SD Card / SDHC / SDXC
SecureDigital Memory Card
Die SecureDigital Memory Card, kurz SD-Card, ist eine Speicherkarte, die ursprünglich als Wechselspeicher für Media-Player und digitale Kameras entwickelt wurde. Später gab es Smartphones und andere digitale Geräte, deren Speicher man mit MicroSD-Speicherkarten erweitern konnte, wofür die kleinere Bauform immer noch verwendet wird.
Die SD-Card ist eine abwärtskompatible Weiterentwicklung der MultiMediaCard (MMC). Die Maße der SD-Card entsprechen der MMC und das Protokoll ist eng verwandt. Sie ist im Vergleich zur MMC robuster gebaut und soll die Rechte der Musikindustrie besser schützen. Daher auch der Name Secure Digital. Allerdings hat das integrierte DRM (Digital Rights Management) in der Praxis keine Bedeutung. Diese Funktionen lassen sich nur mit speziellen Playern und Software nutzen. Im Speichermodus macht sich das DRM nicht bemerkbar.
An der linken Seite der SD-Card befindet sich ein kleiner Schiebeschalter, mit dem sich der Schreibschutz ein- und ausschalten lässt.
Die Übertragungsrate der Schnittstelle auf der Rückseite hängt von den Fähigkeiten der Speicherkarte und des Controllers im Endgerät ab. Neben den normalen SD-Cards gibt es SDHC- und SDXC-Speicherkarten mit mehr Speicherplatz und schnellerer Geschwindigkeit. Hier garantieren sogenannte "Speed Classes" bestimmte Mindesttransferraten, was für professionelle Anwendungen wichtig ist.
Im professionellen Umfeld der Digitalkameras soll die SD-Express-Card der überlegeneren CFexpress-Speicherkarte Konkurrenz machen. Allerdings ist die SD-Express weniger verbreitet.
Kapazitätsklassen: SD / SDHC / SDXC
| Bezeichnung | Abkürzung | Breite | Länge | Höhe | Kapazität |
|---|---|---|---|---|---|
| SecureDigital Memory Card | SD | 24 mm | 32 mm | 2,1 mm | bis 2 GByte |
| SecureDigital High Capacity | SDHC | 24 mm | 32 mm | 2,1 mm | bis 32 GByte |
| SecureDigital Extended Capacity | SDXC | 24 mm | 32 mm | 2,1 mm | bis 2 TByte |
| miniSD (veraltet) | miniSD | 20 mm | 21,5 mm | 1,4 mm | bis 2 GByte |
| miniSDHC (veraltet) | miniSDHC | 20 mm | 21,5 mm | 1,4 mm | bis 8 GByte |
| microSD | microSD | 11 mm | 15 mm | 1 mm | bis 2 GByte |
| microSDHC | microSDHC | 11 mm | 15 mm | 1 mm | bis 16 GByte |
| microSDXC | microSDXC | 11 mm | 15 mm | 1 mm | bis 256 GByte |
- SDXC (SD eXtended Capacity): maximale Speicherkapazität von 2 TByte
- SDUC (SD Ultra Capacity): maximale Speicherkapazität von 128 TByte
SDHC - SD High Capacity
Die ersten SD-Speicherkarten waren auf eine Speicherkapazität von 512 MByte begrenzt. Die SDHC-Spezifikationen erweitert die Kapazität von SD-Karten ab 1 GByte bis 32 GByte. Dabei können sie mit dem FAT32-Dateisystem formatiert werden. Zusätzlich wurde eine Geschwindigkeitsklassifizierung eingeführt.
Außerdem gibt es optionale Erweiterungen für verschiedene Anwendungen.
- Mit SD-Audio ist der Transfer von Musikdateien zwischen SD-fähigen Geräten möglich.
- Der CPRM-Kopierschutz ist in die Karte integriert.
- Mit SD-Video ist die Übertragung für Videodaten optimiert.
- Mit SD-Binding ist es möglich, Inhalte an Geräte zu koppeln.
SDXC - SD Extended Capacity
Auf gewöhnlichen SD-Karten können maximal 2 GByte und auf SDHC-Karten maximal 32 GByte gespeichert werden. Aus diesem Grund wurden SDXC-Speicherkarten mit einer Speicherkapazität von 64 GByte bis 2 TByte entwickelt.
SDXC-Speicherkarten sind mit ihren Vorgängern elektrisch und physikalisch kompatibel, funktionieren aber wegen des unterschiedlichen Dateisystems (exFAT von Microsoft) nicht in älteren Geräten.
UHS-I - Ultra-Highspeed-Interface I
Mit der SDXC-Spezifikation SD Version 3.0 wurde ein Ultra-Highspeed-Transfermodus (UHS-I) eingeführt, der die Geschwindigkeit auf 50 MByte/s (UHS50) für MicroSD-Karten bzw. 104 MByte/s (UHS104) für normale SD-Karten steigert. SD-Karten mit einer UHS-Speed-Class-I ermöglichen die ruckelfreie Videoaufzeichnung von Full-HD- oder 3D-Videos.
Ohne UHS-Unterstützung funktionieren die Karten auch, aber dann nur mit herkömmlicher Geschwindigkeit. In Geräten, die SDXC bzw. UHS-I nicht kennen, arbeiten die SD-Karten nur mit der Klasse-10-Geschwindigkeit.
Allerdings gilt UHS-I als der Mindeststandard für Kameras, Kartenleser und SD-Karten.
UHS-II - Ultra-Highspeed-Interface II
Die SD-Spezifikation 4.0 orientiert sich an den Standards der Mobile Industry Processor Interface Alliance (MIPI). Diese Schnittstellen finden sich in Systems-on-Chip für Smartphones und Digitalkameras. Die UHS-II-Schnittstelle kann man mit MIPI M-Phy vergleichen, was für beide Übertragungsrichtungen je ein differentielles Leitungspaar hat. Dafür hat UHS-II vier zusätzliche Kontakte, die von 4 weiteren Kontakten für die Energieversorgung umgeben sind. Eine UHS-II-SD-Karte hat also insgesamt 8 zusätzliche Kontakte.
UHS-II-Speicherkarten haben ein Geschwindigkeit von bis zu 312 MByte/s und funktionieren prinzipiell auch in älteren Geräten. Aber dann nur mit reduzierter Geschwindigkeit.
Mit SD-Karten mit der UHS-Speed-Class-II ist es möglich, Aufzeichnungen von 4K-Filmen im Raw-Format zu speichern. Diese Karten werden aber nur von besseren bzw. professionellen Kameras unterstützt.
UHS-III - Ultra-Highspeed-Interface III
SD-Karten mit der UHS-Speed-Class-III haben ebenfalls die zusätzlichen 8 Kontakte, wobei die Geschwindigkeit auf bis zu 624 MByte/s gesteigert wurde. Obwohl diese Erweiterung aus dem Jahr 2017 stammt finden sich so gut wie keine Hersteller, die es in ihren Produkten unterstützen.
SD Express
Version 7 des SD-Standards alias SD Express nutzt PCI Express (PCIe) als Schnittstelle. Die Signale werden über die zweite Pin-Reihe übertragen, die mit UHS-II eingeführt wurde. Als Protokoll kommt wie bei schnellen SSDs NVMe 1.3 zum Einsatz.
Diese Speicherkarten erreichen mit PCI Express 3.0 x1 theoretisch bis zu 1 GByte/s beim Lesen und 500 MByte/s beim Schreiben. Nach einem Update auf PCI Express 4.0 x2 knapp 4 GByte/s beim Lesen.
SD-Express-Karten sind abwärtskompatibel zu älteren Standards. Sie lassen sich also auch in älteren Lesegeräten und Smartphones betreiben. Aber dann erreicht man mit einer SD-Express-Karte vielleicht nur maximal 104 MByte/s von UHS-I.
Speicherkarten-Geschwindigkeitsklassen
Die Transferraten und Zugriffszeiten werden in Geschwindigkeitsklassen (Speed Class) eingeteilt und beziehen sich auf eine minimale kontinuierliche Datenübertragung.
- Speed Class: Diese alten Klassen werden in Megabyte pro Sekunde (MByte/s) angegeben. Zum Beispiel garantiert die Speed Class 10 mindestens 10 MByte/s. Man erkennt sie auf der Karte an der 10 in einem C-Symbol.
- UHS Speed Class: Neuere Karten werden meistens in UHS-Speed-Klassen eingeordnet und mit einem U gekennzeichnet. U1 entspricht mindestens 10 MByte/s (genau wie C10). Die Angabe U3 garantiert mindestens 30 MByte/s.
- Video Speed Class: Außerdem gibt es die Video-Speed-Klassen, die mit einem V gekennzeichnet ist. Die Werte und Kennzeichnungen sind identisch mit der C-Klasse. Der höchste Wert mit 90 MByte/s ist mit V90 gekennzeichnet.
- App Speed Class: Wichtig für Smartphones und Tablets ist die sogenannte App-Performance-Klasse, die mit A gekennzeichnet ist. Sie gibt an, wie schnell Apps Daten von der Karte lesen und auf sie schreiben können. Karten, die mit A1 oder A2 gekennzeichnet sind, garantieren zum Beispiel einen schnellen Start der Apps von der Speicherkarte. Eine Karte mit dem A1-Logo ermöglicht mindestens 1.500 IOPS beim Lesen mit wahlfreiem Zugriff und mindestens 500 IOPS beim Schreiben. Bei A2 liegen diese Werte bei 4.000 beziehungsweise 2.000 IOPS.
| minimale Schreibgeschwindigkeit |
Speed Class | UHS Speed Class | Video Speed Class |
|---|---|---|---|
| 2 MByte/s | 2 | ||
| 4 MByte/s | 4 | ||
| 6 MByte/s | 6 | V6 | |
| 10 MByte/s | 10 | 1 | V10 |
| 30 MByte/s | 3 | V30 | |
| 60 MByte/s | V60 | ||
| 90 MByte/s | V90 |
Schnittstellen-Geschwindigkeitsklassen
Zusätzlich gibt es noch drei Geschwindigkeitsklassen für das UHS-Verbindungssystem, die in römischen Ziffern auf der Karte angezeigt werden: I, II oder III. Auch hier gilt: Je höher, desto schneller. Am weitesten verbreitet sind Karten mit UHS-I. UHS-II-Karten sind schneller, aber auch deutlich teurer. UHS-III-Karten gibt es praktisch nicht.
| Schnittstelle | Geschwindigkeit | Version |
|---|---|---|
| Normal Speed | 12,5 MByte/s | 1.01 |
| High Speed | 25 MByte/s | 2.00 |
| UHS-I | 50 MByte/s 104 MByte/s |
3.01 |
| UHS-II | 156 MByte/s 312 MByte/s |
4.00 |
| UHS-III | 624 MBit/s |
Bauform: miniSD / miniSDHC (veraltet)
Die MiniSD-Card ist eine verkleinerte SD-Card, die speziell für Mobilfunktelefone (Handys) entwickelt wurde. Dieses Speicherkarten-Format ist elektrisch vollständig zu den SD-Cards kompatibel. Sicherheitsfunktionen und Schnittstelle sind identisch. Mit einem Adapter können MiniSD-Karten in einem SD-kompatiblen Gerät genutzt werden.
Die MiniSD-Speicherkarte wird nicht mehr weiterentwickelt. An ihre Stelle tritt die microSD-Karte, die sich auch mit einem Adapter in einem normalen SD-Steckplatz verwenden lässt.
Bauform: microSD / microSDHC / microSDXC (T-Flash)
MicroSD wurde ursprünglich von SanDisk mit der Bezeichnung T-Flash, später TransFlash, entwickelt. Als im Juli 2005 die SD Card Association (SDA) dieses Speicherkarten-Format unter seine Aufsicht stellte, wurde es in MicroSD umbenannt. Im asiatischen Raum ist die Bezeichnung T-Flash immer noch üblich.
MicroSD ist ein Speicherkarten-Format für Mobilfunktelefone. Die Hersteller können ihre Geräte mit wechselbaren Speicherkarten ausstatten ohne die Größe der Geräte wesentlich verändern zu müssen.
Mit einem entsprechenden Adapter sind MicroSD-Karten auch als SD-Karten nutzbar. Aufgrund ihres geringen Preises lohnt es sich MicroSD-Speicherkarten mit SD-Card-Adapter zu kaufen und als SD-Card zu verwenden.
In der selben Größe gibt es auch MicroSDHC- und MicroSDXC-Speicherkarten mit deutlich mehr Speicherkapazität und höherer Geschwindigkeit. Sie sind physikalisch und elektrisch kompatibel.
SDIO - SecureDigital Input Output
Die ursprünglichen SD-Cards hatten einen Input/Output-Modus der von der MultiMediaCard (MMC) übernommen wurde und in Produktbeschreibungen als SDIO zu finden war. Für SDIO gab es Module für Bluetooth und WLAN, was nicht mehr gebraucht wird.
Übersicht: Speicherkarten
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