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SD卡

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SD、SDHC、SDXC
SD cards
由上至下分别为标准SD、miniSD、microSD卡
媒体种类:记忆卡
容量:SD: ≤2GB

SDHC: >2GB-32GB

SDXC: >32GB-2TB
开发:SD卡协会
维度标准:32.0×24.0×2.1 mm(1.26×0.94×0.083 in)

Mini: 21.5×20.0×1.4 mm(0.85×0.79×0.055 in)

Micro: 15.0×11.0×1.0 mm(0.59×0.43×0.039 in)
重量标准:~2公克
Mini: ~0.8公克
Micro: ~0.25公克
用途:随身数位设备,如数位相机笔记型电脑
发展自:MultiMediaCard(MMC)

Secure Digital缩写SD,全名为Secure Digital Memory Card,中文翻译为安全数位卡[1][2],为一种记忆卡,被广泛地于携带型装置上使用,例如数码相机个人数码助理多媒体播放器等。SD卡的技术是建基于MultiMedia卡格式上。SD卡有比较高的资料传送速度,而且不断更新标准。大部份SD卡的侧面设有写保护控制,以避免一些资料意外地写入,而少部分的SD卡甚至支援数位版权管理的技术。SD卡的大小为32mm×24mm×2.1mm,但官方标准亦有记载“薄版”1.4mm厚度,与MMC卡相同。

"×" 速率[编辑]

倍速 近似值
(MB/s)

Speed Class比较
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 SDHC Speed Class 10.svg (67×)

SD卡提供不同的速度,它是按CD-ROM的150 KB/s为1倍速(记作“1x”)的速率计算方法来计算的。基本上,它们能够比标准CD-ROM的传输速度快6倍(900KB/s),而高速的SD卡更能传输66x(9900KB/s=9.66MB/s,标记为10MB/s)以及133x或更高的速度。一些数位相机需要高速SD卡来更流畅地拍摄影片,以及使得相片连拍更为迅速。直至2005年12月,大部分设备跟从SD卡的1.01规格,而更高速至133x的设备亦跟从1.1规格。

2006年3月发布的SDHC标准(SD 2.0),重新定义了SD卡的速度规格,分为三档:Class 2、4、6,代表写入速度分别为2MB/s、4MB/s、6MB/s。随着科技的进步,有厂商生产了更高速的SDHC卡。厂商一般会直接在这些SD卡上标注速度,例如R90/W60代表读写速度达到每秒90MB和60MB。2010年发布了新的SD 3.0,定义了SDXCUHS,并新增了Class 10。

设有SD卡插槽的设备能够使用较薄身的MMC卡,但是标准的SD卡不能插入MMC卡插槽。插上转接器后SD卡能够用于CF卡PCMCIA卡上,而miniSD卡microSD卡亦能插上转接器在SD卡插槽使用。一些USB连接器能够插上SD卡;而且一些读卡器亦能够插上SD卡,并由许多连接埠如USB、FireWire等存取使用。

概况[编辑]

三种SD卡的大小示意图。蓝色为标准SD卡,绿色为miniSD卡,红色为micro SD卡。
三种SD卡的接口。

SD卡应用于以下的手提数码装置:

在2006年,SD卡容量有8/16/32/64/128/256/512MB、1GB/2GB。超过2GB容量的卡称为SDHC(注:也有4G的普通sd卡),是SD的升级版本。新一代SD 2.0SDHC)、SD 3.0SDXC)标准规范为SD卡的下一代标准,最大容量可高达2TB

SD/MMC卡已经替代东芝开发的SM卡,成为了便携式数码相机使用最广泛的数字存储卡格式。2001年,SM卡的市场占有率超过50%,但到了2005年下降到了40%左右,并且还在快速滑落。在2010年,SD卡的市占率已超过90%,绝大部分的数码相机生产商都提供了SD卡的支持,包括佳能尼康柯达松下柯尼卡美能达等。之前仍然在坚持使用自己的专利格式的三大主要厂商:奥林巴斯富士xD卡)、索尼Memory Stick),也开始转而使用SD卡(或提供双卡支持)。

SD卡是东芝在MMC卡技术中加入加密技术硬件而成,由于MMC卡可能会较易让使用者复制数码音乐,东芝便加入这些技术希望令音乐业界安心。类似的技术包括索尼MagicGate,理论上加密技术可引入一些数位版权管理措施,但这功能甚少被应用。

用户可以使用一个USB的读卡器,在个人电脑上使用SD卡。某些电脑上已经内置了读卡装置。

最新的发展是SD内建了USB插口,省略了读卡器。SanDisk的设计是使用一个可折叠的护套来保护USB插口。尽管Sandisk并不是第一家内建USB功能的SD卡生产商,但由于其在业内的重要地位,这一动作带动了其他厂商跟风。

“SD”商标实际上是用于另一个完全不同的用途:它最早是用在“超级密度光盘”上(Super-Density Optical Disk),这个由东芝开发的产品在DVD格式之争中败北。这就是为什么那个"D"字看起来像一张光盘。

覆写保护开关[编辑]

由上面观看,在SD卡的右面通常有一个开关,即是覆写保护开关,而MMC卡则没有。当覆写保护开关拨下时,SD卡将受到覆写保护,资料只能阅读。当覆写保护开关在上面位置,便可以覆写资料。由于这保护开关是选择性的,有些品牌的SD卡没有此保护掣。

覆写保护开关的原理与卡式录音带VHS录影带电脑磁片上的覆写保护类似。关闭状态表示可覆写,而开启状态表示被保护。

如果开关破损,这张卡便只能变成写保护的只读存储卡。有一种方法可以解决这个问题:用胶带将凹口封住,这样的话这张卡将永远处于可写状态。

开放标准[编辑]

与其它存储卡格式一样,SD卡也有众多的专利注册商标保护,授权只能由SD卡协会进行。SD卡协会现在的授权协议并不允许开放源代码的SD驱动程序,这种状况产生了很多关于开放源代码和自由软件的争论。通行的做法是开发一个开放源代码的外壳,但核心是针对特定平台的封闭源代码SD驱动程序,这种做法与期望的开放标准差异太大。另一种通行的做法是采用较老的MMC模式,因为根据SD卡标准,所有的SD卡都必须支持MMC模式。

这说明SD卡的开放度比CF卡或闪存低:这两种格式几乎免费,仅需要使用联盟标志和注册商标的授权费。但SD卡的开放度还是比xD卡或MS高得多,这两种格式根本不提供公开文件支援。

技术说明[编辑]

  • 所有SD和SDIO卡都必须支持较老的SPI/MMC模式。这个模式支持慢速的四线序列接口(时钟、序列输入、序列输出、芯片选择),兼容于序列终端接口(SPI)和许多微控制器。
  • 2010年之前的大部分数码相机数码音讯播放器和其他便携设备仅能使用MMC模式。有关这一模式的详细文档可以从MMCA购买,价格是500美元。但是部分有关SDIO的文档是免费的。有些还可以从存储卡厂商处获得。
  • MMC模式不支持SD卡的加密特性。从免费的文档里也找不到这些细节。但对于大多数消费者来讲,这无关痛痒,因为用户只需要可以储存不受保护的数据。
  • SD卡共支持三种传输模式:SPI模式(独立序列输入和序列输出)、1位SD模式(独立指令和数据通道,独有的传输格式)、4位SD模式(使用额外的针脚以及某些重新设置的针脚。支持四位宽的并行传输)。
  • SD低速卡的时脉为0~400KHz,支援模式有SPI和1位元SD传输模式。SD全速卡的时脉为0~25MHz,支援模式有SPI、1位元SD传输模式和4位元SD传输模式。
  • SD卡的制造商、销售商和主机适配器生产商需要缴纳SD/SDIO授权费,每年1000美元外加会员费1500美元。但SDIO卡和MMC适配器生产商无需授权费。MMC卡使用7针接口,SD卡和SDIO卡采用了9针接口。

效能标示制度[编辑]

效能标示制度是SD卡5.1标准后出现,用于日渐增多的用户直接于记忆卡上执行APP应用程式的场景,例如平板电脑和手机可以设定将APP存于记忆卡的功能。

其使用随机存取时的IOPS效能标准,(Input/Output Operations Per Second 每秒输出入作业次数)一比较范例是:

  • 一台7,200转SATA机械硬碟机IOPS约是100
  • 英特尔Intel X25-M G2固态硬碟IOPS约是8400
APP软体效能等级 最低写入速度 最低随机读取 最低随机写入
Application Performance Class 1.png Class 1 (A1) 10 MB/s 1500 IOPS 500 IOPS
Application Performance Class 2.png Class 2 (A2) 4000 IOPS 2000 IOPS

速度标示制度[编辑]

UHS(Ultra High Speed)是与SDXC同时推出的SD卡汇流排标准。但此标准回溯适用于SDHCSDXC

UHS-I到III的汇流排标准其硬体针脚规格并不相同,但可以向下相容,然而例如要发挥II的全部速度必须使用II的读取硬体才能发挥。

SDXC 64 GB
SDXC 64GB Ultra
Lexar 1000x
左边SDXC卡支援UHS-I介面,但速度没有标明
中间SDXC卡支援UHS-I介面及U1速度
右边SDHC卡支援UHS-II介面及U3速度
总线介面标示 SD标志 总线标志 总线速度 版本
Normal Speed SD SDHC SDXC 12.5MB/s 1.01
High Speed 25MB/s 2.00
UHS-I SDHC SDXC I 50MB/s(SDR50, DDR50)
104MB/s(SDR104)
3.01
UHS-II II 156MB/s(FD156)
312MB/s(HD312)
4.00/4.10[3]
UHS-III III 312 MByte/s (FD312)
624 MByte/s (FD624)
6.0[4]
最低写入速度 Speed Class标示法 UHS Speed Class标示法 Video Speed Class标示法 应用
MB/s SDHC Speed Class 2.svg Class 2 (C2) - - 标清拍摄
4 MB/s SDHC Speed Class 4.svg Class 4 (C4) - - 高清拍摄
6 MB/s SDHC Speed Class 6.svg Class 6 (C6) - Video Speed Class 6.png Class 6 (V6)
10 MB/s SDHC Speed Class 10.svg Class 10 (C10) UHS Speed Class 1.svg Class 1 (U1) Video Speed Class 10.png Class 10 (V10) 全高清拍摄 (HS), 实时广播及高清影片 (UHS)
30 MB/s - UHS Class 3.png Class 3 (U3) Video Speed Class 30.png Class 30 (V30) 4K影片 60/120 fps (UHS)
60 MB/s - - Video Speed Class 60.png Class 60 (V60) 8K影片 60/120 fps (UHS)
90 MB/s - - Video Speed Class 90.png Class 90 (V90)

SDIO介绍[编辑]

使用SDIO界面的视像镜头

SD插口的用途不止是插存储卡。支持SDIO接口的PDA,笔记本电脑等都可以连接像GPS接收器,Wi-Fi蓝牙适配器,调制解调器局域网适配器,条码读取器,FM无线电,电视接收器,射频识别读取器,或者数码相机等等采用SD标准接口的设备。

另外一些设备也宣布将支持,包括RS-232序列口适配器,指纹扫描仪,SDIO转USB主/从适配器(可支持SDIO接口的手持设备使用USB外设或连接至电脑),消磁读取装置,蓝牙Wi-FiGPS无线电收发器,手机调制解调器(个人通讯服务(PCS)CDPDGSM等),和APRSTNC适配器。

不同型号的MMC/SD卡[编辑]

4GB的SDHC

SD卡不是安全数字卡联盟批准的唯一一种存储卡标准。其它批准的格式包括miniSDmicroSD(在联盟未通过标准前称为TransFlash)和SDHC

这些更小的卡加上一个适配器也能用在全尺寸的MMC/SD/SDIO插槽上。

SD插槽支持MMC卡,更小尺寸的MMC卡变种也能兼容于支持SD卡的设备。与miniSDmicroSD不同的是,RS-MMC插槽可以兼容全尺寸的MMC卡。因为RS-MMC卡只是缩短了的MMC卡。相关资讯可参考多媒体卡(MMC)

因应SD卡的标准容量上限只有2GB,不足以应付日益上升的容量需求,联盟制定了新的SDHC标准。SDHC卡的外型跟普通的SD卡完全相同,而容量的下限为4GB。

技术规格对比[编辑]

类型 MMC RS-MMC MMC Plus SecureMMC SD SDIO miniSD microSD
SD插槽 机械转接卡 电气-机械转接卡 电气-机械转接卡
针脚 7 7 13 7 9 9 11 8
外形规格 薄/短 窄/短/薄 窄/短/超薄
宽度 24 mm 24 mm 24 mm 24 mm 24 mm 24 mm 20 mm 11 mm
长度 32 mm 18 mm 32 mm 32 mm 32 mm 32 mm+ 21.5 mm 15 mm
厚度 1.4 mm 1.4 mm 1.4 mm 1.4 mm 2.1 mm 2.1 mm 1.4 mm 1 mm
SPI模式 可选 可选 可选 支持 支持 支持 支持 支持
1位元模式
4位元模式 ? 可选 可选 可选 可选
8位元模式 ?
传输时钟频率 0–20 MHz 0–20 MHz 0–52 MHz 0–20 MHz 0–25 MHz 0–25 MHz 0–25 MHz 0–25 MHz
最高传输率 20 Mbit/s 20 Mbit/s 416 Mbit/s 20 Mbit/s? 100 Mbit/s 100 Mbit/s 100 Mbit/s 100 Mbit/s
最高SPI传输率 20 Mbit/s 20 Mbit/s 52 Mbit/s 20 Mbit/s 25 Mbit/s 25 Mbit/s 25 Mbit/s 25 Mbit/s
支持DRM N/A
用户加密
简易特征 尚未
会员成本 $2500/年(非必须) $1500/年(必须)
技术规格成本 $500 ? ? 成为会员 成为会员 成为会员 成为会员
主授权 $1000/年+会员费
存储卡版税
输入输出卡版税 N/A N/A N/A N/A N/A $1000/年+会员费 N/A N/A
开放源代码 仅SPI 仅SPI 仅SPI 仅SPI

表格数据主要来源于MMC和SDIO技术规范简易版本,其他数据来自SD卡和MMC联盟网站。

LBA模式下,所有SD/MMC卡的最大存储容量是128GB。

几乎全部的现有MMC存储卡支持SPI模式。MMC卡在电气规范上与SD卡几乎一致,只是尺寸上更薄,并有一个保险丝,阻止它在SD卡插槽上正常工作(所以它不用交SD卡的版税)。

MMC定义了SPI和1位比特MMC/SD协议。这一协议已存在多年,并成为众多微控制器的标准特性。从社会学的角度看,另外是否有必要颁布一个新的SD/MMC协议值得商榷。开发一个互不兼容,同时也是不必要的协议仅仅是帮助开发者收取授权费用和会员费,但却提高了开发硬件和软件的成本。新协议可支持多种卡在同一总线上工作,但这也引起了一些问题。SPI协议要求每种卡采用三个共享通道外加一个独立的芯片选择,新的协议可支持最高30种卡连接到这三个共享通道上(不需芯片选择),代价是异常复杂的卡初始化功能和每种卡必须有一个唯一序列号以支持即插即用功能。这个功能其实很少用到,而且考虑到速率和电力消耗的原因,在新的标准(每种卡使用完全独立的通道)下也不建议这样做。

半公开的1位比特协议已经扩展到可支持4位比特传输(SD和MMC)和8位比特传输(仅MMC);标准的SPI模式可以简单的通过提升时钟频率来提高传输速率(例如133MHz),达到4位彼特SD传输协议的速度,但是限于CPU的因素,这很难实现。数字安全卡联盟已经删除了某些旧1位比特MMC协议的指令,并增加了部分有关版权保护的新指令。

SanDisk各样式的SD记忆卡。

DRM特色[编辑]

SD卡内嵌的数字版权保护方案是按4C提出的可纪录介质内容保护标准(CPRM)所制定。其核心是使用了Cryptomeria密码(也称为"C2")。这一特性是保密的。DVD-Audio光盘也采用了与CPRM非常相似的加密方案。

相关资料[编辑]

参考文献[编辑]

外部链接[编辑]