Secure Digital Memory Card (SD) je formát paměťové karty ( flash paměť ) vyvinutý organizací SD Association (SDA) pro použití v přenosných zařízeních. Dnes je široce používán v digitálních fotoaparátech a videokamerách, mobilních telefonech , PDA , komunikátorech a chytrých telefonech , elektronických čtečkách , GPS navigacích a v některých herních konzolích .
Existuje pět generací paměťových karet tohoto formátu, které se liší možným množstvím dat ( kompatibilní shora dolů ):
Tento standard byl zaveden v srpnu 1999 společnostmi Panasonic , SanDisk a Toshiba založený na kartě MMC a stal se průmyslovým standardem. V roce 2000 Matsushita , SanDisk a Toshiba oznámily na CES vytvoření asociace SD Card Association .
SDHC ( Eng. Secure Digital High Capacity ) je vyjímatelná flash paměťová karta , která splňuje specifikaci SDA 2.00 zavedenou SD Card Association. SDHC se vyvinul z formátu SD a zdědil většinu jeho vlastností.
Potenciální maximální kapacita SDHC karet byla zvýšena na 32 GB. K ukládání informací na kartách tohoto typu se zpravidla používá souborový systém FAT32 (pro SD byl použit FAT16/32).
KompatibilitaKarty SDHC nejsou kompatibilní se zařízeními původně navrženými pouze pro karty SD. Klíčovou inovací pro karty SDHC, která jim umožnila překonat 4 GB, bylo zavedení sektorového adresování (podobně jako u pevných disků), zatímco běžné SD karty jsou adresovány po bytech (jako RAM) a podle toho mají 32bitová adresa může mít velikost až 4 GB.
Některá zařízení (čtečky karet, komunikátory atd.), určená pro práci pouze s kartami SD, se po změně softwaru mohou „naučit“ pracovat s SDHC, pokud byla výrobcem poskytnuta hardwarová podpora těchto karet.
Pozor si dejte také na implementační verzi SD karty (SD 1.0 nebo SD 1.1). Pokud jej plánujete používat ve starém zařízení, které podporuje paměťové karty do 2 GB, ujistěte se, že je vyrobeno ve verzi 1.0 a ne 1.1, jinak dojde k poruchám při formátování a při plnění paměťové karty informacemi.
V roce 2009 na CES asociace SD představila nový standard SDXC ( Secure Digital eXtended Capacity ), který podporuje karty až do 2 TB a používá souborový systém exFAT .
Také nová specifikace přidává čtyřbitový režim přenosu dat pro karty SDHC a SDXC – tzv. UHS (Ultra High Speed) sběrnici s přenosovou rychlostí až 312 MB/s. Paměťové karty UHS jsou také kompatibilní s normálním režimem přenosu.
Zařízení s podporou SDXC poskytují podporu pro starší karty SD a SDHC. SDXC karty s kapacitou 64 GB a více lze použít v zařízeních SDHC (číst z nich a zapisovat do nich informace), pokud jsou naformátovány v souborovém systému FAT32 [1] .
Podpora operačního systémuIhned po schválení byl standard kritizován kvůli tomu, že standardním souborovým systémem pro něj je proprietární exFAT . Jeho specifikace nejsou volně dostupné, neexistuje ani žádný plnohodnotný bezplatný ovladač (v tuto chvíli existuje proprietární ovladač pro Linux a Android pro firmy a OEM zařízení [6] ). SDXC karty tedy nelze používat ve svobodných operačních systémech . I když je plnohodnotný ovladač pro tento souborový systém vytvořen pomocí reverzního inženýrství , jeho použití může být v některých zemích nezákonné kvůli patentům. Při přeformátování karty na jiný souborový systém, který je zdarma a podporuje velké disky a soubory (například ext4 nebo UDF ), může karta ztratit kompatibilitu se zařízeními, pro která je určena [7] .
V roce 2018 SD Association představila nový standard SDUC ( Secure Digital Ultra Capacity ), který podporuje karty až do 128 TB a používá souborový systém exFAT . Standard je popsán ve specifikaci SD verze 7.0 [8] .
Dne 27. června 2018 představila asociace SD novou třídu paměťových karet SD Express ve třech variantách: SDUC 1 express, SDXC 1 express a SDHC 1 express (maximální kapacita 128 TB, 2 TB a 32 GB). Tyto karty využívají rozhraní PCI Express 4.0 a protokol NVMe 1.3 prostřednictvím druhé řady pinů (nachází se také na kartách UHS-II/III) k dosažení rychlosti až 3,94 GB/s [9] . Express karty jsou zpětně kompatibilní s kartami UHS-I [10] [11] . Externě jsou karty SD Express označeny „SD Ex“.
Pro miniaturní zařízení, miniSD o velikosti 20 × 21,5 × 1,4 mm a nejmenší ze všech karet – microSD , µSD (dříve TransFlash, T-Flash nebo TF) [12] o velikosti 11 × 15 × 1 mm. Pro karty MiniSD a MicroSD existují adaptéry ( adaptéry ), pomocí kterých je lze vložit do libovolného slotu pro běžnou SD kartu. Některé čtečky karet miniSD a microSD lze vložit bez adaptéru . [13]
Adaptér z microSD na SD. Taková klasika
Zařízení s adaptérem microSD na SD
Kontakt paměťové karty s kontakty adaptéru (zobrazeno vzhůru nohama)
MiniSD na SD adaptér
Adaptér z microSD na miniSD
Adaptér MicroSD na Memory Stick PRO Duo
Čtečka karet (adaptér) microSD - USB
Adaptér SD na CompactFlash
V únoru 2019 na MWC 2019 byl představen nový formát microSD Express, který přidáním signálů rozhraní PCIe 3.1 zvýší přenosové rychlosti až na 985 MB/s. Nové signály jsou přenášeny prostřednictvím druhé řady kontaktů přidaných na microSD. Karty zůstanou zpětně kompatibilní s tradičními čtečkami. [čtrnáct]
Karta 24×32×2,1 mm je vybavena vlastním ovladačem [15] [16] a speciální oblastí, která na rozdíl od MMC dokáže zaznamenat informace tak, že není možné neoprávněné čtení informací, v souladu s požadavky iniciativa Secure Digital Music Initiative . Tato skutečnost se promítla i do názvu standardu ( Secure Digital ). Pro zápis do chráněné oblasti se používá speciální záznamový protokol, který není běžným uživatelům dostupný. V tomto případě může být karta chráněna také heslem, bez kterého je přístup k zaznamenaným informacím nemožný; obnovit výkon karty je možné pouze jejím úplným přeformátováním se ztrátou zaznamenaných informací.
Karty Secure Digital (kromě microSD) jsou vybaveny mechanickým [a] přepínačem ochrany proti zápisu. V poloze lock [b] není možné zapisovat informace a v důsledku toho mazat soubory a formátovat kartu, což vám umožní vyhnout se náhodné ztrátě informací. Je však třeba vzít v úvahu, že samotná ochrana proti zápisu není prováděna samotnou kartou, ale zařízením, které kartu používá, a nemusí v ní být implementována nebo záměrně chybět. Například automatické načítání rezidentního programu CHDK pro fotoaparáty Canon funguje pouze v případě, že je karta chráněna proti zápisu.
Ve většině případů lze SD vyměnit za MMC kartu . Opačná výměna je obvykle nemožná: SD je tlustší a nemusí se jednoduše vejít do slotu MMC .
Karty mohou podporovat různé kombinace následujících typů sběrnic a režimů přenosu. Režim sběrnice SPI a režim jednobitové sběrnice SD jsou povinné pro všechny typy karet, jak je popsáno v další části. Číslování pinů pro všechny velikosti SD karet a hostitelských zařízení je stejné:
Fyzické rozhraní obsahuje 9 kolíků, kromě karet miniSD mají ve středu přidány dva nezapojené kolíky a karty microSD nepoužívají jeden ze dvou společných kolíků. [17]
MMC výstup | SD výstup | miniSD výstup | microSD výstup | název | I/O | Logika | Popis |
---|---|---|---|---|---|---|---|
jeden | jeden | jeden | 2 | CS | Vx | DL | Výběr režimu SPI (negativní logika) |
2 | 2 | 2 | 3 | DI | Vx | DL | Vstup dat SPI v sériovém režimu |
3 | 3 | 3 | VSS1 | Všeobecné | Pete | Všeobecné | |
čtyři | čtyři | čtyři | čtyři | VDD | Pete | Pete | Jídlo |
5 | 5 | 5 | 5 | SCLK | Vx | DL | SPI hodiny |
6 | 6 | 6 | 6 | VSS2 | Všeobecné | Všeobecné | Všeobecné |
7 | 7 | 7 | 7 | DĚLAT | Výstup | DL | Výstup dat SPI v sériovém režimu |
osm | osm | osm | NC | . Výstup |
. OK |
Nepoužito (paměťové karty) Přerušení (SDIO) (negativní logika) | |
9 | 9 | jeden | NC | . | . | Nepoužívá | |
deset | NC | . | . | Rezervováno | |||
jedenáct | NC | . | . | Rezervováno |
MMC výstup | SD výstup | miniSD výstup | microSD výstup | název | I/O | Logika | Popis |
---|---|---|---|---|---|---|---|
jeden | jeden | jeden | 2 | NC | . | . | Nepoužívá |
2 | 2 | 2 | 3 | cmd | I/O | DL OK |
Odezva na příkaz |
3 | 3 | 3 | VSS1 | Všeobecné | Všeobecné | Všeobecné | |
čtyři | čtyři | čtyři | čtyři | VDD | Pete | Pete | Jídlo |
5 | 5 | 5 | 5 | CLK | Vx | DL | hodinový signál |
6 | 6 | 6 | 6 | VSS2 | Všeobecné | Všeobecné | Všeobecné |
7 | 7 | 7 | 7 | DAT0 | I/O | DL | Přenos dat SD 0 |
osm | osm | osm | NC | . Výstup |
. OK |
Nepoužito (paměťové karty) Přerušení (SDIO) (negativní logika) | |
9 | 9 | jeden | NC | . | . | Nepoužívá | |
deset | NC | . | . | Rezervováno | |||
jedenáct | NC | . | . | Rezervováno |
MMC výstup | SD výstup | miniSD výstup | microSD výstup | název | I/O | Logika | Popis |
---|---|---|---|---|---|---|---|
. | jeden | jeden | 2 | DAT3 | I/O | DL | Přenos dat SD 3 |
. | 2 | 2 | 3 | cmd | I/O | DL OK |
Odezva na příkaz |
. | 3 | 3 | VSS1 | Všeobecné | Všeobecné | Všeobecné | |
. | čtyři | čtyři | čtyři | VDD | Pete | Pete | Jídlo |
. | 5 | 5 | 5 | CLK | Vx | DL | hodinový signál |
. | 6 | 6 | 6 | VSS2 | Všeobecné | Všeobecné | Všeobecné |
. | 7 | 7 | 7 | DAT0 | I/O | DL | Přenos dat SD 0 |
osm | osm | osm | DAT1 | I/O Out |
DL OK |
Přerušení přenosu dat SD 1 (paměťové karty) (SDIO) | |
9 | 9 | jeden | DAT2 | I/O | DL | Přenos dat SD 2 | |
deset | NC | . | . | Rezervováno | |||
jedenáct | NC | . | . | Rezervováno |
Spotřeba energie SD karty závisí na jejím rychlostním režimu, výrobci a modelu.
Při přenosu se může výkon spotřebovaný kartami pohybovat v rozmezí 66-330 mW (20-100 mA při napájecím napětí 3,3 V). U karet vyrobených pomocí technologie TwinMos je maximální spotřeba energie v režimu záznamu 149 mW (45 mA). Podle technologie Toshiba je spotřeba od 264 do 330 mW (80-100 mA). [18] Pohotovostní proud je mnohem nižší, méně než 0,2 mA (2006 microSD karty). [19] Pokud dochází k výměně dat po dlouhou dobu, pak dochází k výrazné spotřebě energie baterie u přenosných zařízení, jako jsou chytré telefony, kde baterie mají kapacitu 6 Wh (Samsung Galaxy S2, 1650 mAh při 3,7 V)) .
Pokud hostitelské zařízení podporuje režim rychlosti sběrnice SDR104 nebo UHS-II, mohou moderní karty UHS-II spotřebovat až 2,88 W energie. Maximální příkon povolený normou v režimu nejnižší spotřeby v případě UHS-II je 0,72 wattu.
Rychlost autobusu | Maximální rychlost sběrnice, MB/s | Maximální hodinová frekvence, MHz | Úroveň signálu, V | SDSC, W | SDHC, W | SDXC, W |
---|---|---|---|---|---|---|
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 | padesáti | 100 | 1.8 | - | 1.44 | 1.44 |
DDR50 | padesáti | padesáti | 1.8 | - | 1.44 | 1.44 |
SDR25 | 25 | padesáti | 1.8 | - | 0,72 | 0,72 |
SDR12 | 12.5 | 25 | 1.8 | - | 0,36 | 0,36 / 0,54 |
Vysoká rychlost | 25 | padesáti | 3.3 | 0,72 | 0,72 | 0,72 |
normální rychlost | 12.5 | 25 | 3.3 | 0,33 | 0,36 | 0,36 / 0,54 |
Sběrnice UHS (Ultra High Speed) je vysokorychlostní komunikační protokol představený ve verzích standardu 3 a 4. Specifikace vyžaduje zpětnou kompatibilitu karet a ovladačů UHS s dřívějšími rozhraními na Normal Speed a High Speed. [21]
Rozhraní UHS-I je definováno v datasheetu verze 3.01. Rychlost výměny dat rozhraní je 50 MB/s nebo 104 MB/s. Jsou použity standardní piny, ale některá přiřazení pinů byla předefinována tak, aby implementovala 4bitovou komunikaci.
Rozhraní UHS-II je definováno v datovém listu verze 4.00. Směnný kurz je 156 MB/s nebo 312 MB/s. Karty tohoto standardu obsahují dvě řady pinů – 17 pro běžnou kartu a 16 pro microSD; Používá se 4bitový režim výměny. V roce 2013 představily Panasonic, PNY a Toshiba své první produkty využívající tuto technologii.
Paměťové karty UHS-II se používají ve fotografických a video zařízeních, špičkových herních konzolích a dalších zařízeních, která vyžadují vysokou rychlost přenosu dat. Moderní smartphony ve formátu UHS-II nepotřebují. [22]
Rozhraní datové sběrnice | Logo karty [23] | Logo pneumatiky | Směnný kurz | Standardní verze |
---|---|---|---|---|
normální rychlost | — | 12,5 MB/s | 1.01 | |
vysoká rychlost | 25 MB/s | 2,00 | ||
UHS-I | 12,5 MB/ s (SDR12) 25 MB /s (SDR25) 50 MB /s (SDR50, DDR50) 104 MB /s (SDR104) |
3.01 | ||
UHS II | 156 MB /s (FD156) 312 MB/s (HD312) |
4,00/4,10 [24] | ||
UHS III | 312 MB/s (FD312) 624 MB/s (FD624) |
6.0 [25] | ||
PCIe 3.0 / NVMe | 985 MB/s (FD985) | 7,0 [26] / 7,1 [27] | ||
PCIe 4.0 / NVMe | 1920 MB/s (FD1920) 3938 MB/s (FD3938) |
SD8.0 [28] |
U normálních map je rychlostní třída označena číslem uvnitř písmene C . U UHS karet je rychlostní třída označena číslem uvnitř U [29] . U karet Video Speed Class číslo vpravo od písmene V [30] [31] [32] . U karet Application Performance Class číslo vpravo od písmene A [33] .
Minimální rychlost zápisu | Rychlostní třída | Rychlostní třída UHS | Třída rychlosti videa | Oblast použití |
---|---|---|---|---|
2 MB/s | Třída 2 (C2) | - | - | Záznam videa ve standardním rozlišení (SD). |
4 MB/s | Třída 4 (C4) | - | - | Záznam videa ve vysokém rozlišení (HD) včetně Full HD (720p až 1080p/1080i) |
6 MB/s | Třída 6 (C6) | - | Třída 6 (V6) | |
10 MB/s | Třída 10 (C10) | Třída 1 (U1) | Třída 10 (V10) | Záznam Full HD (1080p) videa a HD sériové snímání ( High Speed bus ), streamování a vysokokapacitní HD video soubory ( UHS bus ) |
30 MB/s | - | Třída 3 (U3) | Třída 30 (V30) | Záznam 4K video souborů při 60/120 fps (UHS sběrnice) |
60 MB/s | - | - | Třída 60 (V60) | Záznam 8K videa při 60/120 fps (UHS sběrnice) |
90 MB/s | - | - | Třída 90 (V90) |
Třída výkonu aplikace je definována ve specifikaci SD, kterou vydává SD Association. Třída výkonu aplikace 1 (A1) je definována ve specifikaci SD 5.1, A2 je definována ve specifikaci SD 6.0. [34] [35]
Třída výkonu aplikací specifikuje nejen rychlost sekvenčního čtení a zápisu alespoň 10 MB/s, ale také vyžaduje minimální počet IOPS pro čtení a zápis . Třída A1 vyžaduje minimálně 1500 čtení a 500 zápisů za sekundu, zatímco třída A2 vyžaduje 4000 a 2000 IOPS. Karty třídy A2 vyžadují podporu hostitele, protože k dosažení vyšších rychlostí používají řazení příkazů a ukládání do mezipaměti. Při kombinaci karty a hostitele s podporou různých tříd (A1 a A2) bude k dispozici třída A1. [36]
Třída výkonu aplikace | Minimální trvalá rychlost zápisu | Náhodné čtení, minimum | Náhodný vstup, minimum |
---|---|---|---|
Třída 1 (A1) | 10 MB/s | 1500 IOPS _ | 500 IOPS |
Třída 2 (A2) | 4000 IOPS | 2000 IOPS |
Hodnocení | Rychlost (MB/s) | Rychlostní třída |
---|---|---|
16× | 2.34 | (13x) |
32× | 4.69 | (27x) |
48× | 7.03 | (40x) |
100× | 14.6 | (67×) |
Jak se objevovaly nové verze specifikací a karty se zvýšenou rychlostí zápisu, výrobci začali na paměťových kartách označovat speciální násobič (podobně jako CD-ROM ): 1× = 150 KB /s. Nejjednodušší karty jsou 6× (900 KB/s), nejrychlejší jsou 633× (95 000 KB/s). [37] Naprostá většina výrobců přiděluje násobiče odpovídající režimu čtení – rychlost zápisu bývá dvakrát i vícekrát nižší. Později SD Card Association [38] zavedla standardní klasifikaci rychlostních charakteristik karet a zařízení pro práci s nimi, takzvanou Speed Class , ve které je třída karet určena rychlostí zápisu.
Standardem pro karty SD a SDHC je souborový systém FAT (do 2 GB včetně - FAT16 , od 2 do 32 GB včetně - FAT32 ), pro karty SDXC (od 64 GB) - souborový systém exFAT ); mnoho výrobců dodává karty předformátované. Nicméně jako každé úložné zařízení s náhodným přístupem lze karty Secure Digital naformátovat libovolným způsobem pomocí příslušného softwaru – například podobně jako pevný disk pomocí tabulky oddílů . Je třeba mít na paměti, že použití systému NTFS se standardním nastavením na kartách je nežádoucí, protože je žurnálován (s anketami) a počet přepisovacích cyklů pro karty je omezený. Režim protokolování dotazování pro oddíly NTFS lze zakázat, aby se snížilo opotřebení paměti.
Upozorňujeme, že podpora konkrétního souborového systému závisí na operačním systému nebo firmwaru zařízení, které kartu používá; některá zařízení například podporují výhradně FAT16, v důsledku čehož mají limit na maximální velikost použité karty – 2 GB.
Navigační SD karty mohou mít své vlastní formáty.
Typ | MMC | RS-MMC | MMC Plus | SecureMMC | SD | SDIO | miniSD | microSD |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
SD konektor | Ano | Mechanický adaptér | Ano | Ano | Ano | Ano | Elektromechanický adaptér | Elektromechanický adaptér |
Počet kontaktů | 7 | 7 | 13 | 7 | 9 | 9 | jedenáct | osm |
Šířka | 24 mm | 24 mm | 24 mm | 24 mm | 24 mm | 24 mm | 20 mm | 11 mm |
Délka | 32 mm | 18 mm | 32 mm | 32 mm | 32 mm | 32 mm nebo více | 21,5 mm | 15 mm |
Tloušťka | 1,4 mm | 1,4 mm | 1,4 mm | 1,4 mm | 2,1 mm (s výjimkami) | 2,1 mm | 1,4 mm | 1 mm (0,7 mm bez výstupku) |
Režim SPI | volitelný | volitelný | volitelný | Ano | Ano | Ano | Ano | Ano |
1bitový režim | Ano | Ano | Ano | Ano | Ano | Ano | Ano | Ano |
4bitový režim | Ne | Ne | Ano | Ne | volitelný | volitelný | volitelný | volitelný |
8bitový režim | Ne | Ne | Ano | Ne | Ne | Ne | Ne | Ne |
Přerušuje | Ne | Ne | Ne | Ne | Ne | volitelný | Ne | Ne |
Výměna hodin | 20 MHz | 20 MHz | 52 MHz | 20 MHz (?) | 208 MHz | 50 MHz | 208 MHz | 208 MHz |
Maximální přenosová rychlost | 20 Mbps | 20 Mbps | 416 Mbps | 20 Mbps (?) | 832 Mbps | 200 Mbps | 832 Mbps | 832 Mbps |
Maximální přenosová rychlost SPI | 20 Mbps | 20 Mbps | 52 Mbps | 20 Mbps | 50 Mbps | 50 Mbps | 50 Mbps | 50 Mbps |
DRM | Ne | Ne | Ne | Ano | Ano | n/a | Ano | Ano |
Vlastní šifrování | Ne | Ne | Ne | Ano | Ne | Ne | Ne | Ne |
Zjednodušená specifikace | Ano | Ano | Ne | n/a | Ano | Ano | Ne | Ne |
Náklady na členství | 2500 $/rok (volitelné) | 2000 $/rok (obecně), 4500 $/rok (výkonný pracovník) | ||||||
Cena specifikace | Zdarma od verze 4.3 | n/a | n/a | Pro členy | Pro členy | Pro členy | Pro členy | |
Hostitelská licence | Ne | Ne | Ne | Ne | 1000 $/rok + členský poplatek | |||
Licence na paměťovou kartu | Ano | Ano | Ano | Ano | Ano | Ano | Ano | Ano |
Licence I/O karty | n/a | n/a | n/a | n/a | n/a | Ano: $ 1000/rok + členské náklady | n/a | n/a |
Kompatibilita svobodného softwaru | Ano | Ano | Ano? | Ano? | Ano | Ano | Ano | Ano |
Jmenovité provozní napětí | 3,3 V | 3,3 V | 3,3 V [39] [40] | 1,8V/3,3V | 3,3 V (SD), 1,8/3,3 V (SDHC a SDXC) | 3,3 V | 3,3 V (miniSD), 1,8 V/3,3 V (miniSDHC) | 3,3 V (microSD), 1,8 V/3,3 V (microSDHC a microSDXC) |
Maximální kapacita (komerčně dostupná), GB | 128 | 2 | 128 (?) | 2 | 4 (SD), 32 (SDHC), 1024 (SDXC) | ? | 4 (miniSD), 16 (miniSDHC) | 4 (microSD), 32 (microSDHC), 1024 (microSDXC) |
Často existují padělky karet, které používají loga známých výrobců. Takové karty mají problémy od nevyhovujících standardů přenosové rychlosti až po falešnou kapacitu – v tomto případě je karta rozpoznána jako karta s nominální kapacitou, ale ve skutečnosti je menší. To je vyjádřeno tím, že při zápisu se data na kartu zapisují „cyklicky“, přičemž se přepisují navrch. Výsledkem je, že z takové karty lze extrahovat pouze nejnovější zaznamenaná data, která objemově odpovídají skutečné kapacitě karty. Pro zjištění skutečné kapacity karty existují speciální programy: h2testw pro Windows, f3 pro Windows, Linux, Mac.
Originální microSDXC 64 GB (vlevo) a padělek se skutečnou kapacitou 8 GB a třída 4 (vpravo)
MicroSD při otevírání, označování řadičů a paměťových čipů, detekce padělků [1]
Paměťové karty | ||
---|---|---|
Hlavní články | ||
Typy |
|