Benutzer:DjayK/SD Memory Card

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Speichermedium SecureDigital Memory Card (SD Card)
Logo der SD-Karte
Allgemeines
Typ	Halbleiterspeicher
Kapazität	SD: 8 MB bis 2 GB SDHC: 4 GB bis 32 GB SDXC: 32 GB bis max. 2 TB
Größe	SD: 32,0 × 24,0 × 2,1 mm miniSD: 20,0 × 21,5 × 1,4 mm microSD: 11,0 × 15,0 × 0,7 mm
Schreib- geschwindigkeit	30 MB/s = 200 x (2008: SanDisk Extreme III High Performance Card)
Gebrauch	mobile Geräte: Digitalkameras, MP3-Player
Ursprung
Entwickler	SanDisk
Vorstellung	2001
Vorgänger	Multimedia Card

Übersicht über SD-Speicherkarten

Eine SD Memory Card (Kurzform für Secure Digital Memory Card; deutsch Sichere digitale Speicherkarte) ist ein digitales Speichermedium, das nach dem Prinzip der Flash-Speicherung arbeitet.

Die SD-Karte wurde im Jahr 2001 von SanDisk auf Basis des älteren MMC-Standards entwickelt. Der Name Secure Digital leitet sich von zusätzlichen Hardware-Funktionen für das Digital Rights Management (DRM) ab. Mittels eines im geschützten Speicherbereich abgelegten Schlüssels soll die Karte das unrechtmäßige Abspielen geschützter Mediendateien verhindern. Die Verschlüsselung erfolgt nach dem CPRM-Verfahren des 4C Konsortiums, die auch in ähnlicher Weise (CPPM) bei der DVD-Audio benutzt wird. Die genaue Spezifikation steht unter Verschluss und kann nur von den zahlenden Lizenznehmern der SD Card Association eingesehen werden.

Aufbau der Karte

Die Speicherkarte besitzt einen integrierten „Controller“. Sie ist 32 mm × 24 mm × 2,1 mm groß und hatte zu Beginn eine Kapazität von 8 Megabyte. Nachfolgende Karten verdoppelten den Speicherplatz jeweils (16, 32, … MB), so dass heute Kapazitäten von 32 Gigabyte verfügbar und 64 GB angekündigt sind. Ausnahmen in diesem Schema sind 6 GB und 12 GB fassende Karten, die derzeit (Stand April 2009) nur von Panasonic hergestellt werden.

Platine einer SD-Speicherkarte

An der Seite einer SD-Karte befindet sich ein kleiner Schieber für die Einstellung des Schreibschutzes. Dieser Schieber ist jedoch kein Schutzmechanismus auf der Karte selbst, sondern wird nur vom Kartenhalter erkannt und per Geräte-Software ausgewertet. Meist bedarf es lediglich einer ausreichend festen Schicht Klebeband anstelle des Schreibschutzschiebers, um beschädigte Karten wieder beschreibbar zu machen. Die Lesegeräte nutzen meist einen Metallabnehmer zur Statuserkennung, der durch ausreichend Kraft an der Position „beschreibbar“ heruntergedrückt werden muss.

Die Norm für SD-Karten definiert nur eine Kartenkapazität bis maximal 1 GB (SD 1.0) und 2 GB (SD 1.1). Karten mit einer Kapazität von 4 GB, die als SD-Karten (nicht SDHC) verkauft werden, entsprechen nicht den Spezifikationen und führen vor allem in etwas älteren Geräten manchmal zu Problemen, außerdem funktionieren sie in einigen SDHC-Geräten (z. B. einigen Lumix-Modellen von Panasonic) nicht. Geräte, die nur SD 1.0 unterstützen (ältere Kartenleser und oft auch neuere interne von Notebooks) lesen 2-GB-Karten manchmal, verursachen aber diverse Fehler im Speicherbereich über 1 GB, z. B. Schreibfehler. Oft wird die Karte auch einfach nur als 1 GB angezeigt und partitioniert.

SDHC (SD 2.0)

Logo der SD-HC-Karte

Eine Erweiterung dieser Norm macht Speicherkapazitäten bis auf die maximale Kapazität von 32 GB unter der Bezeichnung SDHC (SD High Capacity) möglich. Die theoretische Grenze liegt nach Spezifikation bei 32 GB. Zu beachten ist, dass SDHC-Karten nur mit Geräten funktionieren, welche die SD-Spezifikation Version 2.0 implementiert haben. Da das selten auf den Geräten vermerkt ist, sollte man das Zusammenspiel von Karte und Lesegerät vor dem Kauf testen. Die Abmessungen entsprechen denen von SD-Karten.

Datei:SDHC Card.jpg

SDHC-Karte 8 GB Class 6

Darüber hinaus legt die SDHC-Spezifikation Leistungsklassen fest, die gesicherte Mindestübertragungsraten für die Aufzeichnung von MPEG-Datenströmen festschreiben: Bei Karten der Klasse 2 sind es 2 MByte/s, bei Klasse 4 sind es 4 MByte/s und bei Klasse 6 mindestens 6 MByte/s. AVC-HD-Kameras benötigen meist mindestens 1 MB/s, die Panasonic HDC-SD1 z. B. 13 MBit/s, also 1,6 MB/s, womit also Klasse 2 ausreichend wäre. Höhere Datenraten sind vorteilhaft für die Serienbildaufnahme von Digitalkameras und die Übertragung zum PC. Die bisherigen SD-Spezifikationen sahen einen solchen für alle Hersteller allgemein verbindlichen Standard für Transferraten nicht vor. Nach diesem Schema sind die Klassen auf den SDHC-Speicherkarten mindestens mit einer der Zahlen 2, 4 oder 6 innerhalb eines nach rechts offenen Kreises bedruckt (siehe Fotos).

Im August 2006 kam die erste 4-GB-SDHC-Speicherkarte auf den Markt, Anfang 2008 folgte die weltweit erste Klasse-6-Karte mit 32 GB.

Da primär für den Gebrauch in Digitalkameras bestimmt, sind SDHC-Karten in der Regel mit dem Dateisystem FAT32 formatiert. Deshalb sind sie mit älteren Kameras, die lediglich das (bei SD-1.x-Karten übliche) FAT16-Format verstehen, nicht kompatibel. Für die Nutzung in älteren Kameras ist es möglich, SDHC-Karten mit FAT16 zu formatieren, was allerdings die nutzbare Kapazität auf 2 GB beschränkt. Prinzipiell sind SD-Karten (und somit auch SDHC-Karten) nicht auf das FAT-Dateisystem beschränkt. Es ist durchaus kein Problem, sie mit UFS, ZFS, ext3, NTFS o. ä. zu verwenden, was diese Medien wegen ihrer Größe als Ersatz für USB-Sticks interessant macht. Zu beachten ist dabei jedoch, dass sie dann in der Regel in Digitalkameras nicht angesprochen werden können und ein Kartenfehler gemeldet wird.

SDXC (SD 3.0)

Logo der SD-HC-Karte

SDXC-Karte

Auf der Consumer Electronics Show 2009 kündigte die SD Card Association den Nachfolger von SDHC an. Die SDXC (SD eXtended Capacity) genannten Karten fassen nun laut Norm bis zu 2 TB (2.048 GB) und heben daher die künstliche Begrenzung von 32 GB bei SDHC auf. Die Einteilung in Leistungsklassen wird beibehalten und erstreckt sich nun auf 104 MB/s, mit Plänen bis hin zu 300 MB/s. Als Dateisystem kommt das auf Flashspeicher optimierte exFAT von Microsoft zum Einsatz; andere Dateisysteme wie FAT32 sind aber auch möglich, um die Kompatibilität zu älteren Geräten zu gewährleisten. exFAT-Karten sind nicht kompatibel mit SDHC-oder SD-Kartenlesern beziehungsweise -Hosts, zudem übersteigen die Transferraten die Möglichkeiten des USB 2.0 Standards, so dass es sinnvoll ist, zukünftige Geräte mit USB 3.0 auszurüsten.

Da die genauen Spezifikationen erst im Laufe des 1. Quartals 2009 veröffentlicht wurden, ist vorerst mit keinen SDXC-Karten im Handel zu rechnen. Ankündigungen seitens der Hersteller bestehen aber bereits.

Unabhängig davon wurde von Pretec am 6. März 2009 die erste SDXC-Speicherkarte mit einer Speicherkapazität von 32 GB und einer Schreib- und Lesegeschwindigkeit von 50 MB/s vorgestellt. Allerdings gibt es derzeit keine Geräte, die damit kompatibel sind.

Bauformen

miniSD

Logo der miniSD-Karte

Für kleine Geräte wurde die miniSD entwickelt. Sie ist mit 20 mm × 21,5 mm × 1,4 mm etwa halb so groß wie die SD-Card. Mit Hilfe eines häufig beim Kauf mitgelieferten Adapters passt sie in jeden normalen SD-Slot. Diese kleinen Karten werden derzeit mit einer Speicherkapazität von 32 MB bis 2 GB angeboten. Die Erweiterung miniSDHC (High Capacity) kann eine maximale Kapazität von 32 GB besitzen.

Eigenschaften

Die miniSD-Karte wurde 2003 von der SD-Association als eine kleinere Variante der SD-Karte vorgestellt. Sie wurde speziell für den Einsatz in Mobiltelefonen entwickelt. Die Karte wird, unter verschiedenen Namen, von mehreren Herstellern produziert, diese sind jedoch untereinander kompartibel. Die miniSD ist etwa halb so groß wie die SD-Karte und lässt sich mit Hilfe eines, häufig beim Kauf mitgelieferten, Adapters in jeden normalen SD-Slot verwenden.

Die miniSD-Karte wird oft mit der microSD-Karte verwechselt, es existieren aber gravierende Unterschiede. Die mircoSD ist viel kleiner, lässt sich aber per mechanischen Adapter als eine miniSD verwenden.

microSD

Logo der microSD-Karte

microSD (früher TransFlash) ist ein sehr kompaktes Flash-Speicherkartenformat das elektrisch mit SD Memory Card identisch ist. Die Erweiterung microSDHC (High Capacity) definiert Kapazitäten von bis zu 32 GB. Derzeit wird die microSDXC (eXtended Capacity) entwickelt, sie soll eine maximale Kapazität von 2 TB mit sich bringen.

Eigenschaften

microSD-Karten sind mit den Abmessungen 11 mm × 15 mm × 0,7 mm (kaum größer als ein Fingernagel) sehr kompakt und leicht (0,4 g). Das 16-GB-Modell hält mit 139 GB/cm³ den Rekord an Speicherdichte.

Das microSD-Format wurde ursprünglich von der Firma SanDisk unter der Bezeichnung T-Flash, dann TransFlash, entwickelt. Bei der Annahme durch die SD Card Association (SDA), einer Vereinigung der Firmen Panasonic (Matsushita), SanDisk und Toshiba, wurde es schließlich im Juli 2005 in microSD umbenannt.

Da microSD-Karten im Wesentlichen SD-Speicherkarten mit verkleinertem Gehäuse sind, gelten für sie dieselben elektrischen Spezifikationen. So existieren analog zu SDHC- auch microSDHC-Karten mit Kapazitäten ab 4 GB aufwärts und der Einteilung in Geschwindigkeitsklassen.

Anschlussbelegung

Bei der MicroSD-Karte wird ein Masseanschluss gegenüber der normalen SD-Karte eingespart.

SD Mode

Pin	Abkürzung	Funktion
1	Dat2	Datenleitung Bit 2
2	Dat3	Card Detect/Datenleitung Bit 3
3	CMD	Command Line
4	Vdd	Spannungsversorgung 2.7V - 3.6V
5	Clk	Takteingang (Clock)
6	GND	Signal Ground
7	Dat0	Datenleitung Bit 0
8	Dat1	Datenleitung Bit 1

SPI Mode

Pin	Abkürzung	Funktion
1	Unused	nicht verwendet
2	CS	Chip Select (SPI-SS Slave Select)
3	DataIn	Daten Eingang (SPI-MOSI Data Input)
4	Vdd	Spannungsversorgung 2.7V - 3.6V
5	Clk	Takteingang (Clock)
6	GND	Signal Ground
7	DataOut	Daten Ausgang (SPI-MISO Data Output)
8	Unused	nicht verwendet

Zusatzfunktionen

In Speicherkarten eingebaute Smartcards ermöglichen eine breite Anwendbarkeit sowohl in PCs als auch Mobiltelefonen. Ohne Zusatzausrüstung wie z.B. Smartcardleser lassen sich auch (kontaktlos per NFC-Schnittstelle) in mobilen Endgeräten Dienste wie sichere Emailkommunikation oder mobiles Bezahlen nutzen.

Spezielles

SD-Karten mit USB-Anschluss

• Seit Januar 2005 gibt es spezielle SD-Karten, die über einen integrierten USB-Anschluss verfügen und somit auch ohne Adapter oder Speicherkartenlesegerät an eine USB-Buchse des Typs A angeschlossen werden können. Der USB-Anschluss ist meistens durch eine Abdeckung verdeckt, die entweder weggeklappt oder abgezogen werden kann.
• Seit Mitte 2008 gibt es SD-Karten mit einer integrierten WLAN-Funktion. Je nach Karten-Typ werden PC-Synchronisation, Internet-Upload bzw. Abspeichern geografischer Daten über Hotspots oder Wireless Access Points ermöglicht. Sie besitzen den gleichen Formfaktor wie SD-Karten und passen somit in die meisten Kamera-Modelle. Zum Teil speichern sie auch automatisch die Geokoordinaten des verfügbaren Hotspots in die EXIF-Daten der Bilder.

Übertragungsgeschwindigkeit

SD-Platine mit zwei Speicherbänken

Lag anfangs die Übertragungsgeschwindigkeit bei ca. 3,6 MB/s (lesen) und 0,8 MB/s (schreiben), so erreichen selbst preiswerte Karten heute eine Schreibgeschwindigkeit bis zu 9 MB/s. Die sogenannten Highspeed-Karten erreichen mittlerweile bis zu 20 MB/s beim Schreiben.

Eine Möglichkeit, die Schreibgeschwindigkeit zu erhöhen, ist die Verwendung von zwei parallel angesprochenen Speicher-Bänken, wie hier nebenstehend am Beispiel einer 2-GB-Karte von extrememory, die in der aktuellen (2008) PERFORMANCE genannten Serie 15 MB/s betragen kann.

Die maximalen Werte schwanken jedoch stark und sind vom Hersteller und den zur Nutzung verwendeten Geräten abhängig. Die Übertragungsgeschwindigkeit wird meist nicht direkt angegeben, sondern als Faktor auf Basis der Lesegeschwindigkeit von CDs (= ca. 150 kB/s für die ursprünglichen single speed- oder 1x-Laufwerke). Diese Schreibweise hat sich, ausgehend von CD-Brennern, auch für andere beschreibbare Speichermedien verbreitet. Beispiel: High Speed SD Card 50x = ca. 7,5 MB/s Schreibgeschwindigkeit. Es ist zu beachten, dass eine zu geringe Schreibgeschwindigkeit von Speicherkarten die Leistungsfähigkeit bei Geräten mit einem schnell zu bearbeiteten, hohen Datenvolumen störend begrenzen kann. Bei digitalen Kameras kann z. B. die maximale Bildwiederholungsfolge unter der Herstellerangabe liegen, und beim Aufnehmen von Videos kann unter Umständen die mögliche Auflösung beschränkt sein.

In der SD-2.00-Spezifikation sind drei sogenannte „Speed Classes“ definiert. Speed Class 2, 4 und 6, die jeweils Übertragungsgeschwindigkeiten von mindestens 2, 4 und 6 MBytes/s verlangen.

Maximale Anzahl der Schreibvorgänge

USB-Kartenleser für SD- und MMC-Karten

Aufgrund der verwendeten Speichertechnologie ist Flash-Speicher grundsätzlich nicht unbegrenzt oft beschreibbar. Allerdings besitzen alle Karten einen Algorithmus zur Defektstreuung, durch den eine wesentlich längere Nutzungszeit erreicht werden kann. Dabei werden Schreibzugriffe auf einen logischen Block des Mediums auf wechselnde physikalische Speicherbereiche umgelenkt (engl. „wear levelling“), so dass z. B. das häufige Schreiben von Dateisystemtabellen nicht immer auf denselben Speicherzellen stattfindet und diese frühzeitig unbrauchbar machen kann. Allerdings sind die verwendeten Verfahren in der Regel nicht offengelegt und auch selten auf den Produkten vermerkt, so dass es kaum eine Auswahlmöglichkeit nach Langlebigkeit gibt. Die geschätzte Lebensdauer wird bei SLC-NAND-Chips mit 1.000.000 Zugriffe, beim Einsatz von MLC-NAND-Chips mit 100.000 Schreibvorgänge angegeben. Nach Untersuchungen der Zeitschrift c't sind diese Zahlen aber irrelevant: In einem monatelangen Dauerversuch mit USB-Sticks gelang es nicht, auch nur einen Stick durch Schreiben immer des gleichen Sektors zu zerstören.

Lesezugriffe auf Flash-Speicher sind davon unabhängig unbegrenzt möglich.

Neben der Begrenzung durch Schreibvorgänge kann jede SD-Karte natürlich wie jedes andere technische Gerät auch kaputtgehen. Dazu zählen neben Ausfällen durch Alterung genauso elektrische Schäden (ESD, häufig fällt dann „nur“ der Kartencontroller aus, nicht die Flashspeicher selber) wie mechanische Schäden (Schäden durch Steckvorgänge, Schäden durch Verbiegungen der Karte, Auseinanderplatzen der Karte).

Nutzung

SD-Karten werden in vielen verschiedenen Geräten eingesetzt. Häufig kommen sie zur Aufnahme von Fotos in Digitalkameras, in MP3-Playern zur Wiedergabe von MP3-Dateien und in PDAs und Handys für unterschiedliche Anwendungsbereiche zum Einsatz. Mobile Navigationssysteme verwenden SD-Karten zum Abspeichern des Landkartenmaterials, ferner verwenden einige Handheld-Konsolen SD-Karten.

Micro-SD-Karte mit Adapter

Alle 3 SD-Kartenformate (SD, miniSD und microSD) sind teilweise untereinander kompartibel, dass heisst microSD-Karten können ebenso wie miniSD- oder SD-Karten und miniSD-Karten wie SD-Karten via mechanischem Adapter verwendet werden. Diese Adapter sind oft bereits im Lieferumfang enthalten.

Geräte mit SD-Steckplatz sind generell abwärtskompatibel zu MMC-Karten. So lassen sich MMCs meist auch in Geräten betreiben, die für die SD-Memory-Card ausgelegt sind. Allerdings können schnelle MMC-Karten in reinen SD-Lesern nicht mit voller Geschwindigkeit angesprochen werden; hierfür ist eine vollwertige MMC-Unterstützung nötig. Das Betreiben von SD-Karten in Geräten, die nur für MMC ausgelegt sind, ist hingegen nicht möglich. Um Fehlbenutzungen zu vermeiden, haben SD-Karten ein etwas dickeres Gehäuse als MMC-Karten. Daher passen SD-Karten wegen ihrer Dicke normalerweise nicht in MMC-Steckplätze.

Abgesehen von der Digitalfotografie mit hohen Auflösungen und schneller Bildfolge, oder der Aufnahme von Videos, ist für die meisten Geräte und Anwendungszwecke die Verwendung von High-Speed-SD-Karten nicht erforderlich.

SDIO-kompatible Steckplätze (SDIO steht für „SD Input/Output“) ermöglichen auch den Anschluss anderer Geräte (z. B. Radio, Kamera, W-LAN).

microSD-Karten werden aufgrund ihrer kleinen Abmessungen und ihres geringen Gewichts insbesondere in mobilen Endgeräten wie z. B. Mobiltelefonen verwendet. Mobiltelefonhersteller wie Asus, (ehemals) BenQ-Siemens, HTC, Kyocera, LG, Motorola, Nokia, Openmoko, Sagem, Samsung und Sony Ericsson (nur bei den Modellen K850i, X1, Satio, Aino, Yari und Naite. Alle anderen Modelle von Sony Ericsson verwenden ausschließlich den Memory Stick Micro (M2) oder Memory Stick Duo). GPS-Gerätehersteller wie Garmin, Hersteller von IP-Überwachungskameras wie Mobotix und vereinzelt auch MP3-Player-Hersteller setzen die microSD-Karte ein.

Weblinks

Commons: DjayK/SD Memory Card – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

• SD Card Association
• Speicherkarten: 24 SD-Modelle im Test
• Infos/Testberichte zur Lese- und Schreibgeschwindigkeit von Speicherkarten
• Performance Database von CF/SD für digitale Kameras