Классификация карт памяти Secure Digital

Представим ситуацию. Вы решили приобрести карту памяти для смартфона, зашли на сайт любимого интернет-магазина, открыли каталог и… поняли, что выучить китайский язык за ночь было бы проще. Уже через час тщетных издевательств над Гуглом вы всерьез задумались о покупке топового Xiaomi Mi Note 10 Pro с 256 гигабайтами на борту, которых точно хватит на все, лишь бы не забивать себе голову непонятными аббревиатурами. Знакомо?

Действительно, сориентироваться в классах и разновидностях карт памяти Secure Digital не так уж и просто. Взять, к примеру, Sandisk Extreme PRO microSDXC UHS-I. Что такое UHS-I и почему эта карточка называется не просто microSD, а microSDXC? Неужели это другой формат, который не подойдет для вашего телефона? И что означают аббревиатуры U3, A2 и V30, выгравированные на корпусе? Давайте разбираться вместе.

Виды карт памяти Secure Digital

Начнем с азов — форм-фактора. На современном рынке наибольшее распространение получили два типоразмера флеш-карт:

• SD

Эталонная карточка Secure Digital с габаритами 32×24×2,1 мм. Стандарт был создан совместными усилиями SanDisk, Panasonic и Toshiba еще в 1999 году и практически сразу получил статус отраслевого, благодаря чему уже в 2000 году в рамках International Consumer Electronics Show (CES) было объявлено о создании некоммерческой организации SD Card Association, занимающейся разработкой технических спецификаций флеш-карт, учредителями которой и стали перечисленные выше корпорации.

Из-за довольно больших размеров в настоящее время SD-карты используются преимущественно при работе с ноутбуками и настольными ПК. Их ключевой особенностью является наличие на корпусе механического переключателя, блокирующего возможность перезаписи сохраненных файлов. 

• microSD

Это самые распространенные на сегодняшний день флеш-карты, их размеры — 15×11×1 мм. Они ориентированы на использование в мобильных устройствах: смартфонах, планшетах, MP3-плеерах и фотоаппаратах. Другое название microSD-карт, которое и по сей день можно встретить в характеристиках портативных гаджетов, — TransFlash (T-Flash или TF).

С помощью адаптера microSD-карту можно подключить к устройству, поддерживающему флеш-карты формата SD. Поскольку такие переходники являются пассивными (то есть в них отсутствуют какие-либо контроллеры, конденсаторы для согласования или другие электронные компоненты), а карты памяти разных типоразмеров используют одни и те же стандарты и интерфейсы, это никак не скажется на скорости передачи данных. Давайте заглянем внутрь одного из таких адаптеров и увидим это собственными глазами.

Как видно, устройство SD-адаптера предельно просто: внутри пластикового корпуса находится миниатюрная рамка с разводкой контактов, никакой микроэлектроники нет. Тем не менее это вовсе не значит, что для подключения microSD-карты к SD-слоту можно использовать переходник, купленный в ближайшем ларьке.

Noname-адаптеры имеют непродуманную конструкцию, при производстве самой контактной группы вместо медного сплава часто используется более дешевый, да и качество пластика, из которого отливаются опорная рамка и сам корпус, оставляет желать лучшего. Совокупность этих факторов негативно сказывается на работе флеш-карты: из-за некачественного электрического контакта адаптер станет нагреваться, а пластик — деформироваться, что будет лишь усугублять ситуацию и неизбежно приведет к сбоям при передаче файлов или даже полному выходу флеш-карты из строя. Фирменные SD-адаптеры от SanDisk и других крупных производителей microSD-карт лишены подобных недостатков, поэтому какие-либо проблемы при их эксплуатации полностью исключены.

Актуальные стандарты флеш-карт

Помимо типоразмеров, карты памяти отличаются друг от друга по стандартам. О принадлежности флеш-карты к тому или иному стандарту говорят две буквы, следующие после указания форм-фактора: SDxx или microSDxx. В настоящее время в магазинах электроники можно приобрести карты одного из двух типов:

• HC (SDHC или microSDHC)

Такие карты памяти используют файловую систему FAT32 и могут иметь объем до 32 гигабайт. При этом флеш-карты HC поддерживают интерфейс High Speed, обеспечивающий скорость передачи данных до 25 МБ/с.

• XC (SDXC или microSDXC)

Карты памяти повышенной емкости (аббревиатура расшифровывается как Secure Digital eXtended Capacity), объем которых может достигать 2 терабайт, используют файловую систему exFAT. Переход на обновленный интерфейс UHS помог существенно повысить их быстродействие:

• карты памяти UHS-I способны передавать данные на скорости 50 или 104 МБ/с;
• флеш-карты UHS-II способны передавать данные на скорости 156 или 312 МБ/с.

Стоит отметить, что приведенные цифры — это базовые показатели, указанные в спецификациях Secure Digital 3.01, на практике же скоростные характеристики карт памяти могут отличаться. Так, например, при разработке высокопроизводительных карточек серии Extreme PRO UHS-I компании SanDisk удалось преодолеть планку в 104 МБ/с и достичь впечатляющих 170 МБ/с (то есть увеличить производительность карт памяти на 66%) в операциях последовательного чтения для моделей емкостью от 64 ГБ до 1 ТБ.

Еще одной важной особенностью стандарта XC является прямая и обратная совместимость с HC. Это означает, что:

• карты памяти HC могут работать в устройствах с поддержкой флеш-карт XC;
• карты памяти XC могут работать в устройствах с поддержкой флеш-карт HC после переформатирования в FAT32 (по умолчанию флеш-карты стандарта XC используют exFAT).

Классы скорости карт памяти Secure Digital

Прежде чем говорить о классах карт памяти, необходимо внести ясность в понятие скорости применительно к передаче данных. Для этого давайте обратимся к спецификациям SanDisk Extreme PRO UHS-I емкостью 1 терабайт. Здесь мы увидим вполне ожидаемые цифры:

• скорость чтения — до 170 МБ/с (хотя, как мы помним, для интерфейса UHS-I базовым максимумом является 104 МБ/с, SanDisk удалось дополнительно повысить производительность своих карт памяти);
• скорость записи — до 90 МБ/с.

Кажется, что графа «скорость видео», в которой и перечислены классы, не имеет смысла, ведь мы уже знаем, на что способна данная карточка. Но это не так.

Значения 170 и 90 МБ/с — номинальная скорость, достижимая в идеальных условиях (последовательное чтение или запись) при работе с устройством, способным в полной мере раскрыть потенциал флеш-карты. Поскольку в реальности такие ситуации крайне редки (чаще всего карточка работает в смешанном режиме, да и сам девайс может оказаться «бутылочным горлышком»), появилось понятие класса скорости, которое указывает на минимальную устойчивую скорость передачи данных в наихудших условиях тестирования. Именно этот показатель наиболее важен, когда речь заходит о записи видео, ведь слишком низкая скорость передачи данных чревата появлением артефактов изображения и пропуском кадров.

Но почему же классификаций так много? Это объясняется как постоянным развитием технологий производства самих флеш-карт, так и появлением новых форматов видеозаписи:

• Speed Class (C) — первая из существующих классификаций для карт с интерфейсом High Speed, включающая 4 класса и охватывающая диапазон скоростей от 2 до 10 МБ/с;
• UHS Speed Class (U) — была разработана вскоре после появления интерфейса UHS, включает всего два класса: 1 (10 МБ/с) и 3 (30 МБ/с);
• Video Speed Class (V) — введена в 2016 году с учетом новейших стандартов видеозаписи (4K, 8K, 3D), включает в себя 6 классов и охватывает диапазон от 6 до 90 МБ/с.

Перечисленные классификации частично пересекаются. Именно поэтому в спецификациях одной SD-карты вы можете встретить упоминание сразу 3 классов, тогда как у другой модели могут быть указаны лишь два или один. Чтобы вам было легче сориентироваться, мы подготовили небольшую сравнительную табличку.

Особняком стоит классификация Application Performance Class (A). Поскольку в смартфонах и планшетах карты памяти могут использоваться не только для записи видео и хранения файлов, но и для установки приложений, а в одноплатных компьютерах и вовсе играют роль системных накопителей, то здесь на первый план выходит минимальное устойчивое количество операций ввода-вывода в секунду (IOPS), а не скорость передачи данных как таковая. Проще говоря, если вы хотите избежать излишней «задумчивости» гаджета при работе с софтом, вам необходимо выбрать флеш-карту, способную справиться с большим количеством обращений к сохраненным на ней программным файлам и данным в единицу времени.

Каждая флеш-карта, прошедшая сертификацию Application Performance Class, имеет минимальную устойчивую скорость записи не менее 10 МБ/с (то есть по умолчанию соответствует скоростному классу U1 или выше). А вот показатели IOPS у разных классов (таковых на данный момент всего два) существенно различаются:

• A1: минимальная производительность в операциях случайного чтения составляет 1500 IOPS, а записи — 500 IOPS;
• A2: минимальная производительность в операциях случайного чтения составляет 4000 IOPS, а записи — 2000 IOPS.

Карт памяти класса A1 будет вполне достаточно для используемых каждый день стандартных приложений вроде клиентов социальных сетей, мессенджеров или планировщиков задач, тогда как карточки A2 подойдут для работы с продвинутыми фото- и видеоредакторами, для запуска современных игр и даже сгодятся на роль загрузочного накопителя Raspberry Pi.

Пришло время закрепить пройденный материал. Давайте еще раз вспомним спецификации карты памяти, о которой мы говорили выше. Полностью они выглядят так:

SanDisk Extreme PRO microSDXC UHS-I, C10, U3, V30, A2

Приступим к расшифровке:

• microSDXC: карта памяти имеет размеры 15×11×1 мм и относится к стандарту Secure Digital eXtended Capacity;
• UHS-I: карта памяти использует интерфейс UHS-I и может похвастаться максимальной скоростью передачи данных 170 МБ/с (продукция SanDisk здесь является исключением, для обычных карточек данный показатель составляет 104 МБ/с);
• С10: карта демонстрирует минимальную устойчивую скорость записи 10 МБ/с в режиме обратной совместимости (интерфейс High Speed);
• U3/V30: карта демонстрирует минимальную устойчивую скорость записи 30 МБ/с по шине UHS и подходит для записи видеопотока в разрешении до 4K с частотой 60/120 кадров в секунду;
• A2: карта демонстрирует минимальную стабильную производительность на уровне 4000 IOPS в операциях случайного чтения и 2000 IOPS в операциях случайной записи, что делает ее подходящей для расширения встроенной памяти смартфонов и планшетов либо для использования в одноплатных компьютерах.

Довольно просто, не так ли? Как видите, маркировка карты памяти способна предоставить исчерпывающую информацию о ее производительности, назначении и совместимых устройствах. И теперь вы знаете достаточно для того, чтобы сориентироваться в обилии спецификаций и подобрать модель, всецело отвечающую именно вашим потребностям.