Secure Digital

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Tarjetas SD, mini SD y micro SD (de arriba a abajo).

Secure Digital (SD) es un formato de tarjeta de memoria para dispositivos portátiles tales como cámaras fotográficas digitales, teléfonos móviles, computadoras portátiles e incluso videoconsolas (tanto de sobremesa como portátiles), entre muchos otros.

El estándar Secure Digital fue introducido en 1999 como una mejora evolutiva por sobre las tarjetas MMC. El estándar es mantenido por la SD Card Association y fue implementado en más de 400 marcas de productos, cubriendo docenas de categorías y en más de 8.000 modelos.[1]

El formato Secure Digital incluye cuatro versiones de tarjetas, disponibles en tres tamaños. Las cuatro familias son la original “Standard Capacity” (SDSC), “High-Capacity” (SDHC), “Extended-Capacity” (SDXC) y SDIO. Los tres tamaños son el original, el mini, y el micro. Por medio de adaptadores eléctricamente pasivos es posible utilizar tarjetas en ranuras más grandes.

Los dispositivos con ranuras SD pueden utilizar tarjetas MMC, que son más finas, pero las tarjetas SD no caben en las ranuras MMC. Asimismo, se pueden utilizar en las ranuras de CompactFlash o de PC Card con un adaptador. Sus variantes MiniSD y MicroSD se pueden utilizar, también directamente, en ranuras SD mediante un adaptador. Las normales tienen forma de ם. Hay algunas tarjetas SD que tienen un conector USB integrado con un doble propósito, y hay lectores que permiten que las tarjetas SD sean accesibles por medio de muchos puertos de conectividad como USB, FireWire y el puerto paralelo común. Las tarjetas SD también son accesibles mediante una disquetera usando un adaptador FlashPath.

Tarjeta SD de 512 MB.

Descripción e introducción en el mercado[editar]

Tarjeta SD de 1 GB.

Las tarjetas Secure Digital son utilizadas como soportes de almacenamiento por algunos dispositivos portátiles como cámaras digitales, videoconsolas, videocámaras y teléfonos móviles.

Antes de 2005 las capacidades de estas tarjetas oscilaban entre los 16, 32 y 64 mebibytes (MiB). En 2005, las capacidades típicas de una tarjeta SD eran de 128, 256 y 512 MiB, y 1, 2 y 4 gibibytes (GiB). En 2006, se alcanzaron los 8 GiB, y en 2007, los 16 GiB. El 22 de agosto de 2007 Toshiba anunció que para 2008 empezaría a vender memorias de 32 GiB, lo cual sucedió, y hoy en día varias marcas prestigiosas venden ya memorias de esta capacidad. Recientemente la misma Toshiba ha lanzado ya una memoria de 64 GiB.

Las tarjetas SD han sustituido a las SmartMedia como formato de tarjeta de memoria dominante en las cámaras digitales compactas. En 2001, SmartMedia había logrado un uso de cerca del 50 %, pero en 2005, SD/MMC había alcanzado más de un 40 % de cuota de mercado, y el porcentaje de SmartMedia cayó en picado. La gran mayoría de los principales fabricantes de cámaras fotográficas digitales usa SD en sus líneas de productos, como Canon, Nikon, Kodak y Konica Minolta. Sin embargo, tres fabricantes importantes se han adherido a sus propios formatos propietarios en sus cámaras fotográficas: Olympus y Fuji, que usan tarjetas XD; y Sony con su Memory Stick.

"Secure" (seguro en español) en Secure Digital, viene del origen de la tarjeta. Para crear una tarjeta SD, Toshiba añadió hardware de cifrado a la ya existente tarjeta MMC, para aliviar las preocupaciones de la industria de la música, que giraban en torno a que las tarjetas MMC permitirían el pirateo fácil de la música (un esquema similar es el estándar de MagicGate usado en las Memory Stick). En teoría, este cifrado permitiría cumplir fácilmente los esquemas DRM sobre la música digital, pero esta funcionalidad se utiliza poco.

Con un soporte lector de tarjetas (normalmente, un pequeño dispositivo USB), el usuario puede acceder al contenido de una tarjeta SD usando su ordenador. Algunos ordenadores recientes tienen integrado dicho lector de tarjetas.

Un reciente desarrollo son las tarjetas SD con sistensores USB integrados, para eliminar la necesidad de disponer de un adaptador SD/USB o una ranura SD en el PC, aunque a cambio de un precio inicial más alto. Un diseño pionero de SanDisk tenía una aleta que giraba y dejaba al descubierto el conector. Aunque SanDisk no pretendía en un primer momento comercializar una tarjeta SD con USB, este movimiento animó a otros fabricantes a seguir el modelo.

La abreviatura “SD” fue realmente desarrollada para otra aplicación completamente diferente: fue empleada en un primer momento para “Super-Density Optical Disk” (disco óptico de alta densidad), que supuso la entrada, poco exitosa, de Toshiba en las guerras de formatos de DVD.

Apertura de estándares[editar]

Las tarjetas MMC también funcionan en ranuras SD.

Como la mayoría de los formatos de tarjeta de memoria, el SD está cubierto por numerosas patentes y marcas registradas, y sólo se puede licenciar a través de la Secure Digital Card Association (Asociación de la Tarjeta Secure Digital). El acuerdo de licencia actual de esta organización no permite controladores de código abierto para lectores de tarjetas SD, un hecho que genera consternación en las comunidades de código abierto y software libre. Generalmente, se desarrolla una capa de código abierto para un controlador SD de código cerrado disponible en una plataforma particular, pero esto está lejos de ser lo ideal. Otro método común consiste en utilizar el antiguo modo MMC, donde se requiere que todas las tarjetas SD soporten el estándar SD.

Esto significa que SD es menos abierto que CompactFlash o los memorias USB, que pueden ser implementados libremente (aunque requieren costes de licencia por las marcas registradas y logotipos asociados, pero aun así resulta mucho más abierto que XD o Memory Stick, donde no hay disponible ni documentación pública ni implementación documentada.

Explicación técnica[editar]

Todas las tarjetas de memoria SD y SDIO necesitan soportar el antiguo modo SPI/MMC que soporta la interfaz de serie de cuatro cables ligeramente más lenta (reloj, entrada serial, salida serial y selección de chip) que es compatible con los puertos SPI en muchos microcontroladores.

Muchas cámaras digitales, reproductores de audio digital y otros dispositivos portátiles, probablemente utilicen exclusivamente el modo MMC. La documentación para este modo se puede comprar en MMCA por 500 USD; sin embargo, la documentación parcial para SDIO es libre y existe documentación libre disponible para tarjetas de memoria como parte de las hojas de especificación de algunos fabricantes.

El modo MMC no proporciona acceso a las características propietarias de cifrado de las tarjetas SD y la documentación libre de SD no describe dichas características. La información del cifrado es utilizada primordialmente por los productores de medios y no es muy utilizada por los consumidores quienes típicamente utilizan tarjetas SD para almacenar datos no protegidos.

Existen 3 modos de transferencia soportados por SD:

  • Modo SPI: entrada separada serial y salida serial.
  • Modo un-bit SD: separa comandos, canales de datos y un formato propietario de transferencia.
  • Modo cuatro-bit SD: utiliza terminales extra más algunos terminales reasignados para soportar transferencias paralelas de cuatro bits.

Las tarjetas de baja velocidad soportan tasas de transferencia de 0 a 400 kbit/s y modo de trasferencia un-bit SD, mientras que las tarjetas de alta velocidad soportan tasas de transferencia de 0 a 100 Mbit/s en el modo de cuatro-bit, y de 0 a 25 Mbit/s en el modo un-bit SD.

Actualmente las velocidades mínimas garantizadas de transferencia que aseguran las tarjetas han sido estandarizadas con las siguientes nomenclaturas:[2] [3]

Clase Velocidad
SDHC Speed Class 2.svg Class 2 2 MB/s
SDHC Speed Class 4.svg Class 4 4 MB/s
SDHC Speed Class 6.svg Class 6 6 MB/s
SDHC Speed Class 10.svg Class 10 10 MB/s
UHS Class 1.png UHS Class 1 10 MB/s
UHS Class 3.png UHS Class 3 30 MB/s
Bus Interface Card logo Bus logo Bus Speed Spec Version
Normal Speed SD SDHC SDXC 12,5 Mbyte/s 1.01
High Speed 25 Mbyte/s 2.00
UHS-I SDHC SDXC I 50 Mbyte/s (SDR50, DDR50)
104 Mbyte/s (SDR104)
3.01
UHS-II II 156 Mbyte/s (FD156)
312 Mbyte/s (HD312)
4.00/4.10[4]

Los derechos de las licencias para SD/SDIO son impuestos a los fabricantes y vendedores de tarjetas de memoria y lectores de las mismas (1000 USD por año, más una membresía de 1500 USD por año). No obstante, las tarjetas SDIO pueden ser fabricadas sin licencia, así como tampoco es necesaria en el caso de la fabricación de los lectores MMC. Las tarjetas MMC tienen una interfaz de siete terminales, SD y SDIO la expandieron a nueve terminales.

SDIO[editar]

Una cámara que usa la interfaz SDIO.

Las ranuras SD pueden ser utilizadas para más cosas que una tarjeta de memoria flash. Las normales tienen forma de ם. Los dispositivos que soportan SDIO (típicamente PDA, pero cada vez más ordenadores portátiles y teléfonos móviles) pueden usar pequeños dispositivos diseñados para las dimensiones SD, como receptores GPS, Wi-Fi o adaptadores Bluetooth, módems, lectores de códigos de barras, adaptadores IrDA, sintonizadores de radio FM, lectores de RFID o cámaras digitales acoplables.

Se han propuesto otros dispositivos, pero todavía no se han implementado, como los adaptadores serie RS-232, sintonizadores de TV, escáneres de huella dactilar, adaptadores maestro/esclavo de SDIO a USB (que permitirían que un dispositivo de mano equipado con SDIO utilizara periféricos USB o interfaz a PC), lectores de bandas magnéticas, transmisores-receptores de Bluetooth/Wi-Fi/GPS, adaptadores Ethernet y adaptadores de módems celulares (PCS, CDPD, GSM, etc).

SDXC[editar]

El formato Secure Digital Extended Capacity (SDXC) fue desvelado en el CES 2009. La máxima capacidad definida para tarjetas SDXC es de 2 TiB (2048 GiB). Las tarjetas SDHC también tienen una capacidad máxima de 2 TiB basada en las estructuras de datos de la tarjeta, pero ésta está limitada arbitrariamente a 32 GiB por el documento SD 2.0.

La tasa de transferencia máxima de SDXC fue anunciada como 104 MB/s, con planes de incrementarla a 300 MB/s en el futuro.[5] Las tarjetas SDXC utilizarán el sistema de archivos de Microsoft exFAT.[6] [7]

El 8 de enero de 2009, Panasonic anunció planes de producir tarjetas SDXC de 64 GiB.[8]

El 6 de marzo de 2009, Pretec presentó la primera tarjeta SDXC del mundo[9] con una capacidad de 32 GiB y una velocidad de lectura/escritura de 50 MB/s. En su presentación no había productos compatibles con la nueva tarjeta de memoria.

El 3 de agosto de 2009, Toshiba anunció el lanzamiento de la primera tarjeta de memoria SDXC de 64 GiB del mundo[10] con una velocidad de lectura de 60 MB/s.

En enero de 2012, Sandisk presentó en CES 2012 una tarjeta de memoria SDXC con una capacidad de 128 GiB y una tasa de transferencia de hasta 45 MB/s, destinada para almacenar video en HD Y 3D. Esta tarjeta de memoria utiliza una nueva arquitectura llamada UHS-I, la tarjeta fue presentada con el estándar UHS-I clase 1 y es de clase 10, que asegura la velocidad de lectura/escritura dicha.

Diferentes tipos de tarjetas MMC/SD[editar]

La tarjeta SD no es el único estándar de tarjetas de memoria flash ratificado por la Secure Digital Card Association. Existen otros formatos de dicha asociación, como son el MiniSD y el MicroSD (conocido como Transflash antes de la ratificación por la Secure Digital Card Association).

Estas tarjetas más pequeñas se pueden utilizar en ranuras del mismo tamaño que MMC/SD/SDIO con un adaptador (que deba conectar las conexiones eléctricas así como la llevar a cabo el contacto físico). Sin embargo, hay que decir que ya es difícil crear dispositivos de E/S con el factor de forma del SD y esto será aún menos posible con tamaños más pequeños.

Como las ranuras SD todavía tienen soporte para las tarjetas MMC, las variantes de MMC más pequeñas, que han evolucionado, también son compatibles con los dispositivos lectores para SD. De forma diferente a MiniSD y MicroSD (que son lo suficientemente distintas de la SD para hacer imposible construir adaptadores mecánicos), las ranuras RS-MMC mantienen compatibilidad hacia atrás con las tarjetas MMC de tamaño normal, ya que las tarjetas RS-MMC son simplemente tarjetas MMC más cortas.

Comparativa técnica[editar]

MMC RS-MMC MMC Plus Secure MMC SD SDIO MiniSD MicroSD
Socket SD Adaptador mecánico Adaptador electromecánico Adaptador electromecánico
Pines 7 7 13 7 9 9 11 8
Factor de forma Fino Fino/corto Fino Fino Grueso Grueso Estrecho/corto/fino Estrecho/corto/extrafino
Ancho 24 mm 24 mm 24 mm 24 mm 24 mm 24 mm 20mm 11 mm
Largo 32 mm 18 mm 32 mm 32 mm 32 mm 32+ mm 21'5 mm 15 mm
Grosor 1,4 mm 1,4 mm 1,4 mm 1,4 mm 2,1 mm 2,1 mm 1,4 mm 1 mm
Modo SPI Opcional Opcional Opcional Necesario Necesario Necesario Necesario Opcional
Modo 1 bit
Modo 4 bits No No Opcional Opcional Opcional Opcional
Modo 8 bits No No No No No No
Reloj xfer 0–20 MHz 0–20 MHz 0–54 MHz ¿0–20 MHz? 0–25 MHz 0–25 MHz 0–20 MHz 0–12 MHz
XFER máximo 20 Mbit/s 20 Mbit/s 416 Mbit/s ¿20 Mbit/s? 100 Mbit/s 100 Mbit/s 100 Mbit/s 100 Mbit/s
SPI XFR máximo 20 Mbit/s 20 Mbit/s 54 Mbit/s 20 Mbit/s 25 Mbit/s 25 Mbit/s 25 Mbit/s 25 Mbit/s
DRM No No No N/D
Cifrado de usuario No No No No No No No
Espec. simplificadas No No No
Coste de membresía 2.500 USD/año (no necesario) 1.500 USD/año (parece necesario)
Coste de espec. 500 USD ? ? Miembro Miembro Miembro Miembro
Licencia de host No No No No 1000 USD/año + membr.
Royalties de tarjeta de memoria
Royalties de tarjeta E/S N/D N/D N/D N/D N/D 1000 USD/año + membr. N/D N/D
Compatible con desarr. de código abierto No Solo SPI Solo SPI Solo SPI Solo SPI

Los datos de la tabla han sido recogidos a partir de versiones simplificadas de las especificaciones de MMC y de SDIO, y de otros datos de sitios Web sobre las asociaciones de tarjetas SD y MMC. Los datos de otras variantes de tarjetas es una fusión de los datos recogidos.

El límite de la capacidad de todos los formatos SD/MMC parece ser de 128 GB en modo LBA (direccionamiento de sector de 28 bits).

Todas las tarjetas fabricadas actualmente por SanDisk, Ritek/Ridata y Kingmax Digital parecen utilizar el modo SPI. Además, las tarjetas MMC pueden ser eléctricamente idénticas a las tarjetas SD pero en una carcasa más fina y con un fusible para deshabilitar las funciones de SD (así que no es necesario pagar royalties SD).

MMC definió los protocolos SPI y un-bit MMC/SD. El protocolo subyacente SPI ha existido durante años como una característica estándar en muchos microcontroladores. Desde una perspectiva social, la justificación para un nuevo protocolo incompatible de SD/MMC es cuestionable; el desarrollo de un nuevo protocolo incompatible e innecesario puede ayudar a las asociaciones comerciales a recoger honorarios y pagos en calidad de socio pero aumenta el coste del hardware y software. El nuevo utilizaba la señalización del colector abierto para permitir múltiples tarjetas en el mismo bus pero esto realmente causa problemas en una frecuencia de reloj alta.

Mientras SPI utilizaba tres líneas compartidas más una de selección de chip separada en cada tarjeta, el nuevo protocolo permite que hasta 30 tarjetas sean conectadas con los mismos tres cables (sin la selección de chip) a expensas de una inicialización mucho más complicada de la tarjeta y del requisito de que cada tarjeta tiene un número de serie único para el conector y debe solicitar autorización para realizar la operación. Esta característica se utiliza raramente, y su uso se desaconseja en los nuevos estándares (que recomiendan un canal totalmente separado a cada tarjeta) debido a cuestiones de velocidad y consumo de energía. El protocolo cuasi-propietario de un-bit MMC/SD fue ampliado para utilizar transferencias con un ancho de cuatro bits (SD y MMC) y ocho bits (sólo MMC) para lograr más velocidad, mientras que la mayor parte del resto de la industria de la informática se está trasladando a canales más estrechos de una velocidad más alta. El estándar SPI se habría podido registrar simplemente con unas frecuencias de transferencia de datos más altas (por ejemplo, 133 MHz) para tener un rendimiento más alto que el ofrecido por el SD de cuatro bits (de todos modos, las CPU embebidas que ya no tenían tasas de reloj más altas no habrían sido lo suficientemente rápidas como para manejar tasas de datos más altas). La asociación de la tarjeta SD dio soporte para parte de las órdenes del antiguo protocolo MMC de un bit y añadió soporte para comandos adicionales relacionados con la protección de copia.

Capacidad[editar]

En 2014, se puede disponer de hasta 128 Gb de capacidad de almacenamiento.[11]

Véase también[editar]

Referencias[editar]

Enlaces externos[editar]