Istorija

1999 m. „SanDisk“, „Panasonic“ („Matsushita“) ir „Toshiba“ susitarė sukurti ir pateikti į rinką saugią skaitmeninę (SD) atminties kortelę. Kortelė buvo sukurta iš „MultiMediaCard“ (MMC) ir suteikė skaitmeninių teisių valdymą, pagrįstą „Secure Digital Music Initiative“ (SDMI) standartu ir tuo metu dideliu atminties tankiu.

Ji buvo sukurta konkuruoti su „Memory Stick“ – Sony DRM produktu, kuris buvo išleistas prieš metus. Kūrėjai prognozavo, kad DRM paskatins plačiai naudoti muzikos leidėjus, susirūpinusius dėl piratavimo.

Prekės ženklu pažymėtas „SD“ logotipas iš pradžių buvo sukurtas „Super Density Disc“, kuris buvo nesėkmingas „Toshiba“ bandymas laimėti DVD formatų kare. Dėl šios priežasties D raidė logotipe primena optinį diską.

2000 m. Consumer Electronics Show (CES) parodoje trys bendrovės paskelbė apie SD asociacijos (SDA) sukūrimą, skirtą propaguoti SD korteles. SD asociacija, kurios būstinė yra San Ramone, Kalifornijoje, Jungtinėse Amerikos Valstijose, pradėjo veikti kartu su 30 įmonių ir šiandien ją sudaro apie 1000 produktų gamintojų, gaminančių suderinamas atminties korteles ir įrenginius. Pirmieji SD kortelės pavyzdžiai pasirodė pirmajame 2000 m. ketvirtyje, o 32 ir 64 MB kortelės jau buvo prieinamos po trijų mėnesių.

SD Kortelių šeima

SD ir MMC Secure Digital (SD) yra plačiai paplitęs kortelių tipas, leidžiantis integruoti papildomas funkcijas, susijusias su duomenų saugumu. Jos pasižymi dideliu duomenų perdavimo greičiu, yra talpios, pigios ir geros kokybės. Šiuo metu populiariausios.

MiniSD – sumažinta SD kortelių atmaina, dažnai naudojama MP3 grotuvuose, mob. telefonuose.

MicroSD Kortelė tai mažiausia iš SD kortelių serijos, dažnai naudojama mobiliuose telefonuose.

MultiMediaCard (MMC) yra visa kortelių tipų grupė: MultiMediaCard (MMC), SecureMultiMediaCard (SecureMMC, saugi MMC), Reduced Size MultiMediaCard (RS-MMC, sumažinta MMC), ir MultiMediaCard+ (MMC+). Pastarosios yra naujos, bei talpesnės ir greitesnės. MMC kortelės atrodo panašiai kaip ir SD, tik yra plonesnės ir turi mažiau kontaktų.

Daugelis SD kortelėms skirtų įrenginių veikia ir su MMC kortelėmis. Tačiau yra kompaktiškų įrenginių, pritaikytų tik MMC kortelėms, kadangi juose nėra vietos storesnei SD kortelei.

SD ir MMC kortelės naudojamos įvairiuose įrenginiuose. Jau ne pirmi metai daugelyje nešiojamųjų ir delninių kompiuterių montuojama šių kortelių jungtis. Skirtinguose mobiliuose telefonuose naudojamos šių kortelių atmainos. CD ir MMC kortelės ir jų prijungimo įrenginiai labai paplito, todėl šios kortelės turėtų išstumti mažiau paplitusias[reikalingas šaltinis]. Sunkiau prognozuoti jų sumažintų atmainų ateitį.

SD Kortelių tipai

Dydžių tipai

„Secure Digital“ (SD) apima penkias trijų dydžių kortelių šeimas. Penkios šeimos yra originalios standartinės talpos (SDSC), didelės talpos (SDHC), išplėstinės talpos (SDXC), ypač talpios (SDUC) ir SDIO, sujungiančios įvesties / išvesties funkcijas su duomenų saugojimu. Specialūs adapteriai leidžia mažesnei kortelei tilpti ir veikti įrenginyje, sukurtame didesnei kortelei.

SD (SDSC)

Antrosios kartos „Secure Digital“ (SDSC arba Secure Digital Standard Capacity) kortelė buvo sukurta siekiant patobulinti „MultiMediaCard“ (MMC) standartą, kuris ir toliau vystėsi, tačiau kitokia kryptimi. „Secure Digital“ pakeitė MMC dizainą keliais būdais:

Asimetriška SD kortelės šonų forma neleidžia įdėti jos atvirkščiai (tuo tarpu MMC galima įdeti abiem pusėmis, bet kortelė nekontaktuoja jeigu įdeta atvirkščiai). Dauguma SD kortelių yra 2,1 mm (0,083 colio) storio, palyginti su 1,4 mm (0,055 colio) MMC. SD specifikacija apibrėžia 1,4 mm storio kortelę, vadinamą Thin SD. Kortelės elektriniai kontaktai yra įdubę po kortelės paviršiumi, apsaugantys juos nuo sąlyčio su vartotojo pirštais. SD specifikacija numatė, kad pajėgumai ir perdavimo spartos viršija MMC, ir abi šios funkcijos laikui bėgant auga. Nors MMC duomenų perdavimui naudoja vieną kontaktą, SD kortelėje prisidėjo keturių laidų magistralės režimas, kad būtų padidintas duomenų perdavimo greitis. SD kortelėje buvo pridėta įrašomos laikmenos turinio apsaugos (CPRM) saugos grandinė, skirta skaitmeninių teisių valdymo (DRM) turinio apsaugai. Pridėta apsaugos nuo įrašymo įpjova. Viso dydžio SD kortelės nebetelpa į plonesnius MMC lizdus.

SDHC

Saugus skaitmeninis didelės talpos (SDHC) formatas, paskelbtas 2006 m. sausio mėn. ir apibrėžtas SD specifikacijos 2.0 versijoje, palaiko korteles, kurių talpa iki 32 GB. SDHC prekės ženklas yra licencijuotas siekiant užtikrinti suderinamumą.

SDHC kortelės yra fiziškai identiškos standartinės talpos SD kortelėms (SDSC). Pagrindiniai SDHC ir SDSC kortelių suderinamumo skirtumai yra kortelių specifinių duomenų (CSD) registro iš naujo apibrėžtis 2.0 versijoje ir tai, kad SDHC kortelės pristatomos suformatuotos su FAT32 failų sistema.

2.0 versijoje taip pat pristatomas didelės spartos magistralės režimas tiek SDSC, tiek SDHC kortelėms, kuris dvigubai padidina originalų duomenų perdavimo greičio dažnį ir įgalina 25 MB/s greitį.

SDHC įrenginiai turi priimti senesnes SD korteles. Tačiau senesni įrenginiai neatpažįsta SDHC arba SDXC atminties kortelių, nors kai kurie įrenginiai gali tai padaryti atnaujinus jų programinę įrangą. Senesnėms „Windows“ operacinėms sistemoms, išleistoms prieš „Windows 7“, reikia pataisų arba pakeitimų paketų, kad būtų palaikoma prieiga prie SDHC kortelės.

SDXC

SD išplėstinės talpos (SDXC) formatas, paskelbtas 2009 m. sausio mėn. ir apibrėžtas SD specifikacijos 3.01 versijoje, palaiko korteles iki 2 TB, palyginti su SDHC kortelių 32 GB apribojimu. SDXC naudoja Microsoft exFAT failų sistemą kaip privalomą.

3.01 versijoje taip pat buvo pristatyta itin didelės spartos (UHS) magistralė, skirta SDHC ir SDXC kortelėms, kurios sąsajos greitis yra nuo 50 MB/s iki 104 MB/s su keturių bitų UHS-I magistrale. (šis skaičius buvo viršytas naudojant „SanDisk“ patentuotą 170 MB/s skaitymo technologiją, kuri jau nebėra patentuota, nes „Lexar“ 1066x veikia 160 MB/s skaitymo ir 120 MB/s rašymo greičiu per UHS 1, o „Kingston“ taip pat turi Canvas Go! Plus, kuris taip pat veikia 170 MB/s greičiu).

4.0 versija, pristatyta 2011 m. birželį, leidžia pasiekti greitį nuo 156 MB/s iki 312 MB/s per keturių juostų (dviejų diferencialo juostų) UHS-II magistralę, kuriai reikia papildomos fizinių kontaktų eilės.

5.0 versija buvo paskelbta 2016 m. vasario mėn. CP+ 2016 m., o UHS kortelėms buvo pridėti „Video Speed Class“ įvertinimai, skirti apdoroti didesnės raiškos vaizdo formatus, pvz., 8K. Nauji įvertinimai apibrėžia minimalų 90 MB/s rašymo greitį.

SDUC

Secure Digital Ultra Capacity (SDUC) formatas, aprašytas SD 7.0 specifikacijoje ir paskelbtas 2018 m. birželio mėn., palaiko iki 128 TB korteles ir siūlo greitį iki 985 MB/s, nepriklausomai nuo formos faktoriaus – mikro / viso dydžio ar sąsajos tipo, įskaitant UHS-I, UHS-II, UHS-III arba SD Express. SD Express sąsaja taip pat gali būti naudojama su SDHC ir SDXC kortelėmis.

SDXC ir SDUC kortelės paprastai formatuojamos naudojant exFAT failų sistemą, todėl jas galima naudoti tik tokią failų sistemą palaikančiose operacijų sistemose. Todėl exFAT formato SDXC kortelė nėra 100% visuotinai palaikoma mainų laikmena. Tačiau SD kortelės gali būti suformatuotos į bet kurią reikalingą failų sistemą.

„Windows Vista“ (SP1) ir naujesnės versijos bei OS X (10.6.5 ir naujesnės versijos) turi exFAT palaikymą. („Windows XP“ ir „Server 2003“ gali palaikyti exFAT per pasirenkamą „Microsoft“ naujinimo paketą.) Dauguma BSD ir Linux distribucijų dėl teisinių priežasčių to nepalaiko; nors Linux branduolyje 5.4 Microsoft atvirojo kodo licensija leido įtraukti exfat tvarkyklę.] Senesnių branduolių arba BSD naudotojai gali rankiniu būdu įdiegti trečiųjų šalių exFAT palaikymą (kaip FUSE modulį), kad galėtų prijungti exFAT formatuotus diskus. Tačiau SDXC korteles galima suformatuoti iš naujo, tokiu atveju galima naudoti bet kokią failų sistemą (pvz., ext4, UFS arba VFAT), taip sumažinant apribojimus, susijusius su exFAT prieinamumu.

Išskyrus failų sistemos pakeitimą, SDXC kortelės dažniausiai yra suderinamos su SDHC skaitytuvais, o daugelis SDHC įrenginių gali naudoti SDXC korteles, jei jos suformatuojamos į FAT32 failų sistemą.

Nepaisant to, siekiant visiškai atitikti SDXC kortelės specifikaciją, kai kurie SDXC palaikantys įrenginiai yra užprogramuoti taip, kad priimtų tiktai exFAT didesnėse nei 32 GB kortelėse ir gali nepriimti SDXC kortelių, iš naujo suformatuotų kaip FAT32, net jei įrenginys palaiko FAT32 mažesnėse kortelėse (dėl SDHC suderinamumo). Todėl, net jei failų sistema apskritai palaikoma, ne visada įmanoma naudoti alternatyvias failų sistemas SDXC kortelėse, atsižvelgiant į tai, kaip griežtai įrenginyje buvo įdiegta SDXC kortelės specifikacija. Dėl to kyla netyčinio duomenų praradimo rizika, nes įrenginys gali laikyti kortelę su neatpažinta failų sistema tuščia arba pažeista ir iš naujo suformatuoti kortelę.

SD asociacija teikia Windows ir Mac OS X formatavimo priemonę, kuri tikrina ir formatuoja SD, SDHC, SDXC ir SDUC korteles.

Greičių tipai

SD kortelės greitis paprastai vertinamas pagal nuoseklų skaitymo arba rašymo greitį. Nuoseklus našumo aspektas yra svarbiausias norint saugoti ir gauti didelius failus (palyginti su blokų dydžiais, esančiais „flash“ atmintyje), pvz., vaizdus ir daugialypės terpės. Mažiems duomenims (pvz., failų pavadinimams, dydžiams ir laiko žymoms) taikomas daug mažesnis atsitiktinės prieigos greičio apribojimas, o tai kai kuriais atvejais gali būti ribojantis veiksnys.

Ankstyvosiose SD kortelėse keli kortelių gamintojai nurodė greitį kaip „kartų“ („×“) įvertinimą, kuris palygino vidutinį duomenų skaitymo greitį su originalaus CD-ROM įrenginio greičiu. Tai buvo pakeista greičio klasės įvertinimu, kuris garantuoja minimalų duomenų įrašymo į kortelę greitį.

Naujesnės SD kortelių šeimos pagerina kortelės greitį padidindamos magistralės greitį (duomenų perdavimo signalo dažnį, perkeliantį informaciją į kortelę ir iš jos). Nepriklausomai nuo magistralės greičio, kortelė gali signalizuoti pagrindiniam kompiuteriui, kad ji yra „užimta“, kol bus baigta skaitymo arba rašymo operacija. Didesnio greičio įvertinimo laikymasis garantuoja, kad kortelė apribos „užsiėmimo“ indikacijos naudojimą.

Įprastas greitis

SD kortelės skaitys ir rašys 12,5 MB/s greičiu.

High Speed

Didelės spartos režimas (25 MB/s) buvo pristatytas siekiant palaikyti skaitmeninius fotoaparatus su 1.10 specifikacijos versija.

Ultra High Speed (UHS)

Ultra High Speed (UHS) magistralė pasiekiama kai kuriose SDHC ir SDXC kortelėse. Nurodomi šie itin dideli greičiai:

UHS-I

Nurodyta SD versijoje 3.01.[87] Palaiko 100 MHz taktinį dažnį (keturis kartus didesnis už pradinį „numatytąjį greitį“), kuris keturių bitų perdavimo režimu galėtų perduoti 50 MB/s (SDR50). UHS-I kortelės, deklaruotos kaip UHS104 (SDR104), taip pat palaiko 208 MHz taktinį dažnį, kuris galėtų perduoti 104 MB/s. Dvigubos duomenų perdavimo spartos veikimas 50 MHz dažniu (DDR50) taip pat nurodytas 3.01 versijoje ir yra privalomas „microSDHC“ ir „microSDXC“ kortelėms, pažymėtoms UHS-I. Šiuo režimu keturi bitai perduodami, kai duomenų perdavimo dažnis pakyla, o dar keturi bitai, kai jis krenta, per kiekvieną pilną dažnio ciklą perduodamas visas baitas, todėl naudojant 50 MHz taktą galima perduoti 50 MB/s.

Yra patentuotas UHS-I plėtinys, visų pirma iš „SanDisk“, kuris dar labiau padidina perdavimo greitį iki 170 MB/s, vadinamas DDR208 (arba DDR200). Skirtingai nei UHS-II, jame nenaudojamos papildomos jungtys. Tai pasiekiama naudojant standartinio SDR104 režimo 208 MHz dažnį, tačiau naudojant DDR perkėlimus.Nuo to laiko šį plėtinį naudojo „Lexar“ savo 1066x serijai (160 MB/s), Kingston Canvas Go Plus (170 MB/s) ir „MyMemory PRO“ SD kortelei (180 MB/s).

UHS-II

Nurodyta 4.0 versijoje, toliau padidina duomenų perdavimo spartą iki teorinės didžiausios 156 MB/s (visas dvipusis) arba 312 MB/s (pusinis dvipusis), naudojant papildomą jungčių eilę (iš viso 17 kontaktų). viso dydžio ir 16 kontaktų mikro dydžio kortelėms). Nors pirmieji kompaktinių sistemų fotoaparatai buvo pradėti įgyvendinti praėjus trejiems metams po specifikacijos (2014 m.), prireikė dar daug metų, kol UHS-II buvo įdiegtas reguliariai. 2021 m. pradžioje buvo daugiau nei 50 DSLR ir kompaktinės sistemos fotoaparatų, naudojančių UHS-II.

UHS-III

6.0 versija, išleista 2017 m. vasario mėn., papildė standartą dviguba perdavimo sparta. FD312 užtikrina 312 MB/s, o FD624 padvigubina. Abu yra dvipusiai. Fizinė sąsaja ir jungties išdėstymas yra tokios pačios kaip ir UHS-II, išlaikant atgalinį suderinamumą.

UHS atitinkančiose kortelėse šalia SD kortelės logotipo rodomi romėniški skaitmenys „I“, „II“ arba „III“ ir apie šią galimybę pranešama įrenginiui. Naudojant UHS-I reikia, kad įrenginys lieptų kortelei sumažinti įtampą nuo 3,3 volto iki 1,8 volto per I/O sąsajos jungtis ir pasirinkti keturių bitų perdavimo režimą, o UHS-II reikia 0,4 volto.

Didesni greičio rodikliai pasiekiami naudojant dviejų juostų žemos įtampos (0,4 V pp) diferencialinę sąsają. Kiekviena juosta gali perduoti iki 156 MB/s. Viso dvipusio ryšio režimu viena juosta naudojama siuntimui, o kita - priėmimui. Pusiau dvipusio režimo abi juostos naudojamos ta pačia duomenų perdavimo kryptimi, leidžiančia dvigubai padidinti duomenų perdavimo spartą tuo pačiu greičiu. UHS-II sąsaja leidžia ne tik padidinti duomenų perdavimo spartą, bet ir sumažinti sąsajos energijos suvartojimą, mažesnę įvesties/išvesties įtampą bei skleisti mažiau elektromagnetinių trukdžių (EMI).

SD Express

SD Express magistralė buvo išleista 2018 m. birželį su SD specifikacija 7.0. Ji naudoja vieną PCIe juostą, kad užtikrintų visišką dvipusį 985 MB/s perdavimo greitį. Pagalbinėse kortelėse taip pat turi būti įdiegtas NVM Express saugyklos prieigos protokolas. „Express“ magistralę galima įdiegti naudojant SDHC, SDXC ir SDUC korteles. Norint naudoti senas programas, SD Express kortelės taip pat turi palaikyti didelės spartos magistralę ir UHS-I magistralę. „Express“ magistralė iš naujo naudoja UHS-II kortelių jungčių išdėstymą ir pasilieka vietos papildomoms dviem jungtims, kurios gali būti panaudotos ateityje.

Kompiuteriai, kuriuose įdiegta 7.0 specifikacijų versija, leidžia SD kortelėms atlikti tiesioginę prieigą prie atminties, o tai žymiai padidina kompiuterio atakos riziką, kai susiduriama su kenkėjiškomis SD kortelėmis.

8.0 versija buvo paskelbta 2020 m. gegužės 19 d., palaikanti dvi PCIe juostas su papildoma kontaktų eile ir PCIe 4.0 perdavimo sparta, maksimaliam 3938 MB/s pralaidumui.

microSD Express

2019 m. vasario mėn. SD asociacija paskelbė apie „microSD Express“. „microSD Express“ kortelėse yra PCI Express ir NVMe sąsajos, kaip tai buvo 2018 m. birželio mėn. SD Express leidime, kartu su senąja „microSD“ sąsaja, užtikrinančia nuolatinį atgalinį suderinamumą. SDA taip pat išleido vaizdinius ženklus, žyminčius „microSD Express“ atminties korteles, kad būtų lengviau suderinti kortelę ir įrenginį ir įrenginys veiktų optimaliai.

Klasės

SD asociacija apibrėžia standartines SDHC/SDXC kortelių greičio klases, nurodant minimalų našumą (minimalų nuoseklųjį duomenų rašymo greitį). Tiek skaitymo, tiek rašymo greitis turi viršyti nurodytą reikšmę. Specifikacija apibrėžia šias klases pagal našumo kreives, kurios išreiškia šiuos minimalius skaitymo ir rašymo našumo lygius tuščioje kortelėje ir tinkamumą įvairioms programoms:

SD asociacija apibrėžia trijų tipų greičio klasės įvertinimus: pradinę greičio klasę, UHS greičio klasę ir vaizdo įrašo greičio klasę.

Standartinė greičio klasė

2, 4 ir 6 spartos klasės įvertinimai patvirtina, kad kortelė palaiko atitinkamą megabaitų skaičių per sekundę kaip mažiausią nuolatinį kortelės įrašymo greitį.

10 klasė patvirtina, kad kortelė palaiko 10 MB/s kaip mažiausią nefragmentuoto nuoseklaus rašymo greitį ir naudoja didelės spartos magistralės režimą. Įrenginys gali nuskaityti kortelės greičio klasę ir įspėti vartotoją, jei kortelė praneša apie greičio klasę, kuri yra mažesnė už programos minimalų poreikį. Palyginimui, senesnis „×“ įvertinimas matavo didžiausią greitį idealiomis sąlygomis ir buvo neaišku, ar tai yra skaitymo, ar rašymo greitis.

Greičio klasės grafinis simbolis turi skaičių, su prierašu „C“ (C2, C4, C6 ir C10).

UHS greičio klasė

UHS-I ir UHS-II kortelėse galima naudoti UHS spartos klasės įvertinimą su dviem galimomis klasėmis: 1 klasė, kad minimalus įrašymo našumas būtų bent 10 MB/s ("U1" simbolis su skaičiumi 1 "U" viduje) ir 3 klasė - minimalus. 30 MB/s rašymo našumas („U3“ simbolis su 3 „U“ viduje), skirtas įrašyti 4K vaizdo įrašą. Iki 2013 m. lapkričio mėn. įvertinimas buvo žymimas UHS greičio laipsniu ir jame buvo 0 (be simbolio) ir 1 (simbolis U1). Gamintojai taip pat gali rodyti standartinius greičio klasės simbolius (C2, C4, C6 ir C10) šalia UHS greičio klasės arba vietoje jos.

UHS atminties kortelės geriausiai veikia su UHS įrenginiais. Šis derinys leidžia vartotojui įrašyti HD raiškos vaizdo įrašus su bejuostėmis vaizdo kameromis, atliekant kitas funkcijas. Jis taip pat tinka transliuoti realiuoju laiku ir fiksuoti didelius HD vaizdo įrašus.

Video greičio klasė

Vaizdo įrašo greičio klasė apibrėžia UHS kortelių reikalavimų rinkinį, kad jie atitiktų šiuolaikinę MLC NAND „flash“ atmintį ir palaiko progresyvų 4K ir 8K vaizdo įrašą, kurio minimalus nuoseklaus rašymo greitis yra 6–90 MB/s. Grafiniuose simboliuose naudojama stilizuota „V“, po kurios eina skaičius, nurodantis rašymo greitį (t. y. V6, V10, V30, V60 ir V90).

Klasių ir greičių lentelė

SD kortelės greičio klasės įvertinimų palyginimas
Minimalus nuoseklaus rašymo greitis		Greičio klasė			Vaizdo įrašo formatas
Minimalus nuoseklaus rašymo greitis	Teorinė maks. bitų sparta	Greičio klasė	UHS greičio klasė	Vaizdo įrašo greičio klasė	SD	HD / Full HD	4K	8K
2 MB/s	15 Mbit/s	Class 2 (C2)	N/A	N/A	Yes	No	No	No
4 MB/s	30 Mbit/s	Class 4 (C4)		N/A		Yes	No
6 MB/s	45 Mbit/s	Class 6 (C6)		Class 6 (V6)			Yes
10 MB/s	75 Mbit/s	Class 10 (C10)	Class 1 (U1)	Class 10 (V10)
30 MB/s	220 Mbit/s		Class 3 (U3)	Class 30 (V30)				Yes
60 MB/s	460 Mbit/s			Class 60 (V60)
90 MB/s	700 Mbit/s			Class 90 (V90)