Secure Digital

Speichermedien
Allgemeines
Name	SecureDigital Memory Card
Abkürzung	SD Card
Ursprung
Erfindungsjahr	2001
Erfinder	SanDisk
Lesegeschwindigkeit	3,6 MByte/s
Schreibgeschwindigkeit	0,8 MByte/s
Daten
Größe SD (Volumen%)	32,0 mm × 24,0 mm × 2,1 mm (100 %)
Größe miniSD	20,0 mm × 21,5 mm × 1,4 mm (37 %)
Größe microSD	11,0 mm × 15,0 mm × 0,7 mm (7 %)
Speicherkapazität	SD: 8 MB bis 2 GB SDHC: 4 GB bis 32 GB SDXC: 32 GB (angekündigt[1]) bis max. 2 TB[2]
Schnellste Schreibgeschwindigkeit (2008)	30 MByte/s = 200 x (SanDisk Extreme® III High Performance Card)

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,^[3] 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^[4] und 64 GB angekündigt^[5] 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 Schiebeschalter für die Einstellung des Schreibschutzes. Dieser Schiebeschalter 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 Schreibschutzschalters, um beschädigte Karten wieder beschreibbar zu machen. Die Lesegeräte nutzen meist einen Metallabnehmer zur Statuserkennung, der durch ausreichend Widerstand 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)

Eine Erweiterung dieser Norm macht Speicherkapazitäten bis auf die maximale Kapazität von 32 GB unter der Bezeichnung SDHC (SD High Capacity) möglich. Das theoretische Limit liegt nach Spezifikation bei 2 TB. 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.

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).

SDHC-Karte 4 GB Class 4

SDHC-Karte 8 GB Class 6

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.

SDHC-Karten sind in der Regel mit dem Dateisystem FAT32 formatiert, deshalb sind sie mit älteren Kameras die lediglich das FAT16-Format verstehen, welches bei SD-1.x-Karten Standard war, nicht kompatibel. Es ist jedoch möglich, SDHC-Karten mit FAT16 zu formatieren, was allerdings die nutzbare Kapazität auf 2 GB beschränkt.

SDXC

Auf der Consumer Electronics Show 2009 kündigte die SD Card Association den Nachfolger von SDHC an.^[6] 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.

Da die genauen Spezifikationen erst im Laufe des 1. Quartals 2009 veröffentlicht werden, 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.^[7] Allerdings gibt es derzeit keine Geräte, die damit kompatibel sind.

Bauformen

miniSD

Logo der Mini-SD-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 16 GB angeboten.

microSD

→ siehe Hauptartikel microSD

• Die microSD-Karte (ehemals unter dem Namen TransFlash bekannt) ist nochmals kleiner als die miniSD. Sie hat mit 11 mm × 15 mm × 1,0 mm^[8] gerade die Größe eines Fingernagels und ist 2005 die kleinste Flash-RAM-Speicherkarte der Welt. microSD-Karten werden derzeit mit einer Speicherkapazität bis 16 GB angeboten.

• Sowohl miniSD als auch microSD lassen sich per Adapter auf SD-Kartenformat bringen. Eine microSD-Karte kann zudem auch per Adapter auf miniSD-Format gebracht werden.

Spezielles

• 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.

Bilder verfügbarer SD-Varianten

MiniSD-Karte mit Adapter	Micro-SD-Karte mit Adapter	SD-Karten mit USB-Anschluss und Abdeckung	SD-Karte mit USB-Anschluss und ohne Abdeckung
SDIO-Kamera	SD-Karte mit 4 GB, in dieser Kapazität nicht standardkonform	Größenvergleich	Größenvergleich der Platine

Übertragungsgeschwindigkeit

SD-Platine mit 2 Speicher-Bänken

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 und mehr 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. Eine zu geringe Schreibgeschwindigkeit von Speicherkarten kann die Leistungsfähigkeit bei Geräten, mit einem schnell zu bearbeiteten hohen Datenvolumen, begrenzen. Bei digitalen Kameras kann z.B. die maximale Bildwiederholungsfolge unter der Herstellerangabe liegen.

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 MB/s verlangen.

Anzahl maximaler Schreibvorgänge

USB-Kartenleser für SD- und MMC-Karten

Aufgrund seiner Technologie 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, so dass z. B. das häufige Schreiben von Dateisystemtabellen nicht immer auf denselben Sektoren 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 rechnerische Lebensdauer beträgt bei SLC-NAND-Chips 1.000.000 Zugriffe, beim Einsatz von MLC-NAND-Chips 100.000 Schreibvorgänge (Lesezugriffe sind bei Flash-Speichern unbegrenzt möglich). In der Praxis weicht die erreichbare Lebensdauer allerdings davon ab.

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.

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 aufgrund 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-fähige Slots (SD Input/Output) ermöglichen es auch, über diesen Slot andere Geräte anzuschließen (z. B. Radio, Kamera, W-LAN, etc.).

Weblinks

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

Quellen

1. ↑ Pretec kündigt 32GB SDXC an
2. ↑ Artikel zu SDXC-Karten von mobile2day.de
3. ↑ PDF: SD CPRM White Paper
4. ↑ SDHC-Karten speichern 32 GByte
5. ↑ Panasonic kündigt 64 GB große SDXC-Karte an
6. ↑ PDF: Ankündigung SDXC
7. ↑ dpreview: Pretec introduces world's first SDXC card (englisch)
8. ↑ http://www.sdcard.org/developers/tech/microsd/

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