SD卡小结

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卡类型

外置存储卡历史上出现过各种外形、标准的卡,(MMC,索尼记忆棒等等)。而今天存活下来的,主要是 SD 卡和 Micro SD(TF)卡,以及相对专业的 CF 卡。
SD卡小结
SD
Secure Digital卡简称SD卡,从字面理解,此卡就是安全卡,它比CF卡以及早期的SM卡在安全性能方面更加出色。是由日本的松下公司、东芝公司和SanDisk公司共同开发的一种全新的存储卡产品,最大的特点就是通过加密功能,保证数据资料的安全保密。SD卡从很多方面来看都可看作MMC的升级。两者的外形和工作方式都相同,只是MMC卡的厚度稍微要薄一些,但是使用SD卡设备的机器都可以使用MMC卡。其外形尺寸为32mm×24mm×2.1mm。

miniSD
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SD卡对于手机等小型数码产品而略显臃肿,同时也为了追赶Duo以及Xd,SD卡阵营发表了比原来更小的存储卡,名为“miniSD”。其外形尺寸为20mm×21.5mm×1.4mm,封装面积是原来SD卡的44%、体积是原来SD卡的63%,具有11个金手指(SD卡只有9个)。通过转接卡也可以当作SD卡使用。该卡在多普达、松下等手机上有广泛的使用。

microSD
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microSD卡标准由SD协会在2005年参照T-Flash的相关标准制定出来的,T-Flash卡和 microSD卡是相互兼容的。与miniSD卡相比,microSD卡体积更为小巧,尺寸为11mm×15mm×1mm,它仅有标准SD卡的四分之一左右,是目前市场上体积最小的存储卡。

TF
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全名:TransFLash,由摩托罗拉与SANDISK共同研发,在2004年推出。是一种超小型卡(11151MM),约为SD卡的1/4,可以算目前最小的储存卡了。TF卡可经SD卡转换器后,当SD卡使用。利用适配器可以在使用SD作为存储介质的设备上使用。TransFlash主要是为照相手机拍摄大幅图像以及能够下载较大的视频片段而开发研制的。TransFlash卡可以用来储存个人数据,例如数字照片、MP3、游戏及用于手机的应用和个人数据等,还内设置版权保护管理系统,让下载的音乐、影像及游戏受保护;未来推出的新型TransFlash还备有加密功能,保护个人数据、财政纪录及健康医疗文件。体积小巧的TransFlash让制造商无须顾虑电话体积即可采用此设计,而另一项弹性运用是可以让供货商在交货前随时按客户不同需求做替换,这个优点是嵌入式闪存所没有的。

CF
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CF标准是所有小型海量存储器的鼻祖,10多年前由SanDisk开发出来。它具有8或16位并行数据总线,传输速率在3~66MBPS之间。在许多需要16位宽UDMA总线(66Mbps)的高传输速率和高容量设备中,仍需要CF标准。目前CF+格式硬盘的可用容量最高可达10GB,而CF闪存卡可用的最高容量是8GB。

因为首款CF卡使用的是NOR闪存,所以CF标准要求CF卡隐匿与NAND闪存接口的部分。主机在与CF卡通信时会将其看作是一个IDE硬盘,而CF卡上的控制器则负责坏块管理、平均读写(wear leveling)算法和与NAND闪存协同工作时所需的逻辑-物理映射。

CF卡虽然一直未能成为手机用可移动存储器的主流,但它却在数码相机领域保持着极高的市场份额,特别是在大容量和高速度极为重要的高端市场。目前其它几种外设也可与CF+版本的接口进行连接,包括以太网、RS-232、传真/调制解调器、USB、蓝牙以及802.11b WLAN。

MMC多媒体存储卡
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1997年,西门子和SanDisk推出了多媒体卡,其外形比CF卡小,从而可实现更小巧的便携式设备。在基本应用中,MMC可通过标准三线SPI接口外加一条片选线来控制。SPI接口的时钟频率最高可达20MHz。对需要更高带宽的应用,该规范提供拓宽了的4和8位带宽。MMC规范的4.0版增加了52MHz频率,从而支持50MBPS的传输速率。

与CF不同,MMC规范不免除授权费用。根据www.MMCA.org上提供的信息:如果你不是MMC制造商,你可以分别花500美元或1,000美元订购MMC3.1或4.1版(MMCmobile和MMCplus)规范,而你的公司也并不需要成为MMCA成员。

目前有三种类型的存储卡以MMC框架为基础,它们分别是:MMC PlusMMC MobileMMC Micro。MMCplus是一种标称尺寸的MMC卡,它工作在2.7~3.6V电压下;具有1、4或8位的总线带宽;最低2.4MBPS的读写性能和26MHz频率(可以选择52MHz)。MMCmobile的体积更小,支持的电压也更低:1.65~1.95 V及2.7~3.6V。MMCmobile还必须支持MMCplus所需要提供的性能。MicroSD是该系列的最新补充。MicroSD的体积不到miniSD的1/3,是目前可用的最小存储卡(表1)。

XD-Picture卡
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XD-Picture卡(以下简称“XD”卡)是在2002年7月推出的。与索尼的MemoryStick一样,它也是一种专属格式,所以很难从XD卡官方网站(www.xd-picture.com)中找到更多信息。如果想要了解你的公司需要花多少钱才能得到XD卡的使用许可,你必须与XD卡授权许可方签定保密协议。

XD卡与SmartMedia标准有一点类似,即它们都是针对原始NAND闪存的封装技术。XD卡中没有嵌入控制器,所以控制CPU负责维护逻辑-物理表、管理坏区并执行纠错。该架构的优点是减小了硅面积,并且允许管理CPU拥有更多的接口控制能力,从而缩短写入时间。该架构的不利面,是管理CPU必须执行全部SmartMedia控制功能。

不同卡之间的对比

MMC和SD卡
常常有人将MMC标准和SD标准混为一谈,但实际上,它们是两个不同的标准。SD卡规范由以松下东芝SanDisk牵头的一个组织所有,而MMC规范由一个由涵盖广泛的行业组织领导的MMCA(多媒体卡协会)控制。

有些出人意料的是,SD卡背后的推动力量从未得到行业的广泛认可。SD卡具有与索尼MagicGate类似的加密硬件,MagicGate被用于索尼的MemoryStick产品中。在音乐界接受以数字方式传播音乐之前,SD卡花了8年多的时间希望得到行业认可,而现在,SD卡已经成为该领域的附属产品。去年初,MMC协会接纳了具有竞争性的安全卡标准——Secure MMC 1.1版规范。在三星网站www.samsung.com上可查到Secure MMC的概览。

MMC卡可插在为SD卡设计的物理槽内,该槽有两种形态:薄形和标准形。薄SD卡可插入MMC槽,但标准SD卡却因为厚度而无法插进。MMC和SD卡所用的协议在SD卡规范rev 2.11中完全兼容,但自此后,两种规范出现了某种程度的分道扬镳。

MMCmicro vs. MicroSD

MMC和SD组织为小型闪存卡创建的两种不同标准为业界带来了困惑。通过使用机械适配器,MMCmicro和MicroSD(也称为TransFlash)都后向兼容现有的SD/MMC插槽(图3)。两种存储卡体积都很小,但MMCmicro比MicroSD更快。MMCmicro采用MMC规范定义的较高的52MHz时钟速率,而MicroSD则继续采用25MHz。另外,MMCmicro卡拥有4位数据总线,而MicroSD仅支持串行数据传输。再有,MMCmicro支持1.8V电压,而MicroSD仅能工作于2.7~3.6 V电压。

参数一览

SD卡小结

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各种品牌的卡面设计不一样,参数排版也各异,好在这些参数内容都参照SD 协会(SD Association)的统一标准,

接口类型

目前许多 SD 卡卡面上都带有「I」或「II」的标志,前者意味着该卡支持 UHS(Ultra Hight Speed)协议,字面上有更快的意思——其实不是绝对的,它直接的意思是最高接口带宽约 100MB/s,而真正表示速度的,是后文提到的 U1/U2 标志。

至于 UHS-II,则使用了全新的接口,新增了一排触点,可以在支持该格式的设备上提供更快的读写速度。

此外还有今年初跟随 SD 规范 6.0 发布的 UHS-III,暂未广泛商用。

三种 UHS 规范都向下兼容,你的老设备可以使用新协议的存储卡,但是只能发挥读取设备速度上限的性能:如果你把一张 USH-II 标准尺寸 SD 卡塞进祖传的索尼卡片机,可能只有每秒 4m 的写入速度。
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写入速度

速度是最直观的属性,一用就感受出来。存储卡的速度分为读取速度和写入速度,一般情况下同一张卡的读取速度更高,所以你经常看到号称「每秒 200m」的卡——这往往就是读取速度了。

SD 卡速度不仅和自身有关,也和读取它的设备相关。同一张卡会有标有不同数值的速度,意为它在不同情况下的表现;想要发挥手头存储卡的最佳性能,需要卡和读取装置的配合。具体的速度会会在后面进行说明介绍。

视频写入速度

因为 SD 卡越来越广泛地运用在摄影上,SD 协会也早早发布了视频速度标准,标志为大写英文字母 V 后跟速度数值。最高你可以看到 V90 的速度,已经可以和部分 CF 卡相比。

Application 写入速度

虽然使用存储卡的手机越来越少了,但仍然存在,它们需要经常性地、持续性地读取存储卡数据,也许对其速度要求没有太高,但务必保证传输稳定性。为了让外置存储卡达到和内置存储一样的使用体验,SD 协会将 App Performance 标准加入了 SD 5.1 规范:

  • 1500次随机读取IOPS,500次随机写入IOPS
  • 10MB/s的顺序写入性能

除了部分手机,高端 MP3、掌上游戏机,也还在使用存储卡,它们同样重视稳定性。那么,带有 A1 标志的 Micro SD 卡或许是这些设备用户的首选。App Performance 目前只有 A1 这一等级。

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选购参考

挑 SD 卡,看参数,也看品牌。如果你实在不清楚自己需要怎样的卡,SD 协会提供的这张表格值得参考:
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UHS

UHS是Ultra High Speed的缩写,是与SDXC同时推出的SD卡总线标准。是目前最快的性能等级。它规定了高达 312MBps 的总线接口速度,带来更好的性能。适用于SDHCSDXC存储卡与设备。

支持UHS-I(第一代超高速)的SD卡产品于2010年被发布,理论传输速度可达104MB/s,支持UHS-II的SD卡产品理论传输速度可达312MB/s。支持UHS-III的SD卡产品理论传输速度可达624MB/s。
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物理接口上也可以区分UHS-I和UHS-II/UHS-III,UHS-I只有一排金手指,UHS-II/UHS-III有两排(所以传输速度更快)。卡本体上面的标识通常会省略掉“UHS”,只标“I”,“II”、“III”。

UHS Speed Class表示超高速速度等级,分为UHS Speed Class 1和UHS Speed Class 3,简写为U1、U3。U1代表最低写入速度为10MB/S,U3代表最低写入速度为30MB/S。

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UHS-I是超高速总线接口用于 SD 卡的第一代,于 2010 年首次发布。UHS-I 理论传输速度可达104NB/s,适合日常使用,比如普通地拍照片、录视频,用它就足够了。
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UHS-II是第二代超高速接口,于2011年发布,UHS-II理论传输速度可达312MB/S,是UHS-I的三倍,适合高清视频和高清图片的拍摄工作,比如4K拍摄。
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UHS-III是第三代超高速接口,在 UHS-II 的基础上进行了扩展,增强了全双工模式下的总线速度,同时减少了 SD 卡从省电状态转变为活动状态所需的时间。UHS-III 总线接口将会应用在真正需要快速数据传输的设备上,例如,用来记录8K.4K和360°视频的专业相机。
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SD、SDHC和SDXC卡的区别是什么

SD卡,SDHC卡,SDXC卡区别在于规格不一样

SD卡最大支持2GB容量
SDHC 最大支持32GB容量
SDXC 最大支持2TB(2048GB)容量
三种规格分别是向下兼容的。

支持SDXC卡的数码设备是兼容支持SD卡与SDHC卡的,如果设备只有支持SDHC卡,那么这个设备就不能使用SDXC卡,但兼容SD卡。如果设备只支持SD卡,则不兼容SDXC,SDHC卡。

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SD卡
  SD是早先的版本的,据说是由MMC演变而来的。最大支持2GB大小容量。
  
 SD存储卡是1999年由Panasonic、Toshiba、SanDisk 3家公司共同开发的小型储存媒体,在推出SD存储卡的同时,同时成立安全储存数码卡协会(Secure Digital Card Association;SDA)制订相关规范,并负责SD存储卡的推广工作。经过多年发展,SD卡已是全球电子产品普及率最高的存储卡格式,适用于手机、数码相机(DSC)、MP3音乐播放器、个人计算机等电子产品。

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SDHC卡
 SDHC是大容量SD卡,也就是SD High Capacity,支持最大32GB大小容量。

SDHC,Secure Digital High Capacity,大容量SD,也就是说,超过2G的SD都叫SDHC,因为早期的SD使用的是FAT16文件系统,并不支持大容量,而SDHC升级为FAT32,才支持2G以上的大容量。

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SDXC卡
 SDXC(SD eXtended Capacity)是去年09年才发布的新标准,支持最大2TB的大小容量。

SDXC是SD eXtended Capacity的缩写,是新提出的标准,除了容量可以升级为最大2T以外,主要是可以支持300M/s的传输速度,也就是说是“高速SD”卡。不过支持SDXC卡的数码相机并不多,主要都是今年推出的新品,而SDXC又是不可向下兼容的,不支持普通的SD和SDHC卡槽和读卡器。

参考文献

文献1.
文献2.
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文献4.
文献5.
文献6.

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