Linux файловые системы HFS Plus могут быть доступны для чтения / записи, если установлен пакет «hfsplus», и разделены и отформатированы, если установлен «hfsprogs». (Эти имена пакетов верны в Debian, Ubuntu и т. Д., Но могут отличаться в других дистрибутивах Linux.)

Любая последняя версия вышеперечисленного может форматировать SD-карты с использованием файловой системы UDF .

Кроме того, как и в случае с живыми USB- накопителями, на SD-карте может быть установлена ​​операционная система. Компьютеры, которые могут загружаться с SD-карты (либо с помощью USB-адаптера, либо вставленного в устройство чтения флэш-памяти компьютера) вместо жесткого диска, могут таким образом восстановиться с поврежденного жесткого диска. Такая SD-карта может быть заблокирована от записи для сохранения целостности системы.

Стандарт SD допускает использование только вышеупомянутых файловых систем Microsoft FAT, и любая карта, выпускаемая на рынке, должна быть предварительно загружена соответствующей стандартной файловой системой после ее поставки на рынок. Если какое-либо приложение или пользователь переформатирует карту с нестандартной файловой системой, правильная работа карты, включая взаимодействие, не может быть гарантирована.

Риски переформатирования

Переформатирование SD-карты с использованием другой файловой системы или даже той же самой может замедлить работу карты или сократить срок ее службы. Некоторые карты используют выравнивание износа , при котором часто изменяемые блоки отображаются в разные части памяти в разное время, а некоторые алгоритмы выравнивания износа разработаны для шаблонов доступа, типичных для FAT12, FAT16 или FAT32. Кроме того, предварительно отформатированная файловая система может использовать размер кластера, который соответствует стираемой области физической памяти на карте; переформатирование может изменить размер кластера и сделать запись менее эффективной. SD Association предоставляет бесплатно загружаемое программное обеспечение SD Formatter для решения этих проблем для Windows и Mac OS X.

Карты памяти SD / SDHC / SDXC имеют «Защищенную область» на карте для функции безопасности стандарта SD. Ни стандартные форматеры, ни форматировщик SD Association не сотрут его. Ассоциация SD предполагает, что устройства или программное обеспечение, использующие функцию безопасности SD, могут форматировать ее.

Потребляемая мощность

Энергопотребление SD-карт зависит от режима скорости, производителя и модели.

Во время переключения оно может находиться в диапазоне 66–330 мВт (20–100 мА при напряжении питания 3,3 В). В спецификациях TwinMos Technologies указано максимальное значение 149 мВт (45 мА) во время передачи. Toshiba перечисляет 264–330 мВт (80–100 мА). Ток в режиме ожидания намного ниже, менее 0,2 мА для одной карты microSD 2006 года выпуска. Если данные передаются в течение значительных периодов времени, время работы от батареи может заметно сократиться; для справки, емкость аккумуляторов смартфонов обычно составляет около 6 Втч (Samsung Galaxy S2: 1650 мАч при 3,7 В).

Современные карты UHS-II могут потреблять до 2,88 Вт, если хост-устройство поддерживает режим скорости шины SDR104 или UHS-II. Минимальная потребляемая мощность в случае хоста UHS-II составляет 720 мВт.

Требования к карте в разных скоростных режимах шины
Скоростной
режим автобуса
Максимум.
скорость шины
[МБ / с]
Максимум. тактовая
частота
[МГц]

Напряжение сигнала
[В]
SDSC
[Вт]
SDHC
[Вт]
SDXC
[Вт]
HD312 312 52 0,4 - 2,88 2,88
FD156 156 52 0,4 - 2,88 2,88
SDR104 104 208 1,8 - 2,88 2,88
SDR50 50 100 1,8 - 1,44 1,44
DDR50 50 50 1,8 - 1,44 1,44
SDR25 25 50 1,8 - 0,72 0,72
SDR12 12,5 25 1,8 - 0,36 0,36 / 0,54
Высокоскоростной 25 50 3.3 0,72 0,72 0,72
Скорость по умолчанию 12,5 25 3.3 0,33 0,36 0,36 / 0,54

Емкость и совместимость

Все SD-карты позволяют главному устройству определять, сколько информации может вместить карта, а спецификация каждого семейства SD дает хост-устройству гарантию максимальной емкости, которую сообщает совместимая карта.

К моменту завершения спецификации версии 2.0 (SDHC) в июне 2006 года поставщики уже разработали SD-карты на 2 и 4 ГБ, либо как указано в версии 1.01, либо путем творческого чтения версии 1.00. Полученные карты некорректно работают на некоторых хост-устройствах.

Карты SDSC более 1 ГБ

SDSC-карта на 4 ГБ

Хост-устройство может запросить у любой вставленной SD-карты ее 128-битную идентификационную строку (специфичные для карты данные или CSD). В картах стандартной емкости (SDSC) 12 битов определяют количество кластеров памяти (от 1 до 4096), а 3 бита определяют количество блоков на кластер (которые декодируются до 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256 или 512 блоков на кластер). Хост-устройство умножает эти цифры (как показано в следующем разделе) на количество байтов на блок, чтобы определить емкость карты в байтах.

Версия SD 1.00 предполагает 512 байт на блок. Это позволяло использовать карты SDSC размером до 4096 × 512 × 512 B = 1 ГБ, для которых нет известных несовместимостей.

Версия 1.01 позволяет SDSC-карте использовать 4-битное поле для указания 1024 или 2048 байтов на блок. Это позволило использовать карты емкостью 2 ГБ и 4 ГБ, такие как SD-карта Transcend на 4 ГБ и SD-карта Memorette на 4 ГБ.

Ранние хост-устройства SDSC, которые предполагают блоки размером 512 байт, поэтому не полностью поддерживают установку карт 2 ГБ или 4 ГБ. В некоторых случаях хост-устройство может считывать данные, которые находятся в первых 1 ГБ карты. Если предположение сделано в программном драйвере, успех может зависеть от версии. Кроме того, любое хост-устройство может не поддерживать SDSC-карту на 4 ГБ, поскольку в спецификации предполагается, что 2 ГБ - это максимум для этих карт.

Расчет емкости хранилища

Формат регистра специфичных для карты данных (CSD) изменился между версией 1 (SDSC) и версией 2.0 (которая определяет SDHC и SDXC).

Версия 1

В версии 1 спецификации SD емкость до 2 ГБ рассчитывается путем объединения полей CSD следующим образом:

Capacity = (C_SIZE + 1) × 2(C_SIZE_MULT + READ_BL_LEN + 2)
where
  0 ≤ C_SIZE ≤ 4095,
  0 ≤ C_SIZE_MULT ≤ 7,
  READ_BL_LEN is 9 (for 512 bytes/sector) or 10 (for 1024 bytes/sector)

В более поздних версиях указано (в разделе 4.3.2), что карта SDSC на 2 ГБ должна установить READ_BL_LEN (и WRITE_BL_LEN) на 1024 байта, так что приведенное выше вычисление правильно сообщает емкость карты; но что для согласованности хост-устройство не должно запрашивать (с помощью CMD16) блоки длиной более 512 Б.

Версии 2 и 3

В определении SDHC-карт в версии 2.0 часть C_SIZE CSD составляет 22 бита и указывает размер памяти, кратный 512 КБ (поле C_SIZE_MULT удалено, а READ_BL_LEN больше не используется для вычисления емкости). Два бита, которые ранее были зарезервированы, теперь идентифицируют семейство карт: 0 - это SDSC; 1 - SDHC или SDXC; 2 и 3 зарезервированы. Из-за этих переопределений старые хост-устройства неправильно идентифицируют карты SDHC или SDXC или их правильную емкость.

  • Карты SDHC могут указывать только емкость не более 32 ГБ.
  • Карты SDXC могут использовать все 22 бита поля C_SIZE. Карта SDHC, которая сделала это (сообщила, что C_SIZE> 65375 указывает на емкость более 32 ГБ), будет нарушать спецификацию. Хост-устройство, которое полагалось на C_SIZE, а не на спецификацию для определения максимальной емкости карты, могло бы поддерживать такую ​​карту, но карта могла бы выйти из строя в других SDHC-совместимых хост-устройствах.

Вместимость рассчитывается следующим образом:

Capacity = (C_SIZE + 1) × 524288
where for SDHC  
  4112 ≤ C_SIZE ≤ 65375  
  ≈2 GB ≤ Capacity ≤ ≈32 GB
where for SDXC 
  65535 ≤ C_SIZE
  ≈32 GB ≤ Capacity ≤ 2 TB

Емкость выше 4 ГБ может быть достигнута только с помощью следующей версии 2.0 или более поздних версий. Кроме того, емкость, равная 4 ГБ, также должна соответствовать требованиям, чтобы гарантировать совместимость.

Открытость спецификации

Разобранный адаптер microSD-SD, показывающий пассивное соединение от слота для карты microSD внизу к контактам SD наверху

Как и большинство форматов карт памяти, SD защищена многочисленными патентами и товарными знаками . За исключением карт SDIO , лицензионные платежи за лицензии на SD-карты взимаются за производство и продажу карт памяти и хост-адаптеров (1000 долларов США в год плюс членство из расчета 1500 долларов США в год).

Ранние версии спецификации SD были доступны в соответствии с соглашением о неразглашении (NDA), запрещающим разработку драйверов с открытым исходным кодом . Однако в конечном итоге система была подвергнута обратной инженерии, и бесплатные драйверы программного обеспечения предоставили доступ к SD-картам без использования DRM. После выпуска большинства драйверов с открытым исходным кодом SDA предоставила упрощенную версию спецификации под менее жесткой лицензией, что помогло уменьшить некоторые проблемы несовместимости.

В соответствии с соглашением об отказе от ответственности упрощенная спецификация, выпущенная SDA в 2006 году, в отличие от SD-карт, была позже расширена на физический уровень, расширения ASSD, SDIO и SDIO Bluetooth Type-A.

Доступна упрощенная спецификация.

Опять же, большая часть информации уже была обнаружена, и для Linux был полностью бесплатный драйвер. Тем не менее, создание микросхемы, соответствующей этой спецификации, привело к тому, что проект « Один ноутбук на ребенка » стал «первой по-настоящему открытой реализацией SD без необходимости получать лицензию SDI или подписывать соглашения о неразглашении для создания драйверов или приложений SD».

Собственный характер полной спецификации SD влияет на встроенные системы , портативные компьютеры и некоторые настольные компьютеры; многие настольные компьютеры не имеют слотов для карт, а при необходимости используют устройства чтения карт на базе USB . Эти устройства чтения карт представляют собой стандартный интерфейс USB-накопителя для карт памяти, тем самым отделяя операционную систему от деталей основного интерфейса SD. Однако встроенные системы (например, портативные музыкальные плееры) обычно получают прямой доступ к SD-картам и, следовательно, нуждаются в полной программной информации. Настольные кардридеры сами по себе являются встроенными системами; их производители обычно платили SDA за полный доступ к спецификациям SD. Многие портативные компьютеры теперь оснащены устройствами чтения SD-карт, не основанными на USB; драйверы устройств для них по существу получают прямой доступ к SD-карте, как и встроенные системы.

Режим интерфейса SPI -bus - единственный тип, который не требует хост-лицензии для доступа к SD-картам.

Программа проверки SD Express / UHS-II (SVP)

SD Association (SDA) разработала программу проверки SD Express / UHS-II (SVP) для проверки электронных интерфейсов UHS-II и SD Express карты / хоста / вспомогательных продуктов участников. Продукты, проходящие через SVP, могут быть указаны на веб-сайте SDA как проверенные продукты. SVP дает как потребителям, так и предприятиям более высокую уверенность в том, что продукты, прошедшие SVP, соответствуют стандартам интерфейса, обеспечивая совместимость.

Старший вице-президент проверяет продукты на соответствие Руководству по физическим испытаниям SDA. Продукты, подходящие для SVP, включают карты / хосты / вспомогательные продукты, использующие SD Express, с интерфейсом PCI Express® (PCIe®) или интерфейсом SD UHS-II. SDA выбрала Granite River Labs (GRL) в качестве первого поставщика тестов с лабораториями, расположенными в Японии, Тайване и США. SVP - это добровольная программа, доступная исключительно для членов SDA. Участники могут выбрать, чтобы продукты, прошедшие тесты SVP, были перечислены на веб-сайте SDA.

Интерфейсы PCIe и UHS-II являются высокодифференциальными интерфейсами, и соответствие их жестким требованиям, предъявляемым к ним, чрезвычайно важно для обеспечения надлежащей работы и взаимодействия. SVP обслуживает рынок, обеспечивая лучшую совместимость и публикуя список продуктов, проверенных SVP. Этот список позволяет участникам продвигать свои продукты и позволяет как потребителям, так и производителям оборудования быть более уверенными, выбирая продукты из списка.

В течение ограниченного времени SDA субсидирует расходы SVP и предоставляет своим членам дополнительные варианты скидок через программу оптовых скидок Test Shuttle. Test Shuttle использует несколько участников, отправляющих продукты одного типа для массового тестирования. Компании, заинтересованные в создании продуктов с использованием спецификаций SDA и участвующие в SVP, могут присоединиться к SDA, посетив: https://www.sdcard.org/join/ .

Сравнение с другими форматами флеш-памяти

Сравнение размеров различных флеш-карт: SD, CompactFlash , MMC , xD

В целом SD менее открыта, чем CompactFlash или USB-накопители . Эти открытые стандарты могут быть реализованы без оплаты лицензий, лицензионных отчислений или документации. (Для CompactFlash и USB-флеш-накопителей может потребоваться лицензионная плата за использование логотипов SDA, охраняемых товарными знаками.)

Однако SD гораздо более открыта, чем Sony Memory Stick , для которой нет общедоступной документации или каких-либо задокументированных устаревших реализаций. Доступ ко всем SD-картам можно получить бесплатно с помощью хорошо документированной шины SPI .

Карты xD представляют собой просто 18-контактные микросхемы флэш - памяти NAND в специальном корпусе и поддерживают стандартный набор команд для доступа к необработанной флэш-памяти NAND. Хотя необработанный аппаратный интерфейс для карт xD хорошо изучен, структура его содержимого памяти, необходимая для взаимодействия с устройствами чтения карт xD и цифровыми камерами, полностью недокументирована. Консорциум, лицензирующий карты xD, не публикует никакой технической информации.

Тип MMC RS-MMC MMCplus MMCmobile SecureMMC SDIO SD miniSD microSD
Совместимость с SD-сокетом да Расширитель да Расширитель да да да Адаптер Адаптер
Булавки 7 7 13 13 7 9 9 11 8
Ширина 24 мм 24 мм 24 мм 24 мм 24 мм 24 мм 24 мм 20 мм 11 мм
Длина 32 мм 18 мм 32 мм 18 мм 32 мм 32 мм + 32 мм 21,5 мм 15 мм
Толщина 1,4 мм 1,4 мм 1,4 мм 1,4 мм 1,4 мм 2,1 мм 2,1 мм (большая часть)
1,4 мм (редко)
1,4 мм 1 мм
1- битный режим SPI-шины По желанию По желанию По желанию По желанию да да да да да
Макс. Частота шины SPI 20  МГц 20 МГц 52 МГц 52 МГц 20 МГц 50 МГц 25 МГц 50 МГц 50 МГц
1-битный режим шины MMC / SD да да да да да да да да да
4-битный режим шины MMC / SD Нет Нет да да Нет По желанию да да да
8-битный режим шины MMC Нет Нет да да Нет Нет Нет Нет Нет
Режим DDR Нет Нет да да Неизвестный Неизвестный Неизвестный Неизвестный Неизвестный
Макс.частота шины MMC / SD 20  МГц 20 МГц 52 МГц 52 МГц 20 МГц? 50 МГц 208 МГц 208 МГц 208 МГц
Максимальная скорость передачи MMC / SD 20  Мбит / с 20 Мбит / с 832 Мбит / с 832 Мбит / с 20 Мбит / с? 200 Мбит / с 832 Мбит / с 832 Мбит / с 832 Мбит / с
Прерывания Нет Нет Нет Нет Нет По желанию Нет Нет Нет
Поддержка DRM Нет Нет Нет Нет да N / A да да да
Пользовательское шифрование Нет Нет Нет Нет да Нет Нет Нет Нет
Упрощенная спец. да да Нет Нет Неизвестный да да Нет Нет
Стоимость членства JEDEC: 4400 долларов США в год, необязательно Ассоциация SD-карт: 2 000 долларов США в год в целом; 4500 долларов США в год, руководитель
Стоимость спецификации Бесплатно Неизвестный Упрощенное: бесплатно. Полный: членство или 1000 долларов США в год для НИОКР, не являющихся членами
Хост-лицензия Нет Нет Нет Нет Нет 1000 долларов США в год, за исключением использования только режима SPI
Роялти по карте да да да да да Да, 1000 долларов США в год да да да
Совместимость с открытым исходным кодом да да Неизвестный Неизвестный Неизвестный да да да да
Номинальное напряжение 3,3 В 3,3 В 3,3 В 1,8 В / 3,3 В 1,8 В / 3,3 В 3,3 В 3,3 В (SDSC),
1,8 / 3,3 В (SDHC, SDXC и SDUC)
3,3 В (miniSD),
1,8 / 3,3 В (miniSDHC)
3,3 В (SDSC),
1,8 / 3,3 В (microSDHC, microSDXC и microSDUC)
Максимальная вместимость 128 ГБ 2 ГБ 128 ГБ? 2 ГБ 128 ГБ? ? 2 ГБ (SD),
32 ГБ (SDHC),
1 ТБ (SDXC),
2 ТБ (SDXC, теоретическая),
128 ТБ (SDUC, теоретическая)
2 ГБ (miniSD),
16 ГБ (miniSDHC)
2 ГБ (microSD),
32 ГБ (microSDHC),
1 ТБ (microSDXC),
2 ТБ (microSDXC, теоретическая),
128 ТБ (microSDUC, теоретическая)
Тип MMC RS-MMC MMCplus MMCmobile SecureMMC SDIO SD miniSD microSD
  • Табличные данные составлены из спецификаций MMC, SD и SDIO с веб-сайтов SD Association и JEDEC . Данные для других вариантов карт интерполируются.

Восстановление данных

Неисправную SD-карту можно отремонтировать с помощью специализированного оборудования, если средняя часть, содержащая флеш-накопитель, не будет физически повреждена. Таким образом можно обойти контроллер. Это может быть сложнее или даже невозможно в случае монолитной карты, когда контроллер находится на одном физическом кристалле.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки