SD Association Rychlostní třída karty SD80 Express

Specifikace

• Rozhraní: PCIe, NVMe, SD UHS-I
• Sekvenční výkon:
  • SD UHS-I: až 3938 MB/s
  • PCIe G4x1: Až 2000 MB/s
  • PCIe G3x2: Až 1969 MB/s
• Formát: Full-size SD, microSD
• Pravidla přístupu: Definováno pro rozhraní PCIe a NVMe
• Vlastnosti: Rychlostní třídy, Maximální výkon, Tepelný management

Návod k použití produktu

1. Vložení karty SD Express Card
   Najděte na svém zařízení slot určený pro SD karty. Opatrně vložte kartu SD Express do slotu a ujistěte se, že je správně zarovnána s kontakty.
2. Formátování karty SD Express Card
   Před použitím karty SD Express se doporučuje naformátovat ji pomocí file systém podporovaný vaším zařízením. To zajistí kompatibilitu a optimální výkon.
3. Přenos dat
   Chcete-li přenést data na nebo z karty SD Express, připojte zařízení k počítači pomocí kompatibilní čtečky karet nebo adaptéru. Jednoduše přetáhněte filemezi kartou a vaším počítačem.
4. Bezpečné vysunutí SD Express karty
   Až skončíte s používáním karty SD Express, bezpečně ji vyjměte ze zařízení, abyste zabránili poškození dat. Pro bezpečné vyjmutí karty postupujte podle příslušných kroků na vašem zařízení.

Často kladené otázky (FAQ)

• Otázka: Mohu použít kartu SD Express v zařízeních, která podporují pouze starší standardy SD?
  Odpověď: Ano, karty SD Express jsou zpětně kompatibilní se staršími standardy SD, ale na starších zařízeních nemusí být plně funkční.
• Q: Jaká je výhodatage používání značek SD Express Speed ​​Class?
  Odpověď: Značky SD Express Speed ​​Class pomáhají uživatelům identifikovat, které karty jsou vhodné pro konkrétní výkonové potřeby, zejména v aplikacích, jako je nahrávání videa, kde je rychlost rozhodující.
• Otázka: Jak zjistím, zda moje zařízení podporuje rozhraní PCIe a NVMe pro karty SD Express?
  Odpověď: Zkontrolujte specifikace zařízení nebo uživatelskou příručku, abyste zjistili, zda je v něm zmíněna kompatibilita s rozhraními PCIe a NVMe. Většina moderních zařízení, která podporují vysokorychlostní přenos dat, bude pravděpodobně podporovat tato rozhraní.

SD Express rychlostní třída –
Jak je uvedeno ve specifikaci SD 9.1
Bílá kniha | října 2023

SD Express Speed ​​Class – jak je uvedeno v bílé knize specifikace SD 9.1 www.sdcard.org | ©2023 SD Association. Všechna práva vyhrazena

Podmínky zveřejnění

Vydavatel a držitel autorských práv:

• SD Card Association
• 5000 Executive Parkway, Suite 302
• San Ramon, CA 94583, USA
• Telefon: +1 925-275-6615
• Fax: +1 925-275-6691
• E-mail: help@sdcard.org

Vyloučení odpovědnosti:

• Informace obsažené v tomto dokumentu jsou poskytovány tak, jak jsou, bez jakýchkoli zastoupení nebo záruk jakéhokoli druhu.
• Asociace SD nepřebírá žádnou odpovědnost za jakékoli škody nebo porušení patentů nebo jiných práv Asociace SD nebo jakýchkoli třetích stran, která mohou vyplynout z použití jakékoli její části. Žádná licence není udělena implicitně, estoppel nebo jinak na základě jakéhokoli patentu nebo jiných práv SD Association nebo jakékoli třetí strany. Nic v tomto dokumentu nelze vykládat jako závazek asociace SD zveřejnit nebo distribuovat jakékoli technické informace, know-how nebo jiné důvěrné informace jakékoli třetí straně.
• Specifikace se mohou bez upozornění změnit. Nemetrické váhy a míry jsou přibližné. Všechny údaje byly v době vytvoření považovány za správné. SD Association nenese odpovědnost za chyby nebo opomenutí. Všechny značky, názvy produktů, služeb a loga jsou ochranné známky a/nebo registrované ochranné známky příslušných vlastníků a jsou tímto uznávány a uznávány.

Upozornění na ochranné známky:

• Loga a ochranné známky SD jsou vlastněny a licencovány společností SD-3C LLC.
• PCI Express® je registrovaná ochranná známka společnosti PCI-SIG®.
• NVM ExpressTM a NVMeTM jsou ochranné známky společnosti NVM Express, Inc.

Shrnutí

• Vydání specifikací karet SD Express (SD7.x a SD8.0) bylo významným evolučním krokem pro standard paměťových karet SD, který přineslo masivní zvýšení jeho sekvenčních výkonových schopností.
• Formáty SD a microSD plné velikosti jsou předními vyměnitelnými paměťovými kartami na spotřebitelských a průmyslových trzích.
• Kromě technických specifikací vyvinutých asociací SD Association (SDA) organizace vždy podporuje přidávání funkcí a označení, aby byla zajištěna správná komunikace mezi dodavateli hostitelských aplikací a jejich zákazníky, kteří nakupují karty v obchodech, a zajišťuje tak plnou funkčnost funkcí poskytovaných hostitelských prodejců.
• Vynikající exampHlavními značkami funkcí jsou třídy rychlosti, které společnost SDA zavedla před lety a umožňují různým prodejcům video zařízení informovat spotřebitele, která karta by měla být použita pro zajištění správného záznamu a bezchybného přehrávání. Pokračujeme-li v této metodologii, po zavedení SD Express bylo rozhodnuto, že by bylo užitečné zavést rychlostní třídu SD Express, která by definovala úrovně výkonu – vlastnosti uvedené ve specifikaci SD9.1.
• Tato specifikace definuje přístupová pravidla potřebná k zajištění minimálního definovaného výkonu rozhraní PCIeTM a NVMeTM, včetně multi-streamového záznamu až osmi streamů.
• Také zavádí dvě funkce pro Maximum Power a Thermal Management, aby zajistily, že karty a hostitelská zařízení budou fungovat co nejlépe a zároveň zajistí minimální výkon přístupu.
• Tento dokument vysvětluje, co jsou paměťové karty SD Express, jaká je rychlostní třída, proč je to nutné a rychlosti definované pro značky SD Express Speed ​​Class.

Zavedení

Co je to SD Express karta?

• Paměťové karty SD Express jsou nejnovější generací paměťových karet SD podporujících rozhraní PCIe a NVMe vedle staršího rozhraní SD UHS-I na stejné kartě.
• První karty SD Express byly představeny se specifikacemi SD7.0 pro formát SD plné velikosti podporující rozhraní PCIe Gen 3 x1. SD7.1 přidal stejnou schopnost do formátu microSD. Poté SD8.0 představil další rozhraní PCIe – PCIe Gen 4 x1, PCIe G3 x2 a PCIe Gen4 x2. V tomto dokumentu budeme pro oba formáty používat slova „paměťové karty SD Express“.
• SD Express je nejvýznamnější evolucí pro SD od doby, kdy byla představena. Tato nová generace karet odpovídá novým a vyvíjejícím se potřebám trhu na podporu zvýšených požadavků na výkon řadičů, pamětí a dalších aplikačních rozhraní. SD Express může plně podporovat téměř jakýkoli případ použití vyžadující vyšší rychlost výměnných nebo částečně vyjímatelných paměťových karet využívajících široce používanou technologii SSD.
• Specifikace SD Express poskytují hostitelským zařízením flexibilitu a umožňují provoz karty prostřednictvím rozhraní PCIe nebo SD, což zajišťuje zpětnou kompatibilitu se stávajícími hostiteli UHS-I. K rozhraní PCIe lze přistupovat a ovládat jej přímo z libovolného hostitele PCIe / NVMe pomocí standardních ovladačů PCIe/NVMe, protože karta SD Express je hostiteli zavedena jako standardní paměťové zařízení NVMe. Implementace rozhraní SD vyžaduje aktualizaci hardwaru hostitelského rozhraní SD. Společnost SDA poskytla několik dokumentů, které vysvětlují, jak snadné je přidat SD Express do prakticky jakéhokoli hostitelského zařízení.

Co je rychlostní třída? Proč to potřebujeme? Koho by to mělo zajímat?

• Na trhu existují různé aplikace využívající paměťové karty SD. První skupina aplikací ukládá offline obsah, jako jsou obrázky a dokumenty. Další skupina používá karty pro záznam nebo čtení obsahu v reálném čase, jako jsou videorekordéry/přehrávače a herní zařízení, abychom jmenovali alespoň některé. První typ aplikace obvykle nevyžaduje žádný zajištěný výkon; druhý však vyžaduje minimální zajištěný výkon pro zajištění správného provozu a přehrávání. SDA používá úrovně Speed ​​Class k definování společného jazyka mezi výrobci hostitelských zařízení, výrobci karet a spotřebiteli. Výrobci označují tyto úrovně na kartě uvedením garantovaného minimálního sekvenčního výkonu podporovaného kartou za předem definovaných podmínek.
  
• Jako pokračování stávající třídy rychlosti videa pro rozhraní SD byla vytvořena nová sada tříd rychlosti SD Express pro rozhraní PCIe/NVMe. Tyto třídy rychlosti definují minimální sekvenční úrovně výkonu pro paměťové karty SD Express, když hostitelské zařízení přistupuje ke kartě přes rozhraní PCI/NVMe. Důležité je, že tyto třídy podporují nahrávání ve více párech, jak je definováno v NVMe verze 1.4.
• Tato specifikace zahrnuje různé aspekty charakteristik karty, charakteristik hostitelského zařízení a ovladačů přístupu ke kartě hostitele. Každý, kdo se zabývá těmito oblastmi a plánuje dodržení této specifikace, bude chtít této specifikaci porozumět.

SD Express Speed ​​Class Cíle a implementace Přamples

• SDA vytvořilo několik specifikací Speed ​​Class pro záznam streamu v reálném čase. Patří mezi ně třída rychlosti, třída rychlosti UHS a třída rychlosti videa. SDA také standardizovala kartu SD Express se sběrnicí PCIe a provozovanou protokolem NVMe pro přenos dat několika GB/s.
• Pro podporu vysokorychlostního záznamu streamu přesahujícího 100 MB/s pro intra videa* nebo RAW 4K/8K je vyžadováno zobrazovací zařízení. Tyto požadavky se často vyskytují u profesionálních videokamer nebo špičkových digitálních jednookých zrcadlovek (DSLR), které potřebují zaznamenávat video streamy s rychlostí několika stovek MB/s (obrázek 3-1 (a)). Kromě toho existuje požadavek agregovat více datových proudů zachycených dohledovými kamerami nebo kamerami ve vozidle na jednu paměťovou kartu SD s ohledem na přenositelnost dat a/nebo správu zachycených dat (obrázek 3-1 (b)).
• Aktuální specifikace Video Speed ​​Class zaručuje záznam pouze jednoho datového toku a je omezena na minimální rychlost. Napřample, V90 zajišťuje minimálně 90 MB/s při nahrávání v reálném čase. Třída SD Express Speed ​​definuje několik minimálních zaručených úrovní výkonu pomocí rozhraní PCIe/NVMe, včetně multi-streamového nahrávání.
• Nahrávání v reálném čase pro vysoké rozlišení a nekomprimované video a/nebo nahrávání více streamů na jedno rozhraní karty jsou napřamppodporující potřebu
  pro rychlostní třídu SD Express. Zajišťuje specifické minimální úrovně výkonu při použití rozhraní PCIe/NVMe paměťových karet SD Express.

(*) Intra video je kompresní technika prováděná ve vztahu k informacím obsaženým pouze v aktuálním snímku a nikoli ve vztahu k žádnému jinému snímku ve video sekvenci. Proto je obvykle větších rozměrů.

Rychlostní třídy SD Express – Overview

• SD Express Speed ​​Class 150, 300, 450 a 600 jsou nově definované třídy. Napřample, SD Express Speed ​​Class 600 znamená, že je zaručena rychlost záznamu streamu minimálně 600 MB/s, když karta i hostitelské zařízení používají sběrnici PCIe a splňují pravidla přístupu SD Express Speed ​​Class definovaná ve specifikaci. Kromě toho lze současně nahrávat až osm streamů. Je možné zaznamenat více datových toků, pokud je součet rychlostí záznamu těchto toků v rámci podporované třídy rychlosti. Navíc je zaručen sekvenční výkon, i když jsou operace zápisu a čtení smíšené. Obrázek 4-1 znázorňuje příkladampméně alokace šířky pásma, když karta podporuje Class 600:
  • (a) 8 zápisových proudů rychlostí 75 MB/s každý
  • (b) 1 záznamový proud rychlostí 530 MB/s a 7 záznamových proudů rychlostí 10 MB/s každý
  • (c) 2 toky zápisu rychlostí 100 MB/s, 2 toky zápisu rychlostí 50 MB/s, 2 toky čtení rychlostí 100 MB/s a 2 toky čtení rychlostí 50 MB/s pro každý.
• Podobně jako všechny předchozí třídy rychlosti, pokud karta podporuje konkrétní třídu rychlosti SD Express, musí podporovat také všechny nižší třídy. Pokud tedy karta podporuje SD Express Speed ​​Class 600, musí podporovat také SD Express Speed ​​Class 450, 300 a 150. Karty s SD Express Speed ​​Class musí navíc fungovat při minimální rychlosti pro všechny režimy sběrnice PCIe definované v libovolném Specifikace SD Express. NapřampPokud má karta režim PCIe Gen4 x1 a podporuje třídu 300, musí karta také fungovat stejně při použití v režimu PCIe Gen3 x1, který je povinný pro všechny paměťové karty SD Express.
• Společnost SDA vytvořila následující třídy rychlosti SD Express, aby splňovaly požadavky všech hostitelských zařízení/doplňkových produktů SDXC nebo SDUC, které vyžadují minimální výkon zápisu pomocí rozhraní PCIe/NVMe SD Express pro záznam videa v reálném čase, abychom jmenovali jedno použití. Piktogramy rychlostní třídy SD Express pomohou uživatelům identifikovat výkonnostní schopnosti paměťových karet SDXC/SDUC nabízejících SD Express Bus a požadavky na výkon hostitelských/doplňkových produktů SDXC/SDUC vybavených SD Express Bus.

Tabulka 4-1 Značky SD Express Speed ​​Class a jejich související minimální zajištěný výkon

• Tabulka 4-1 popisuje každou rychlostní třídu SD Express a minimální rychlost přenosu dat odpovídajících paměťových karet SDXC/SDUC. Piktogramy SD Express Speed ​​Class uvedené na kartě nebo obalu nebo v manuálu musí být totožné s SD Express Speed ​​Class Identifier uloženým v Identify Controller Data Structure karty SD Express.
• Specifikace SD Express Speed ​​Class je založena na specifikaci NVMe v1.3 nebo novější. To zachovává kompatibilitu s obecnými hostitelskými zařízeními SD Express a zároveň umožňuje některé funkce specifické pro dodavatele podporující funkce SD Express Speed ​​Class.

Nové funkce pro rychlostní třídu SD Express

• Nové funkce nalezené ve specifikaci SD Express Speed ​​Class 9.1 jsou:
  • Správa napájení
  • Tepelný management
  • Pravidlo přístupu pro vícestreamové nahrávání.
• Funkce Power and Thermal Management jsou zavedeny pro udržení vyšší rychlosti záznamu se stovkami MB/s. Funkce Access Rule for Multi-stream Recording zajišťuje efektivní využití paměti při provádění multi-stream nahrávání.

Správa napájení

• Specifikace NVMe má funkci tepelného omezení, která chrání paměťová zařízení před poruchami způsobenými teplem. Tato funkce umožňuje zařízení snížit rychlost přístupu do paměti, když vnitřní teplota dosáhne definované prahové hodnoty. Proto je nezbytné potlačit nárůst teploty na kartě, aby byla zachována vyšší rychlost záznamu, zvláště když rychlosti překračují 100 MB/s.
• Karta SD Express označuje několik hodnot maximálního výkonu (MP), které karta podporuje. Karta spotřebovává energii až do jedné z hodnot MP nastavených hostitelským zařízením. Když hostitelské zařízení inicializuje kartu, zjistí hodnoty MP z karty a vybere nejvyšší hodnotu MP, což mu umožní dosáhnout nejlepšího výkonu.
• Někdy není pro každou akci vždy vyžadován nejlepší výkon karty; proto je zbytečné uvádět vždy největší hodnotu MP. Specifikace SD 9.1 také zavádí novou funkci správy napájení. Karta navrhuje potřebné a dostatečné hodnoty MP podle cílené SD Express Speed ​​Class a zvoleného režimu sběrnice PCIe. Pomocí této funkce může hostitelské zařízení vybrat vhodnou hodnotu MP v závislosti na schopnostech karty, takže karta nespotřebovává nadměrnou energii pro cílený záznam.

Tepelný management

• Úspora energie a řízení teploty karty jsou zásadní pro udržení cílené rychlosti záznamu. Existují dva prahové hodnoty vnitřní teploty karty související s tepelným omezením nastaveným hostitelským zařízením. První práh je pro aktivaci lehkého škrcení a druhý je pro silné. Druhý práh je kritický pro záznam rychlostní třídy, protože karta nemůže pokračovat v záznamu kvůli silnému škrcení. Kromě toho je první práh účinný pro snížení teploty prostřednictvím lehkého škrcení, aby nepřekročil druhý práh. Tyto prahové hodnoty jsou klíčovými parametry pro řízení teploty karty pro udržení cílové rychlosti záznamu. Vzhledem k tomu, že každá karta může nabízet jedinečné výkonové možnosti založené na její struktuře nebo materiálech, je nemožné, aby hostitelské zařízení znalo příslušné hodnoty každé karty předem.
• K vyřešení tohoto problému zavedla specifikace SD 9.1 Thermal Management, kde karta označuje skupinu svých specifických teplotních prahů. Hostitelské zařízení pak může nastavit vhodné parametry Thermal Management pro kartu podle cílové třídy a zvoleného režimu sběrnice PCIe, podobně jako hodnota MP pro řízení spotřeby.
• Pomocí této funkce může hostitel přiměřeně řídit vnitřní teplotu karty, aby byla zachována cílová rychlost záznamu pro každou připojenou kartu.

Pravidlo přístupu pro vícestreamové nahrávání

• Aby se minimalizovala režie programovacího času pro NAND flash paměť, konvenční specifikace Speed ​​Class regulují pravidlo záznamu toku, že data toku budou zapisována nepřetržitě od počáteční adresy konkrétní paměťové jednotky, která je zcela prázdná. Toto se nyní nazývá jednotka SGS podle SD Express Speed ​​Class. Všimněte si, že SGS je zkratka pro Stream Granularity Size a je původně definována ve specifikaci NVMe.
• Pro víceproudové nahrávání jsou různá data toku rozpoznána pomocí identifikátoru toku (SID). S ohledem na skutečné použití hostitelského zařízení s více kamerami zařízení obvykle přenáší blok datového proudu jednotlivě bez ohledu na SID. V tomto případě jsou naprogramovaná data v jednotce SGS multiplexována z hlediska SID a takovou jednotku SGS nelze použít pro záznam proudu, i když je jedno z dat proudu vymazáno, ale to není optimální pro dosažení efektivního využití paměti.
• Pro vyřešení tohoto problému definuje specifikace SD 9.1 pravidlo přístupu, že každá jednotka SGS může být obsazena datovými proudy pouze s jedním SID. Jak je znázorněno na obrázku 5-1, proudová data se SID=1 a SID=2 se zapisují do jednotek SGS A a B, bez ohledu na pořadí příjmu karty. Po vymazání dat toku s SID=2 lze jednotku SGS B znovu použít pro záznam nadcházejících dat toku, protože je zcela prázdná. Toto pravidlo zajišťuje efektivní využití paměti, když hostitelské zařízení opakuje nahrávání a mazání video streamů na kartě.
• Kromě toho je v této specifikaci k dispozici také funkce Ukládání aktuální adresy, která se nachází ve třídě rychlosti videa. Umožňuje nahrávání obnovení hostitele ze středu jednotky SGS pro její efektivní využití i po vypnutí napájení.

Shrnutí

• Jakékoli hostitelské/přídavné zařízení, které plánuje implementovat paměťové karty SD Express a využívat svůj vysokorychlostní sekvenční přístup pro aplikace, které vyžadují minimální zajištěnou úroveň výkonu pro čtení/zápis – rychlostní třídy SD Express jsou důležité specifikace, které je třeba přijmout. Přístup ke kartě pomocí specifikovaných pravidel přístupu a rozumné zacházení s tepelným a energetickým managementem, jak je definováno ve specifikaci, aby byla splněna rychlostní třída SD Express optimalizovaným způsobem.
• Prodejci karet vyrábějící paměťové karty SD Express budou chtít podporovat tuto specifikaci a sdělovat minimální zajištěný výkon třídy SD Express, což spotřebitelům umožní vědět, která karta bude nejlépe vyhovovat jejich produktu, ať už je to kamera, dron, VR, herní konzole, atd.
• Funkce SD Express Speed ​​Class definované ve specifikaci SD 9.1 jsou podporovány aktualizovanou směrnicí pro logo SD, která poskytuje všechny požadované informace potřebné pro jakoukoli společnost, která je podporuje.

SD Express rychlostní třída –
Jak je uvedeno v bílé knize specifikace SD 9.1 www.sdcard.org | ©2023 SD Association. Všechna práva vyhrazena

Dokumenty / zdroje

SD Association Rychlostní třída karty SD80 Express [pdfUživatelská příručka Rychlostní třída karty SD80 Express, třída rychlosti karty Express, třída rychlosti karty, třída rychlosti, třída

Reference

• Uživatelská příručka