SD 7.0 Express

Dank einer neuen Schnittstelle können SD Express 7.0-Karten Daten schneller übertragen als ihre Vorgänger. Hier erfahren Sie, was sich geändert hat und wie sich dies auf die Leistung auswirkt.

Terminologie

SD Express 7.0 deckt zwei unterschiedliche, aber miteinander verbundene Konzepte ab. Um Verwirrung zu vermeiden, klären wir zunächst, wie sie zusammenpassen:

SD 7.0 ist eine Spezifikation für Sichere digitale Karten eingeführt im Jahr 2018. Es aktualisierte die bestehenden Spezifikationen und fügte zwei Hauptelemente hinzu.

Das erste Element, SD Express, ist eine neue Schnittstelle, die schnellere Datenübertragungen von und zu SD-Karten ermöglicht.

Das zweite Element, SDUC, ist eine neue Kartenklasse, die eine größere Kapazität ermöglicht.

Obwohl „SD Express 7.0“ nicht unbedingt ein offizieller Begriff ist, ist er dennoch nützlich. Es bezieht sich auf eine Karte oder ein Gerät, das die Express-Schnittstelle verwendet, aber für die SD 7.0-Spezifikation und nicht für spätere Spezifikationen wie 8.0, die im Jahr 2020 eingeführt wurden, ausgelegt ist.

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Wichtige Spezifikationen und historischer Kontext

SD 7.0 Express ermöglicht eine maximale Übertragungsrate von 985 MB/s. Im Vergleich dazu waren es 624 MB/s im bisher schnellsten SD-Format.

(Der Begriff „Express“ weist absichtlich auf eine neue Generation von Übertragungsgeschwindigkeiten hin, die auf die „Ultra High Speed“-Generation folgt, die UHS-I, UHS-II und UHS-III hervorbrachte.)

SDUC-Karten können eine haben maximale Kapazität von 128 TB. Das ist eine dramatische Steigerung gegenüber dem Maximum von 2 TB bei früheren Karten.

„UC“ steht für Ultra Capacity und folgt auf das Original/Basis-SD, HC (High Capacity) und XC (eXtended Capacity).

Hintergrund und Begründung

Wie frühere SD-Standards wurde SD 7.0 von der SD Association eingeführt, einer gemeinnützigen Branchengruppe, die sich dafür einsetzt, dass SD-Geräte geräte- und herstellerübergreifend kompatibel sind. Bei der Entwicklung von SD Express und SDUC als Teil der neuen Spezifikation war die SD Association von der zunehmenden Verfügbarkeit von Consumer-Videogeräten motiviert:

• • hohe Auflösung (z. B. 4K und 8K).
  • die Notwendigkeit einer längeren Aufnahmezeit ohne Austausch einer Karte (z. B. bei Dashcams und Drohnen); oder
  • ein grundsätzliches Bedürfnis, mehr Daten aufzuzeichnen (z. B. 360-Grad-Kameras)

Solche Aufnahmeszenarien erforderten schnellere Übertragungsgeschwindigkeiten (um eine Echtzeitaufnahme ohne Störungen zu ermöglichen), größere Speicherkapazität oder beides.

Vorteile von SD Express 7.0 – Schnittstellentechnologie

Auf dem Weg zur 7.0-Spezifikation bestand die wohl größte Herausforderung bei SD-Karten darin, dass die Schnittstelle als Engpass fungierte. Die Karten selbst waren beim Speichern von Daten auf kleinem physischen Raum äußerst effizient, aber irgendwann konnten Geräte Daten nicht mehr schnell genug auf die Karte oder von der Karte übertragen, um den vollen Nutzen daraus zu ziehen.

SD Express überwindet dieses Problem, indem es PCI Express (PCIe) in die Schnittstelle integriert. Dabei handelt es sich um dieselbe Technologie, die auch für viele andere Datenübertragungen auf Computern verwendet wird, beispielsweise von Grafikkarten, Festplatten und WLAN. (Konkret verwendet SD Express eine einzelne PCIe 3.1-Verbindung oder „Lane“.)

SD Express wiederum unterstützt auch NVMe (Non-Volatile Memory Express). Vereinfacht ausgedrückt handelt es sich bei NVMe um eine Reihe von Regeln dafür, wie die PCI-Express-Schnittstelle auf bestimmte physische Speicherorte in einem Speichergerät zugreift.

Als Analogie für das Zusammenwirken der beiden Technologien stellen Sie sich eine Speicherkarte so vor, als wäre sie ein Lagerraum hinter einem Kundendienstschalter mit mehreren Assistenten. PCIe ist ein bisschen so, als würde man den Eingang zum Lagerraum verbreitern, damit sich die Assistenten nicht gegenseitig in die Quere kommen und sich gegenseitig ausbremsen. NVMe ist ein bisschen so, als würde man das Lager so umorganisieren, dass die am häufigsten nachgefragten Artikel am nächsten zum Eingang liegen.

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Express-Schnittstellendesign

Das Design von SD-Express-Karten zielt darauf ab, verbesserte Leistung mit Abwärtskompatibilität zu kombinieren. Die Karten verfügen über zwei Stiftreihen, ähnlich dem Aufbau bei UHS-II-Karten.

Die erste Pinreihe überträgt UHS-I-Signale zusammen mit einigen PCIe/NVMe-Signalen. Das bedeutet, dass ein UHS-I-Modus nur mit dieser Zeile möglich ist.

Die zweite Pinreihe überträgt die restlichen PCIe/NVMe-Signale, die zum Erreichen der neuen Höchstgeschwindigkeiten erforderlich sind.
In der zweiten Reihe ist außerdem ungenutzter Platz für zwei Pins vorgesehen, die auf zukünftigen Karten hinzugefügt werden sollen. Die Idee ist, dass diese Stifte es tun werden 1,2-V-Signale aktivieren (im Vergleich zu den 1,8 V und 3,3 V, die bei vorhandenen Karten verwendet werden), was einen geringeren Stromverbrauch bedeutet.

Abwärtskompatibilität

Das SD Express-Design bedeutet, dass SD Express-Karten physisch mit allen vorhandenen SD-Geräten („Hosts“) funktionieren, während SD Express-Hosts mit allen SD-Karten funktionieren.

Dies bedeutet jedoch nicht immer, dass die volle SD Express-Übertragungsgeschwindigkeit verfügbar ist. Dies liegt daran, dass das SD-Express-Schnittstellendesign nicht speziell die Formate UHS-II und USH-III abdeckt.

Daher bietet eine SD-Express-Karte maximale Geschwindigkeiten von:

• • 50 MB/s in einem Hostgerät, das Standard-SD (Original) unterstützt
  • 104 MB/s in einem Hostgerät, das UHS-I unterstützt
  • 985 MB/s in einem Hostgerät, das SD Express unterstützt

Eine entsprechende Situation gilt für ein Host-Gerät, das SD Express unterstützt: Mit einer Original-/Basis-SD-Karte erreicht es eine maximale Geschwindigkeit von 50 MB/s; 104 MB/s mit jedem UHS-Kartentyp; und 985 MB/s mit einer SD-Express-Karte.

microSD Express

Das 2019 eingeführte microSD Express ist einfach eine physisch kleinere SD-Express-Karte. Es verfügt über die gleichen theoretischen maximalen Übertragungsgeschwindigkeiten und -kapazitäten sowie die gleiche Abwärtskompatibilität wie das SD-Express-Kartenformat.