Secure Digital Memory Card (SD) — формат карт памяти (флеш-память),а также технология расширения памяти, разработанная SD Association (SDA) для использования в портативных устройствах. На сегодняшний день широко используется в цифровых фотоаппаратах и видеокамерах, планшетах, ноутбуках, мобильных телефонах, КПК, коммуникаторах и смартфонах, электронных книгах, автомобильных видеорегистраторах, GPS-навигаторах и в некоторых игровых приставках.
Существуют пять поколений карт памяти данного формата, различающиеся возможным объёмом данных (совместимы сверху вниз): SD 1.0 — от 8 МБ до 2 ГБ; SD 1.1 — до 4 ГБ; SDHC — до 32 ГБ; SDXC — до 2 ТБ; SDUC — до 128 ТБ.
О формате
Этот стандарт был введён в августе 1999 года фирмами Panasonic, SanDisk и Toshiba на основе MMC-карты и стал отраслевым стандартом. В 2000 году на CES компаниями Matsushita, SanDisk и Toshiba было объявлено о создании SD Card Association.
SDHC
SDHC () — сменная карта флеш-памяти, удовлетворяющая спецификации SDA 2.00, введённой SD Card Association. SDHC стал развитием формата SD, унаследовав большинство его характеристик.
Потенциальный максимальный объём карт SDHC увеличен до 32 ГБ. Как правило, для хранения информации на картах этого типа используют файловую систему FAT32 (для SD использовалась FAT16/32).
Совместимость Карты SDHC несовместимы с устройствами, изначально рассчитанными только на SD-карты. Ключевым нововведением для SDHC-карт, позволившим им превзойти объём в 4 ГБ, стало введение посекторной адресации (аналогично жёстким дискам), в то время как обычные SD-карты имеют побайтную адресацию (как оперативная память) и, соответственно, при 32-разрядном адресе могут иметь объём не более 4 ГБ.
Некоторые устройства (кардридеры, коммуникаторы и др.), рассчитанные на работу только с картами SD, после смены программного обеспечения могут «научиться» работать с SDHC, если аппаратная поддержка данных карт была предусмотрена производителем.
Также следует обращать внимание на версию реализации карты SD (SD 1.0 или SD 1.1). Если её планируется использовать в старом устройстве, поддерживающем карты памяти объёмом до 2 ГБ, убедитесь, что она выполнена в версии 1.0, а не 1.1, иначе будут возникать сбои при форматировании и при заполнении карты памяти информацией.
SDXC
В 2009 году на CES SD Association представила новый стандарт SDXC (), поддерживающий карты объёмом до 2 TБ и использующий файловую систему exFAT.
Также в новой спецификации добавлен четырёхбитовый режим передачи данных для карт SDHC и SDXC — так называемая шина UHS (Ultra High Speed) со скоростью передачи до 312 МБ/c. Карты памяти с шиной UHS также совместимы с обычным режимом передачи.
Устройства с поддержкой SDXC обеспечивают поддержку карт предшествующих стандартов SD и SDHC. Карты SDXC объёмом 64 ГБ и более можно использовать в устройствах SDHC (читать с них и записывать на них информацию), если они отформатированы в файловой системе FAT32.
Поддержка операционными системами SDXC-карты используют запатентованную файловую систему exFAT, разработанную компанией Microsoft. Официально поддержка кардридеров и карт стандарта SDXC заявлена для Windows Vista, Windows Server 2008, Windows 7, Windows 8, Windows 10 и Windows 11. Для поддержки exFAT в Windows XP существует обновление KB955704. В связи с прекращением поддержки Windows XP 8 апреля 2014 года обновление может быть недоступно на серверах Microsoft. Поддержка в Linux/UNIX реализована с помощью свободного драйвера exFAT, работающего вне ядра (FUSE). Драйвер доступен в репозиториях большинства популярных дистрибутивов. Пользователям других дистрибутивов предлагается собрать драйвер из исходников. Также есть родная реализация от Samsung, лишённая недостатков Fuse. Реализация exFAT от компании Samsung была включена в экспериментальную секцию ядра версии 5.4. Обновлённый в 2011 году MacBook Pro также имеет поддержку карт памяти SDXC. Все новые устройства от Apple с Mac OS X 10.6.5 или старше поддерживают карты SDXC при наличии физического слота в устройстве. Android поддерживает SDXC на заводских прошивках большинства флагманов, для остальных же, как и у Linux, требуется драйвер Samsung.
Проблемы совместимости
Стандарт SDXC был утвержден в 2009 году и представляет собой формат карт памяти с большой емкостью — до 2 ТБ. Однако, после утверждения стандарта он стал критиковаться из-за использования запатентованной файловой системы exFAT. Для нее нет полноценного свободного драйвера, что мешает ее использованию в свободных операционных системах. В 2010 году появился проприетарный драйвер для Linux и Android для фирм и OEM-производителей оборудования, но свободной реализации все еще не существует. Кроме того, в некоторых странах использование патентованных технологий может быть незаконным.
Если переформатировать карту в другую файловую систему, поддерживающую накопители и файлы большого объема (например, ext4 или UDF), то карта может потерять совместимость с устройствами, для которых предназначена. Это означает, что владельцы устройств, которые поддерживают только exFAT, не смогут использовать SDXC-карты, отформатированные в другую файловую систему.
В настоящее время существуют свободные драйверы для exFAT, но они ограничены в функциональности и не могут обеспечить полную совместимость. Кроме того, использование exFAT по-прежнему может вызывать юридические проблемы в некоторых странах. В связи с этим существуют усилия по разработке новых стандартов для файловых систем, которые не будут требовать использования патентованных технологий.
SDUC В 2018 году SD Association представила новый стандарт SDUC (), поддерживающий карты объёмом до 128 TБ и использующий файловую систему exFAT. Стандарт описан в спецификации SD версии 7.0.
SD Express 27 июня 2018 года организация SD Association представила новый класс карт памяти SD Express в трёх разновидностях: SDUC 1 express, SDXC 1 express и SDHC 1 express (максимальная ёмкость 128 ТБ, 2 ТБ и 32 ГБ соответственно). Эти карты используют интерфейс PCI Express 4.0 и протокол NVMe 1.3 через второй ряд контактов (также присутствующий в картах UHS-II/III) для достижения скоростей до 3,94 ГБ/сBus Speed (Default Speed/ High Speed/ UHS) — SD Association: они у SD Express совсем другие! Карты express обратно совместимы с картами стандарта UHS-I. Внешне карты SD Express отмечены маркировкой «SD Ex».
MiniSD и MicroSD Для миниатюрных приборов разработаны miniSD размером 20×21,5×1,4 мм и самая маленькая из всех карт — , (ранее известная как TransFlash, T-Flash или TF) размером 11×15×1 мм. Для карт MiniSD и MicroSD существуют переходники (адаптеры), с помощью которых их можно вставлять в любой слот для обычной SD-карты. В некоторые кардридеры miniSD и microSD могут быть вставлены без адаптера.
microSD Express В феврале 2019 года на выставке MWC 2019 был представлен новый формат microSD Express, который позволит увеличить скорость передачи до 985 МБ/c благодаря добавлению сигналов интерфейса PCIe 3.1. Новые сигналы передаются через добавленный к microSD второй ряд контактов. Карты сохранят обратную совместимость с традиционными считывателями.
Микроконтроллер
Карта размером 24×32×2,1 мм снабжена собственным контроллером и специальной областью, способной, в отличие от MMC, записывать информацию таким образом, чтобы неавторизованное чтение информации было невозможно, в соответствии с требованиями . Этот факт был отражён в названии стандарта (). Для записи в защищённую область используется специальный протокол записи, недоступный для обычных пользователей. При этом карта также может быть защищена паролем, без которого доступ к записанной информации невозможен; восстановить работоспособность карты можно только её полным переформатированием с потерей записанной информации.
Карты формата Secure Digital (кроме microSD) снабжены механическим переключателем защиты от записи. В положении lock невозможны запись информации, и, соответственно, удаление файлов и форматирование карты, что позволяет избежать случайной потери информации. Однако следует учитывать, что собственно защита от записи осуществляется не самой картой, а устройством, использующим карту, и может оказаться в нём не реализованной либо намеренно отсутствовать. Например, автозагрузка резидентной программы CHDK для фотоаппаратов Canon работает, только когда карта защищена от записи.
В большинстве случаев SD можно заменить MMC-картой. Обратная замена обычно невозможна: SD толще и может просто не войти в слот для MMC.
Система передачи
Карты могут поддерживать различные сочетания следующих типов шин и режимов передачи. Режим шины SPI и однобитовый режим шин SD является обязательным для всех типов карт, как описано в следующем разделе. Нумерация выводов для всех размеров карт SD и хост-устройств является одинаковой: режим шины SPI: Serial Peripheral Interface в основном используется в микроконтроллерах. Этот тип шины поддерживает только 3,3-вольтовой интерфейс. Это единственный тип шины, который не требует лицензии на хост; однобитовый режим шины SD: отдельная шина для команды и каналов передачи данных; четырёхбитовый режим шины SD: использует дополнительные контакты, переназначены некоторые контакты. Для карт UHS-I и UHS-II требуется именно этот режим.
Физический интерфейс включает в себя 9 контактов, за исключением того, что для карт miniSD добавлено два несвязанных контакта в центре и microSD-карты не используют один из двух общих контактов.
+Режим шины SPI MMC-вывод SD-вывод miniSD-вывод microSD-вывод Название Вх/Вых Логика Описание 1 1 1 2 CS Вх ДЛ Выбор карты памяти SPI (негативная логика) 2 2 2 3 DI Вх ДЛ Ввод данных SPI в последовательном режиме 3 3 3 VSS1 Общий Пит Общий 4 4 4 4 VDD Пит Пит Питание 5 5 5 5 SCLK Вх ДЛ Тактовый сигнал SPI 6 6 6 6 VSS2 Общий Общий Общий 7 7 7 7 DO Вых ДЛ Вывод данных SPI в последовательном режиме 8 8 8 NC .Вых .ОК Не используется (карты памяти)Прерывание (SDIO) (негативная логика) 9 9 1 NC . . Не используется 10 NC . . Зарезервировано 11 NC . . Зарезервировано
+Однобитный режим шины SD MMC-вывод SD-вывод miniSD-вывод microSD-вывод Название Вх/Вых Логика Описание 1 1 1 2 NC . . Не используется 2 2 2 3 CMD Вх/Вых ДЛОК КомандаОтвет 3 3 3 VSS1 Общий Общий Общий 4 4 4 4 VDD Пит Пит Питание 5 5 5 5 CLK Вх ДЛ Тактовый сигнал 6 6 6 6 VSS2 Общий Общий Общий 7 7 7 7 DAT0 Вх/Вых ДЛ Передача данных SD 0 8 8 8 NC .Вых .ОК Не используется (карты памяти)Прерывание (SDIO) (негативная логика) 9 9 1 NC . . Не используется 10 NC . . Зарезервировано 11 NC . . Зарезервировано
+Четырёхбитный режим шины SD MMC-вывод SD-вывод miniSD-вывод microSD-вывод Название Вх/Вых Логика Описание . 1 1 2 DAT3 Вх/Вых ДЛ Передача данных SD 3 . 2 2 3 CMD Вх/Вых ДЛОК КомандаОтвет . 3 3 VSS1 Общий Общий Общий . 4 4 4 VDD Пит Пит Питание . 5 5 5 CLK Вх ДЛ Тактовый сигнал . 6 6 6 VSS2 Общий Общий Общий . 7 7 7 DAT0 Вх/Вых ДЛ Передача данных SD 0 8 8 8 DAT1 Вх/ВыхВых ДЛОК Передача данных SD 1 (карты памяти)Прерывание (SDIO) 9 9 1 DAT2 Вх/Вых ДЛ Передача данных SD 2 10 NC . . Зарезервировано 11 NC . . Зарезервировано
Энергопотребление Потребляемая мощность SD-карты зависит от её скоростного режима, производителя и модели.
Во время передачи потребляемая картами мощность может находиться в диапазоне 66—330 мВт (20—100 мА при напряжении питания 3,3 В). Для карт, созданных по технологии TwinMos, максимальная мощность потребления в режиме записи составляет 149 мВт (45 мА). По технологии фирмы Toshiba потребление составляет от 264 до 330 мВт (80—100 мА). Ток в режиме ожидания значительно ниже: менее чем 0,2 мА (карты microSD 2006 года выпуска). Если есть обмен данных в течение длительного периода, то происходит значительное потребление энергии батареи в портативных устройствах, например в смартфонах, где батареи имеют ёмкость 6 Втч (Samsung Galaxy S2, 1650 мАч при 3,7 В)).