با علایم سرعتی کارت‌های SD و microSD و استاندارد SD 5.0 آشنا شوید

سازمان استانداردسازی کارت حافظه‌ی SD امروز پنجمین نسخه‌ی استاندارد کارت SD را منتشر کرد. در ادامه به مشخصات SD 5.0 که به منظور افزایش سرعت کارت‌های حافظه تدوین شده می‌پردازیم. SD 5.0 برای فیلم‌برداری 8K و نیز ویدیوهای 360 که طبعاً بیت‌ریت بالایی دارند، تدوین شده است.

قبلاً به مقوله‌ی کارت حافظه و مفاهیم مرتبط با آن پرداختیم.

ویدیوهای 8K و نیاز اساسی به سرعت بالاتر کارت‌های SD

بیت‌ریت حداکثری ویدیوی 8K بیش از 50 مگابایت بر ثانیه است:

ویدیوهای 8K که رزولوشن 7680 در 4320 پیکسل دارند از نظر مساحت، 16 برابر بزرگ‌تر از ویدیوهای فول اچ‌دی هستند و بدیهی است که بیت‌ریت متوسط 10000 کیلوبیت در ثانیه، کافی نیست. باید این عدد را 10 برابر یا بیشتر کنیم. بنابراین بیت‌ریت بالاتر از 100 هزار کیلوبیت در ثانیه نیاز است. ویدیوهای 360 درجه‌ای هم رزولوشن بالایی دارند و بیت‌ریت بالاتر است. بنابراین این نیاز حس می‌شود که کارت حافظه‌های سال‌های آتی، باید سریع‌تر باشند. دقت کنید که 100000 کیلوبیت بر ثانیه معادل 12.5 مگابایت بر ثانیه است و برخی حافظه‌ها چنین سرعتی دارند اما ثبات سرعت هم در فیلم‌برداری بسیار مهم است، در واقع نمی‌توان استریم ویدیویی را با حذف برخی بلوک‌های داده و سرعتی یکنواخت، ذخیره کرد. به همین جهت است که بیت‌ریت متوسط ملاک نیست بلکه باید بیت‌ریت حداکثری در محاسبه سرعت موردنیاز لحاظ شود.

استاندارد SD 5.0 با تمرکز بر افزایش سرعت و رسیدن به سرعت مطلوب برای فیلم‌برداری 8K شکل گرفته است. این بار برای بیان سرعت از علایم جدیدی که Video Speed Class را بیان می‌کنند، استفاده می‌شود. این عبارت به معنی کلاس سرعت ویدیوی است. پروتکل جدیدی برای معماری حافظه‌های فلش NAND اضافه شده که سرعت تبادل داده را افزایش می‌دهد و در نهایت اینکه از ضبط هم‌زمان چند فایل، پشتیبانی می‌شود. تغییرات را یک به یک بررسی می‌‎کنیم.

استفاده‌ی مجدد از باس ارتباطی UHS-II در SD 5.0

باس ارتباطی جدیدی وجود ندارد. همان UHS-II انتخاب شده که در حالت فول داپلکس، سرعتی بیش از 150 مگابایت بر ثانیه دارد! دقت کنید که در حال حاضر سرعت کارت‌های SD به این محدوده نزدیک نیست و محدودیتی در برابر پیشرفت کارت‌های SD موجود وجود ندارد.

در مورد باس UHS-II و تعداد پین‌های ارتباطی یک کارت حافظه سریع، به تفصیل بحث کردیم. کافی است به دانش‌نامه‌ی اینتوتک مراجعه کنید. تفاوت ظاهری پین‌ها به صورت زیر است:

کنترلر جدید و پشتیبانی از حافظه‌های فلش NAND سریع‌تر

در حال حاضر تراشه‌های حافظه‌ی فلش NAND از نظر اندازه‌ی بلوک‌های داده، بزرگ‌تر شده‌اند. منظور از بلوک داده کوچک‌ترین واحدی است که طی یک عمل، پاک می‌شود. به عنوان مثال هاینکس چندی پیش حافظه‌های صفحه‌ای از نوع MLC و TLC را با صفحات داده‌ی 6 مگابایتی و بلوک‌های 9 مگابایتی معرفی کرده است. اینتل و مایکرون به زودی حافظه‌های MLC با بلوک‌های 16 مگابایتی و حافظه‌های TLC با بلوک‌های 24 مگابایتی معرفی می‌کنند که البته از نوع صفحه‌ای نیست بلکه 3D NAND است.

با افزایش اندازه‌ی بلوک‌ها، عمل پاک کردن سریع‌تر انجام می‌شود چرا که در زمان مساوی، حجم بیشتری پاکسازی و آماده‌ی نوشتن داده شده است. در SD 5.0 اندازه‌ی بلوک‌های داده بسیار متنوع در نظر گرفته شده، 37 حالت مختلف با اندازه‌ی بلوک 8 مگابایت الی 512 مگابایت قابل استفاده است. بنابراین تا چند سال آتی، از این نظر محدودیتی مطرح نمی‌شود.

تنها مشکلی که در استفاده از بلوک‌های بزرگ وجود دارد این است که کنترلر فلش NAND می‌بایست در انتخاب بلوک‌هایی که باید پاک شوند، دقت کند و موارد بهینه را انتخاب نماید تا تعداد بلوک‌هایی که پاک می‌شود، حداقل باشد. انتخاب غیربهینه به این معنی است که بلوک‌های بیشتری پاک می‌شوند و در نتیجه عمر مفید کاهش پیدا می‌کند.

معرفی کلاس‌های V6 تا V90 در کارت‌های حافظه‌ی جدید

پروتکل VSC که مخفف Video Speed Class است، یک ویژگی جالب دارد، اکنون می‌توان به صورت هم‌زمان داده‌ها را روی 8 فایل مختلف نوشت. در ویدیوهای 360 درجه این ویژگی بسیار مفید است چرا که چند استریم ویدیویی در آن واحد از زوایای مختلف دوربین تهیه می‌شود و قرار است تمام استریم‌ها، هم‌زمان روی کارت حافظه ذخیره شوند. در عین حال می‌توان تصاویر رزولوشن بالا هم تهیه کرد.

کلاس سرعت ویدیویی یا همان Video Speed Class، تعریف بسیار ساده‌ای دارد. سرعت نوشتن ویدیو پس از حرف V ذکر می‌شود.

بنابراین V6 به معنی سرعت 6 مگابایت بر ثانیه است، V10 و V30 هم سرعت نوشتن 10 و 30 مگابایت بر ثانیه دارند. دو کلاس سریع‌تر که U3 سابق را پشت سر می‌گذارند، V60 و V90 هستند. سرعت نوشتن در این دو کلاس سرعت ویدیویی، 60 و 90 مگابایت بر ثانیه است. 2 الی 3 برابر سریع‌تر از U3.

کاربرد و علائم استاندارد برای بیان سرعت کارت‌های حافظه

سازمان استانداردسازی کارت‌های SD دو کلاس سرعت ویدیویی V60 و V90 را شایسته‌ی فیلم‌برداری 8K و ویدیوهای 360 درجه می‌داند. V30 و V10 برای فیلم‌برداری 4K و 1080p کاربرد دارند و به نوعی جایگزین امروزی U1 و U3 به حساب می‌آیند.

با مباحثی که در خصوص حافظه‌های جدید و نیاز به کنترلر جدید طرح شد، بدیهی است که سرعت واقعی کارت‌های SD امروزی فقط در شرایطی نمایان می‌شود که هاست (گوشی، تبلت، دوربین و هر وسیله‌ای که میزبان کارت حافظه است و از آن استفاده می‌کند) هم مشخصات SD 5.0 را داشته باشد. در غیر این صورت کارت حافظه با سرعت پایین‌تری داده را ذخیره می‌کند.

تولیدکنندگان کارت حافظه برای جلوگیری از بروز ابهامات اساسی، می‌توانند نشان جدید را در کنار نشان قدیمی درج کنند. به عنوان مثال ممکن است روی یک کارت SD جدید، عبارت V30 در کنار U3 سابق درج شود و در عین حال C10 چند سال پیش هم روی آن به چشم بخورد. جدول زیر نشان‌های C2 تا C10 و U1 و U3 را توصیف می‌کند:

و مثالی جالب از تنوع علایم مندرج روی کارت حافظه:

اینتوتک