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SD卡

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SD、SDHC、SDXC
SD cards
由上至下分別為標準SD、miniSD、microSD卡
媒體種類記憶卡
容量
  • SD: ≤ 2GB
  • SDHC: >2 GB–32 GB
  • SDXC: >32 GB–2 TB
  • SDUC: >2 TB–128 TB
讀取機制
  • Standard: ≤12.5 MB/s
  • High-speed: ≤25 MB/s
  • UHS-I: ≤104 MB/s
  • UHS-II: ≤312 MB/s
  • UHS-III: ≤624 MB/s
  • Express: ≤985 MB/s
寫入機制
  • Standard: ≤12.5 MB/s
  • High-speed: ≤25 MB/s
  • UHS-I: ≤104 MB/s
  • UHS-II: ≤312 MB/s
  • UHS-III: ≤624 MB/s
  • Express: ≤985 MB/s
開發SD卡協會
尺寸標準: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)
重量標準:~2公克
Mini: ~0.8公克
Micro: ~0.25公克
用途隨身數位裝置,如數位相機筆記型電腦
發展自MultiMediaCard(MMC)

Secure Digital縮寫SD,全名為Secure Digital Memory Card,中文翻譯為安全數位卡[1][2],為一種記憶卡,被廣泛地於攜帶型裝置上使用,例如數位相機個人數位助理多媒體播放器等。SD卡的技術是建基於MultiMedia卡格式上。SD卡有比較高的資料傳送速度,而且不斷更新標準。大部份SD卡的側面設有防寫控制,以避免一些資料意外地寫入,而少部分的SD卡甚至支援數位版權管理的技術。SD卡的大小為32mm×24mm×2.1mm,但官方標準亦有記載「薄版」1.4mm厚度,與MMC卡相同。
中文界有時會把SD卡稱為内存卡[3][4]記憶卡,但此「内存卡」、」記憶卡」與「内存」、」記憶體」其實是兩個完全不同的概念。

概況[編輯]

三種SD卡的大小示意圖。藍色為標準SD卡,綠色為miniSD卡,紅色為micro SD卡。
三種SD卡的介面。

SD卡應用於以下的手提數位裝置:

在2006年,SD卡容量有8/16/32/64/128/256/512MB、1GB/2GB。超過2GB容量的卡稱為SDHC(註:也有4G的普通sd卡),是SD的升級版本。新一代SD 2.0SDHC)、SD 3.0SDXC)標準規範為SD卡的下一代標準,最大容量可高達2TB

SD/MMC卡已經替代東芝開發的SM卡,成為了可攜式數位相機使用最廣泛的數字記憶卡格式。2001年,SM卡的市場占有率超過50%,但到了2005年下降到了40%左右,並且還在快速滑落。在2010年,SD卡的市占率已超過90%,絕大部分的數位相機生產商都提供了SD卡的支援,包括佳能尼康柯達松下柯尼卡美能達等。之前仍然在堅持使用自己的專利格式的三大主要廠商:奧林巴斯富士xD卡)、索尼Memory Stick),也開始轉而使用SD卡(或提供雙卡支援)。

SD卡是東芝在MMC卡技術中加入加密技術硬體而成,由於MMC卡可能會較易讓使用者複製數位音樂,東芝便加入這些技術希望令音樂業界安心。類似的技術包括索尼MagicGate,理論上加密技術可引入一些數位版權管理措施,但這功能甚少被應用。

用戶可以使用一個USB的讀卡機,在個人電腦上使用SD卡。某些電腦上已經內建了讀卡裝置。

最新的發展是SD內建了USB插口,省略了讀卡機。新帝的設計是使用一個可摺疊的護套來保護USB插口。儘管Sandisk並不是第一家內建USB功能的SD卡生產商,但由於其在業內的重要地位,這一動作帶動了其他廠商跟風。

「SD」商標實際上是用於另一個完全不同的用途:它最早是用在「超級密度光碟」上(Super-Density Optical Disk),這個由東芝開發的產品在DVD格式之爭中敗北。這就是為什麼那個"D"字看起來像一張光碟。

"×" 速率[編輯]

倍速 近似值
(MB/s)

Speed Class比較
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為1倍速(記作「1x」)的速率計算方法來計算的。基本上,它們能夠比標準CD-ROM的傳輸速度快6倍(900KB/s),而高速的SD卡更能傳輸66x(9900KB/s=9.66MB/s,標記為10MB/s)以及133x或更高的速度。一些數位相機需要高速SD卡來更流暢地拍攝影片,以及使得相片連拍更為迅速。直至2005年12月,大部分裝置跟從SD卡的1.01規格,而更高速至133x的裝置亦跟從1.1規格。

2006年3月發布的SDHC標準(SD 2.0),重新定義了SD卡的速度規格,分為三檔:Class 2、4、6,代表寫入速度分別為2MB/s、4MB/s、6MB/s。隨著科技的進步,有廠商生產了更高速的SDHC卡。廠商一般會直接在這些SD卡上標註速度,例如R90/W60代表讀寫速度達到每秒90MB和60MB。2010年發布了新的SD 3.0,定義了SDXCUHS,並新增了Class 10。

設有SD卡插槽的裝置能夠使用較薄身的MMC卡,但是標準的SD卡不能插入MMC卡插槽。插上轉接器後SD卡能夠用於CF卡PCMCIA卡上,而miniSD卡microSD卡亦能插上轉接器在SD卡插槽使用。一些USB連接器能夠插上SD卡;而且一些讀卡機亦能夠插上SD卡,並由許多連接埠如USB、FireWire等存取使用。


寫保護開關[編輯]

SD卡的右面通常有一個開關,即是防寫入保護開關。當開關撥下(位於下方)時,SD卡便會受到覆寫保護,即SD卡內的檔案只能讀取,不能被覆蓋,也不能向SD卡寫入其他檔案。當寫入保護開關位於上方時,寫入保護便會被解除。由於這保護開關是選擇性的,所以一部分SD卡並沒有這個開關。

覆寫保護開關的原理與卡式錄音帶VHS錄影帶電腦磁片上的覆寫保護類似。關閉狀態表示可覆寫,而開啟狀態表示被保護。

如果開關在位於下方時因某種原因損壞,那麼這張卡可能就會永遠被防寫(變成唯讀記憶體)。有一種方法可以解決這個問題:用膠帶將凹口封住,這樣的話這張卡便可恢復。

開放標準[編輯]

與其它記憶卡格式一樣,SD卡也有眾多的專利註冊商標保護,授權只能由SD卡協會進行。SD卡協會現在的授權協定並不允許開放原始碼的SD驅動程式,這種狀況產生了很多關於開放原始碼和自由軟體的爭論。通行的做法是開發一個開放原始碼的外殼,但核心是針對特定平台的封閉原始碼SD驅動程式,這種做法與期望的開放標準差異太大。另一種通行的做法是採用較老的MMC模式,因為根據SD卡標準,所有的SD卡都必須支援MMC模式。

這說明SD卡的開放度比CF卡或快閃記憶體低:這兩種格式幾乎免費,僅需要使用聯盟標誌和註冊商標的授權費。但SD卡的開放度還是比xD卡或MS高得多,這兩種格式根本不提供公開檔案支援。

技術說明[編輯]

  • 所有SD和SDIO卡都必須支援較老的SPI/MMC模式。這個模式支援慢速的四線序列介面(時鐘、序列輸入、序列輸出、晶片選擇),相容於序列終端介面(SPI)和許多微控制器。
  • 2010年之前的大部分數位相機數位音訊播放器和其他可攜式裝置僅能使用MMC模式。有關這一模式的詳細文件可以從MMCA購買,價格是500美元。但是部分有關SDIO的文件是免費的。有些還可以從記憶卡廠商處獲得。
  • MMC模式不支援SD卡的加密特性。從免費的文件裏也找不到這些細節。但對於大多數消費者來講,這無關痛癢,因為用戶只需要可以儲存不受保護的資料。
  • SD卡共支援三種傳輸模式:SPI模式(獨立序列輸入和序列輸出)、1位SD模式(獨立指令和資料通道,獨有的傳輸格式)、4位元SD模式(使用額外的針腳以及某些重新設定的針腳。支援四位寬的並列傳輸)。
  • SD低速卡的時脈為0~400KHz,支援模式有SPI和1位元SD傳輸模式。SD全速卡的時脈為0~25MHz,支援模式有SPI、1位元SD傳輸模式和4位元SD傳輸模式。
  • SD卡的製造商、銷售商和主機配接器生產商需要繳納SD/SDIO授權費,每年1000美元外加會員費1500美元。但SDIO卡和MMC配接器生產商無需授權費。MMC卡使用7針介面,SD卡和SDIO卡採用了9針介面。

效能標示制度[編輯]

效能標示制度是SD卡5.1標準後出現,用於日漸增多的用戶直接於記憶卡上執行APP應用程式的場景,例如平板電腦和手機可以設定將APP存於記憶卡的功能。

其使用隨機存取時的IOPS效能標準,(Input/Output Operations Per Second 每秒輸出入作業次數)一比較範例是:

  • 一台7,200轉SATA機械硬碟機IOPS約是100
  • 英特爾Intel X25-M G2固態硬碟IOPS約是8400
APP軟體效能等級 最低寫入速度 最低隨機讀取 最低隨機寫入
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

速度標示制度[編輯]

UHS(Ultra High Speed)是與SDXC同時推出的SD卡匯流排標準。但此標準回溯適用於SDHCSDXC

UHS-I到III的匯流排標準其硬體針腳規格並不相同,但可以向下相容,然而例如要發揮II的全部速度必須使用II的讀取硬體才能發揮。

SDXC 64 GB
SDXC 64GB Ultra
Lexar 1000x
左邊SDXC卡支援UHS-I介面,但速度沒有標明
中間SDXC卡支援UHS-I介面及U1速度
右邊SDHC卡支援UHS-II介面及U3速度
匯流排介面標示 SD標誌 匯流排標誌 匯流排速度 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[5]
UHS-III III 312 MByte/s (FD312)
624 MByte/s (FD624)
6.0[6]
最低寫入速度 Speed Class標示法 UHS Speed Class標示法 Video Speed Class標示法 應用
MB/s SDHC Speed Class 2.svg Class 2 (C2) - - 標準畫質拍攝
4 MB/s SDHC Speed Class 4.svg Class 4 (C4) - - 高畫質拍攝
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) 超高畫質拍攝 (HS), 實時廣播及高畫質影片 (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介紹[編輯]

使用SDIO介面的視像鏡頭

SD插口的用途不止是插記憶卡。支援SDIO介面的PDA,筆記型電腦等都可以連接像GPS接收器,Wi-Fi藍牙配接器,數據機區域網路配接器,條碼讀取器,FM無線電,電視接收器,射頻識別讀取器,或者數位相機等等採用SD標準介面的裝置。

另外一些裝置也宣布將支援,包括RS-232序列口配接器,指紋掃描器,SDIO轉USB主/從配接器(可支援SDIO介面的手持裝置使用USB外設或連接至電腦),消磁讀取裝置,藍牙Wi-FiGPS無線電收發器,手機數據機(個人通訊服務(PCS)CDPDGSM等),和APRSTNC配接器。

不同型號的MMC/SD卡[編輯]

4GB的SDHC

SD卡不是安全數字卡聯盟批准的唯一一種記憶卡標準。其它批准的格式包括miniSDmicroSD(在聯盟未通過標準前稱為TransFlash)和SDHC

這些更小的卡加上一個配接器也能用在全尺寸的MMC/SD/SDIO插槽上。

SD插槽支援MMC卡,更小尺寸的MMC卡變種也能相容於支援SD卡的裝置。與miniSDmicroSD不同的是,RS-MMC插槽可以相容全尺寸的MMC卡。因為RS-MMC卡只是縮短了的MMC卡。相關資訊可參考多媒體卡(MMC)

因應SD卡的標準容量上限只有2GB,不足以應付日益上升的容量需求,聯盟制定了新的SDHC標準。SDHC卡的外型跟普通的SD卡完全相同,而容量的下限為4GB。

技術規格對比[編輯]

類型 MMC RS-MMC MMC Plus SecureMMC SD SDIO miniSD microSD
SD插槽 機械轉接卡 電氣-機械轉接卡 電氣-機械轉接卡
針腳 7 7 13 7 9 9 11 8
外形規格 薄/短 窄/短/薄 窄/短/超薄
寬度 24 mm 24 mm 24 mm 24 mm 24 mm 24 mm 20 mm 11 mm
長度 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 可選 可選 可選 支援 支援 支援 支援 支援
1位元模式
4位元模式 ? 可選 可選 可選 可選
8位元模式 ?
傳輸時鐘頻率 0–20 MHz 0–20 MHz 0–52 MHz 0–20 MHz 0–25 MHz 0–25 MHz 0–25 MHz 0–25 MHz
最高傳輸率 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傳輸率 20 Mbit/s 20 Mbit/s 52 Mbit/s 20 Mbit/s 25 Mbit/s 25 Mbit/s 25 Mbit/s 25 Mbit/s
支援DRM N/A
用戶加密
簡易特徵 尚未
會員成本 $2500/年(非必須) $1500/年(必須)
技術規格成本 $500 ? ? 成為會員 成為會員 成為會員 成為會員
主授權 $1000/年+會員費
記憶卡版稅
輸入輸出卡版稅 N/A N/A N/A N/A N/A $1000/年+會員費 N/A N/A
開放原始碼 僅SPI 僅SPI 僅SPI 僅SPI

表格資料主要來源於MMC和SDIO技術規範簡易版本,其他資料來自SD卡和MMC聯盟網站。

LBA模式下,所有SD/MMC卡的最大儲存容量是128GB。

幾乎全部的現有MMC記憶卡支援SPI模式。MMC卡在電氣規範上與SD卡幾乎一致,只是尺寸上更薄,並有一個保險絲,阻止它在SD卡插槽上正常工作(所以它不用交SD卡的版稅)。

MMC定義了SPI和1位位元MMC/SD協定。這一協定已存在多年,並成為眾多微控制器的標準特性。從社會學的角度看,另外是否有必要頒布一個新的SD/MMC協定值得商榷。開發一個互不相容,同時也是不必要的協定僅僅是幫助開發者收取授權費用和會員費,但卻提高了開發硬體和軟體的成本。新協定可支援多種卡在同一匯流排上工作,但這也引起了一些問題。SPI協定要求每種卡採用三個共享通道外加一個獨立的晶片選擇,新的協定可支援最高30種卡連接到這三個共享通道上(不需晶片選擇),代價是異常複雜的卡初始化功能和每種卡必須有一個唯一序列號以支援隨插即用功能。這個功能其實很少用到,而且考慮到速率和電力消耗的原因,在新的標準(每種卡使用完全獨立的通道)下也不建議這樣做。

半公開的1位位元協定已經擴充到可支援4位元位元傳輸(SD和MMC)和8位元位元傳輸(僅MMC);標準的SPI模式可以簡單的通過提升時鐘頻率來提高傳輸速率(例如133MHz),達到4位元彼特SD傳輸協定的速度,但是限於CPU的因素,這很難實現。數字安全卡聯盟已經刪除了某些舊1位位元MMC協定的指令,並增加了部分有關著作權保護的新指令。

新帝各樣式的SD記憶卡。

DRM特色[編輯]

SD卡內嵌的數位版權保護方案是按4C提出的可紀錄媒介內容保護標準(CPRM)所制定。其核心是使用了Cryptomeria密碼(也稱為"C2")。這一特性是保密的。DVD-Audio光碟也採用了與CPRM非常相似的加密方案。

相關資料[編輯]

參考文獻[編輯]

外部連結[編輯]