Was ist eine SD-Karte?

Was ist eine SD-Karte?

SD-Karte ist eine Art Flash-Speicherkarte, die in tragbaren Geräten wie Digitalkameras, Mobiltelefonen und Handheld-Computern verwendet wird. SD-Karten sind in verschiedenen Größen und in drei verschiedenen Formaten erhältlich: Standard, Mini und Micro.

Das SD-Kartenformat wurde ursprünglich 2001 von SanDisk entwickelt. Die ursprüngliche SD-Karte hatte eine Speicherkapazität von 128 Megabyte. Heute sind SD-Karten mit einer Speicherkapazität von bis zu 2 Terabyte erhältlich.

Secure Digital (SD)-Karten sind eine Art Flash-Speicher, der in Digitalkameras, tragbaren Musikplayern und anderen kleinen Geräten verwendet wird. Sie haben etwa die Größe einer Briefmarke und sind in verschiedenen Größen von 1 GB bis 32 GB erhältlich. SD-Karten verwenden einen speziellen Controller-Chip, der es ihnen ermöglicht, mit Host-Geräten wie Digitalkameras zu kommunizieren und Daten zu lesen und zu schreiben.

Der Controller-Chip auf einer SD-Karte ist für die Zuweisung und Verwaltung des Speicherplatzes auf der Karte verantwortlich. Es verwaltet auch den Datenfluss zwischen dem Hostgerät und dem Flash-Speicher. Wenn eine SD-Karte in ein Host-Gerät eingelegt wird, initialisiert und lädt der Controller-Chip die Betriebssystemsoftware der Karte. Die Betriebssystemsoftware ist für die Verarbeitung von Dateisystemvorgängen wie Lesen, Schreiben, Löschen und Verschieben von Dateien verantwortlich.

Die meisten SD-Karten verwenden ein FAT32-Dateisystem, das mit einer Vielzahl von Host-Geräten kompatibel ist. Dieses Dateisystem unterstützt Dateien mit einer Größe von bis zu 4 GB. Einige SD-Karten mit hoher Kapazität verwenden ein anderes Dateisystem namens exFAT, das Dateien mit einer Größe von bis zu 2 TB unterstützen kann.

So funktionieren SD-Karten

SD-Karten werden von einem Controller-Chip mit Strom versorgt, der den Flash-Speicher verwaltet. Der Controller-Chip steuert das Lesen und Schreiben von Daten in den Flash-Speicher und verwaltet außerdem den Fehlerkorrekturcode (ECC) für die SD-Karte.

Der Controller-Chip ist über eine standardmäßige Secure Digital Interface (SDI) mit dem Host-Gerät verbunden. Über diese Schnittstelle kann das Host-Gerät mit dem Controller-Chip kommunizieren und auf die Daten auf der SD-Karte zugreifen.

Wenn eine SD-Karte in ein Host-Gerät eingelegt wird, initialisiert das Host-Gerät die SD-Karte. Dieser Initialisierungsprozess umfasst die Überprüfung der Integrität der Kartendaten und die Formatierung der Karte für die Verwendung. Beim Initialisierungsprozess wird außerdem eine Indexdatei erstellt, die Informationen zu allen auf der SD-Karte gespeicherten Dateien enthält.

Nach der Initialisierung kann das Hostgerät auf die Daten auf der SD-Karte zugreifen, indem es bestimmte Sektoren auf der Karte liest und schreibt. Das Hostgerät kann auch einzelne Dateien oder ganze Partitionen auf der SD-Karte löschen.

Die meisten modernen Hostgeräte unterstützen sowohl den High-Speed- (HS) als auch den Ultra-High-Speed-Modus (UHS) für die Kommunikation mit SD-Karten. Der HS-Modus unterstützt Datenübertragungsraten von bis zu 25 Megabyte pro Sekunde, während der UHS-Modus Datenübertragungsraten von bis zu 104 Megabyte pro Sekunde unterstützt.

SD-Karten verwenden ein verschiebbares Laschensystem zum Schutz vor versehentlichem Schreiben. Dieses System funktioniert, indem es den Schreibzugriff auf die Karte verhindert, es sei denn, sie wird physisch verriegelt, indem eine kleine Lasche an einem Ende der Karte nach unten geschoben wird. Die meisten modernen Host-Geräte verfügen über einen Schreibschutzschalter, mit dem diese Funktion ein- und ausgeschaltet werden kann.

Neben dem Standardformat gibt es bei SD auch zwei kleinere Formate: Mini und Micro. Mini-SD-Karten haben eine Speicherkapazität von bis zu 2 Gigabyte, während Micro-SD-Karten eine Speicherkapazität von bis zu 128 Gigabyte haben.

Sowohl Mini- als auch Micro-SD-Karten verwenden einen anderen Anschlusstyp als Standard-SD-Karten. miniSD-Karten verwenden einen Anschluss, dessen Größe dem von USB-Flash-Laufwerken ähnelt, während microSD-Karten einen Anschluss verwenden, dessen Größe dem von SIM-Karten ähnelt.

Um Mini- oder MicroSD-Karten in Geräten zu verwenden, die einen Standard-SD-Anschluss benötigen, muss ein Adapter verwendet werden. Adapter sind sowohl in den Varianten Mini/Mikro auf Standard als auch Standard auf Mini/Mikro erhältlich.

So partitionieren Sie SD

Wenn eine SD-Karte formatiert (initialisiert) wird, wird sie in mehrere Partitionen unterteilt. Die erste Partition enthält normalerweise das Betriebssystem und die Benutzerdaten der Karte. Zusätzliche Partitionen können zum Speichern von Mediendateien wie Fotos und Videos verwendet werden.

Um Daten auf einer SD-Karte zu lesen oder zu schreiben, sendet das Hostgerät über eine serielle Schnittstelle Befehle an den Controller-Chip. Anschließend verarbeitet der Chip die Befehle und leitet sie an den Flash-Speicher weiter. Die Daten werden in Blöcken von 512 Byte in den Flash-Speicher geschrieben. Wenn ein Block voll ist, wird er als „gelöscht“ markiert und steht zur Wiederverwendung zur Verfügung.

SD-Karten verfügen über einen integrierten Fehlerkorrekturcode (ECC), der dabei hilft, Datenbeschädigungen bei Lese- und Schreibvorgängen zu verhindern. Wenn ein Fehler erkannt wird, korrigiert das ECC diesen automatisch, ohne dass ein Benutzereingriff erforderlich ist.

Welche Funktion hat die SD-Karte?

Wenn man sich das Innere einer SD-Karte ansieht, ist es'Es ist leicht zu erkennen, wie es solch erstaunliche Leistungen vollbringen kann. Es gibt drei Hauptfunktionen, die eine SD-Karte ausführt, um ihre Kompatibilität mit einer Vielzahl von Geräten aufrechtzuerhalten: Kommunikation, Datenspeicherung und Energieverwaltung.

Zur Kommunikation mit Geräten verwenden SD-Karten eine serielle Peripherieschnittstelle (SPI). Diese Vierdrahtschnittstelle ermöglicht die Kommunikation zwischen dem Hostgerät und der SD-Karte. Die Taktleitung (CLK) dient zur Synchronisierung der Datenübertragung zwischen Host und Karte, während die Datenleitung (DAT0-3) die Daten überträgt. Die Chip-Select-Leitung (CS) wird verwendet, um auszuwählen, welches Gerät mit dem anderen kommuniziert. Beispielsweise verfügt bei einem Multikartenleser jede Karte über eine eigene CS-Zeile, sodass der Leser sie unterscheiden kann.

Die zweite Funktion einer SD-Karte ist die Datenspeicherung. Hier speichert die Karte alle ihre Benutzerdaten, darunter Bilder, Videos, Musik und Dokumente. Der Speicherplatz, den eine SD-Karte bietet, variiert je nach Modell. Allerdings bieten die meisten SD-Karten ab 2019 mindestens 4 GB Speicherplatz.

Die dritte Funktion einer SD-Karte ist die Energieverwaltung. Dabei geht es darum, die der Karte zugeführte Strommenge zu steuern und zu steuern, wann sie zugeführt wird. Eine SD-Karte bezieht zum Betrieb Strom von ihrem Hostgerät. Es gibt zwei Möglichkeiten, eine SD-Karte mit Strom zu versorgen: aktiv und passiv. Der aktive Modus liegt vor, wenn der Host die Karte ständig mit Strom versorgt. Dieser Modus wird typischerweise beim Übertragen großer Dateien oder beim Streamen von Videoinhalten verwendet. Der passive Modus liegt vor, wenn der Host nur dann Strom liefert, wenn Daten auf die Karte gelesen oder geschrieben werden. Dieser Modus wird normalerweise zum Speichern oder Abrufen kleinerer Dateien verwendet.

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