Che si tratti di telefoni cellulari, fotocamere, console di gioco o laptop, utilizziamo tutti schede Secure Digital (SD) di tanto in tanto per scopi di archiviazione. Bene, tutti le preferiscono, grazie alle loro dimensioni ridotte, alla durata e alla memoria non volatile.
Se hai un talento per la tecnologia, probabilmente ti sei chiesto come funzionano le schede SD. Tecnicamente parlando, sono schede di memoria flash basate su semiconduttori che utilizzano la memoria flash NAND per archiviare i dati.
Inoltre, utilizzano il meccanismo di”protezione dalla scrittura”per prevenire la perdita accidentale dei dati. Se desideri approfondire, questo articolo ti guiderà con tutto ciò che dovresti sapere sulle schede SD e su come funzionano.
Le schede SD utilizzano la memoria flash NAND
La prima cosa da sapere è che le schede SD incorporano chip di memoria flash NAND che memorizzano blocchi di dati sotto forma di addebiti. Fondamentalmente, la tecnologia adotta il controllo e le porte mobili che aiutano a controllare il flusso di dati. Pertanto, se stai trasferendo file, documenti o persino foto su schede SD, vengono tutti archiviati elettronicamente.
Inoltre, la NAND si basa su Memoria di sola lettura programmabile elettronicamente (EEPROM), il che significa che può essere programmato e cancellato elettronicamente.
Oltre alle schede SD, la memoria flash NAND viene utilizzata anche in unità flash USB, SSD e altri dispositivi di memoria. Di seguito sono riportati cinque dei suoi tipi: Celle a livello singolo (SLC): questa NAND memorizza solo un bit di informazioni sotto forma di 0 o 1 in ciascuna cella, rendendo il flusso di dati più veloce. Sebbene abbiano la massima resistenza, sono relativamente costosi.Celle multilivello (MLC): questa NAND memorizza due bit di informazioni in ciascuna cella. Pertanto, sono più lenti degli SLC ma sono relativamente economici.Celle a triplo livello (TLC): come suggerisce il nome, questa NAND memorizza tre bit di informazioni in ciascuna cella. Pertanto, sono persino meno potenti di SLC e MLC.Celle a quattro livelli (QLC): questa NAND memorizza quattro bit di dati per cella. Pertanto, si ritiene che siano le più lente, economiche e con la minore aspettativa di vita tra i quattro tipi.NAND 3D: a differenza delle suddette NAND 2D, sono multistrato e memorizzano i dati in celle di memoria impilati uno sopra l’altro. Ciò garantisce una migliore resistenza e prestazioni migliori rispetto al primo.
Fondamentalmente, questi tipi di NAND sono uno dei tanti fattori che determinano la durata di SSD, schede SD e altre unità di memoria. Quindi, se hai una scheda SD che supporta la NAND 3D, generalmente dura più a lungo.
Sebbene la maggior parte dei produttori affermi che le loro schede SD durano dieci anni, dovresti sapere che ci sono ancora altre cose che determinano la durata. Ad esempio, l’utilizzo delle schede di memoria a temperature estreme, la rottura dei piedini o il loro mantenimento vicino a un forte magnete (campo elettromagnetico) può avere un impatto negativo sulle loro vite.
In che modo le schede SD memorizzano e recuperano i dati?
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L’ASCII Il valore di”E”è memorizzato nella scheda SD
In passato, facevamo molto affidamento su altre unità di archiviazione, come Memory Stick, schede Compact Flash, schede Smart Media, ecc. Alla fine, sono state sostituite da schede SD così come sono di dimensioni relativamente più leggere e supporta inoltre un grande spazio di archiviazione.
Guardando da vicino la scheda SD, noterai probabilmente una fila di terminali (pin) nella parte superiore. Fondamentalmente, alcuni pin qui sono responsabili dell’alimentazione della scheda, mentre altri funzionano per aiutare gli utenti a memorizzare o recuperare dati, come foto, video, documenti e altri file.
Come altri dispositivi di archiviazione, queste schede di memoria flash inoltre sono costituiti da transistor (che funzionano come interruttori elettrici) per aiutare a memorizzare i dati nel codice ASCII (una combinazione di 0 e 1). Quindi, se l’interruttore è acceso, il valore’1’viene memorizzato nella scheda SD e, se è disattivato, viene memorizzato’0′.
Ad esempio, se provi a memorizzare la parola’Esempio’, verrà memorizzato come’01000101 01111000 01100001 01101101 01110000 01101100 01100101′.
Beh, l’uso dei normali transistor aiuta solo a memorizzare temporaneamente i dati. Pertanto, i dati archiviati vengono persi e non possiamo recuperarli di nuovo. Pertanto, la tecnologia NAND adottata dalle schede SD utilizza MOSFET (Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor) che utilizza gate di controllo e floating per archiviare i dati in modo permanente.
Illustrazione di come i dati vengono archiviati in un transistor a gate singolo
Come mostrato nell’illustrazione sopra, un tipico transistor è costituito da un gate singolo. Qui, quando dalla sorgente viene passata una tensione positiva (il valore è 1), il gate è aperto e i dati vengono archiviati. Allo stesso modo, quando non c’è tensione (valore impostato su 0), il cancello è chiuso e le informazioni non vengono memorizzate.
In tal caso, se togliamo l’unità dalla fonte di alimentazione, non c’è tensione passato e anche i dati memorizzati andranno persi. Pertanto, l’utilizzo di un transistor a gate singolo non è applicabile alle schede SD.
Dati archiviati come cariche sopra il gate flottante in un MOSFET
Ora, diamo un’occhiata all’illustrazione del MOSFET, come mostrato sopra. Qui, quando l’interruttore è acceso e la tensione positiva è passata, una parte della tensione viene immagazzinata nella parte superiore del gate flottante.
Questo assicura che tutti i dati memorizzati rimangano anche quando rimuoviamo la scheda SD da la sua fessura. Ora possiamo facilmente recuperare queste informazioni da qualsiasi altro dispositivo. È interessante notare che puoi persino utilizzare lettori di schede SD e adattatori se il tuo PC non ha uno slot per schede SD.
Fondamentalmente, il numero di transistor su una scheda SD determina la capacità di memoria totale in Schede SD. Ciò significa che maggiore è il numero di MOSFET, più informazioni verranno memorizzate. Ad esempio, una scheda di memoria da 32 GB ha un numero di transistor più significativo di una da 16 GB, motivo per cui possiamo memorizzare più informazioni nella prima.
Infine, quando elimini i dati salvati sulla tua SD scheda, questa volta viene fatta passare una tensione negativa nel gate di controllo. Questo rimuove la tensione positiva, causando la cancellazione dei dati.
Architettura della scheda SD
Architettura della scheda SD
Una scheda SD funziona con questi sei componenti: pin di contatto, registri, controller dell’interfaccia della scheda, interfaccia del nucleo di memoria, rilevamento dell’accensione e nucleo di memoria. In questa sezione, discuteremo brevemente ciascuno di essi.
Perni di contatto
I nove pin o pad di contatto in una scheda SD assicurano che l’intero corpo sia posizionato correttamente negli slot dedicati nei dispositivi supportati. Altrimenti, è probabile che il tuo computer non leggerà la scheda SD.
Fondamentalmente, le schede di memoria hanno dati, alimentazione e pin slot che funzionano in modalità bus SPI (Serial Peripheral Interface) o bus SD modalità. Inoltre, funzionano solo dopo essersi interfacciati con l’Unità Microcontrollore ().
Di seguito sono riportati ciascuno dei pin e le singole funzioni che detengono: Chip Select (CS): questo pad o pin seleziona uno o un insieme di circuiti integrati. Quando è attivo, risponde alle modifiche degli input e, quando inattivo, ignora tutti i messaggi ricevuti.Comando (CMD): Questo è il pin di comando che aiuta la scheda SD a interagire con il microcontrollore per lo scambio di informazioni.VSS1 o GND: VVS1 è il primo pin della sorgente di tensione a cui deve essere collegata la terra. VCC: VCC o il collettore di tensione è un altro pin di alimentazione utilizzato nelle schede SD che si collega all’alimentazione positiva nelle schede SD. Spesso sono anche chiamati VDD o drain di tensione. Orologio (CLK): il pin dell’orologio è responsabile della ricezione dei segnali o degli impulsi dell’orologio dal microcontrollore.VSS2: come il VSS1, si collegano a terra e sono anche chiamati il pin GND.DAT0 o DO: Fondamentalmente, il pin Data Out o DAT0 invia i dati seriali al. Nella modalità SPI, viene utilizzato dallo Slave SPI.DAT1 e DAT2: Gli ultimi due pin sono relativi ai dati e sono responsabili della comunicazione bidirezionale tra la scheda SD e. Come una scheda SD, anche la scheda miniSD ha nove pin di contatto, ma la scheda microSD ha solo otto pin, dove manca DAT2.
Registri
I registri della scheda SD sono componenti essenziali che controllano varie funzioni di memoria e archiviazione. Inoltre, contengono anche informazioni vitali, come il numero di identità della scheda di memoria, il numero di serie, la data di produzione, ecc. Di seguito è riportata una tabella composta da tutti e sei i registri con la loro lunghezza e funzione:
Sei registri con le loro funzioni e lunghezza (in bit) Il controller interfaccia scheda SD comunica con i pin di contatto, i registri e l’interfaccia del core di memoria per gestire la memoria interna complessiva della scheda di memoria. Fondamentalmente, il controller riceve i comandi da un utente finale e risponde di conseguenza. Beh, una scheda SD è un dispositivo di input, e quando la montiamo su un PC, la CPU deve tenere altre operazioni e dare priorità ai suoi comandi. Tuttavia, grazie al controller dell’interfaccia della scheda, queste interruzioni del sistema sono notevolmente ridotte. Inoltre, il controller dell’interfaccia della scheda esegue diverse operazioni, tra cui lettura, scrittura e cancellazione delle informazioni salvate su le schede SD. Interfaccia Memory Core interagisce con il controller dell’interfaccia della scheda per fornire un’interfaccia semplice e reattiva a una scheda SD. Fondamentalmente , il componente è responsabile dell’implementazione generale della scheda di memoria. Inoltre, comanda e invia informazioni cruciali al controller dell’interfaccia della scheda per eseguire operazioni sui dati. Il rilevamento all’accensione, situato sul lato destro, rileva la scheda SD dopo lo abbiamo montato su un dispositivo di supporto. Inoltre, fornisce alimentazione al controller dell’interfaccia della scheda e all’interfaccia del nucleo di memoria per il corretto funzionamento. Inoltre, hai bisogno di questo componente se intendi ripristinare l’interfaccia di memoria e il controller della scheda SD. Il componente finale delle schede SD è il Memory Core. Fondamentalmente, questa è l’area principale per l’archiviazione dei dati. Tuttavia, l’area di archiviazione dipende dalla famiglia di schede SD che stai utilizzando. In effetti, il funzionamento di una scheda SD è enormemente influenzato dalla sua tipologia. In breve, gli SDUC hanno la capacità di archiviazione più elevata (da 2 TB a 128 TB) e funzionano anche più velocemente delle altre famiglie di SD (SDSC, SDHC e SDXC). La figura seguente dovrebbe aiutarti a identificare le dimensioni e capacità di memoria di diversi tipi di schede SD. Uno dei motivi principali per cui gli utenti finali preferiscono le schede SD è il loro CPRM (Protezione dei contenuti per Supporti registrabili). Ciò garantisce la protezione del diritto d’autore; quindi, altri non possono copiare i tuoi contenuti illegalmente. Per abilitare CPRM, devi codificare i tuoi contenuti con Media Identifier e Media Key Block. In questo modo, anche se un altro utente copia i dati, non sarà in grado di leggerli. Inoltre, per accedere ai dati con codifica CPRM, è necessario un dispositivo abilitato per CPRM e utilizzare Media Identifier e Media Key Block per decrittografarlo. Inoltre, alcuni SD, SDHC, SDUC e SDXC hanno anche un ulteriore meccanismo di sicurezza fisica all’interno della carta. Questo è il blocco di protezione da scrittura ed è presente nella parte sinistra della scheda di memoria. Fondamentalmente, facendo scorrere il lucchetto verso il basso si attiverà la protezione da scrittura, il che significa che non è possibile modificare alcun dato nella SD Carta. Allo stesso modo, spingendolo verso l’alto sbloccherai la tua scheda, disabilitando il meccanismo di protezione da scrittura. In questo modo, previene il danneggiamento di una scheda SD. Andando avanti, la maggior parte dei dispositivi di archiviazione è suscettibile di danni fisici dopo essere caduta da una certa altezza. D’altra parte, il design a forma di cuneo, la tacca e le scanalature di guida di una scheda SD forniscono ulteriore sicurezza. Inoltre, assicurano che la scheda sia inserita correttamente nello slot dedicato.Controller interfaccia scheda
Interfaccia Memory Core
Rilevamento all’accensione
Memory Core
Famiglie di schede SD con le loro dimensioni e capacità di memoria
Quanto sono sicure le schede SD?
Blocco protezione da scrittura in una scheda SD