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Neue SD-Express-Version mit bis zu 4 GB/s via PCIe 4.0 vorgestellt

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Unter normalen Umständen wäre die Präsentation wohl auf der photokina oder COMPUTEX 2020 in jeweils wenigen Tagen abgehalten worden, in Zeiten von Covid-19 gibt es stattdessen eine „Virtual Trade Show“ auf der offiziellen Webseite der SD Association. Die Rede ist von neuen SD-Express-Speicherkarten mit beinahe 4 GB/s Übertragungsrate.

SD Express: Die Unterschiede

SD Express leitet einen Paradigmenwechsel bei SD-Speicherkarten ein. Statt der vormals hauseigenen Bus-Systeme (Normal Bus I/F, High Speed Bus I/F, UHS Bus I/F), setzen kommende SD-Express-Speicherkarten auf PCI Express samt NVMe-Schnittstelle, wie sie auch von M.2-SSDs im PC oder Notebook bekannt ist.

Aus der Nutzung von PCIe und NVMe ergeben sich, neben geringeren Entwicklungskosten durch vorhandene Implementierungen und Treiber, diverse Vorteile. So können SD-Express-Karten dank Bus Mastering (PCIe) ohne Umweg über die CPU mit anderen Prozessoren, Speicher-Controllern oder den DRAM kommunizieren. In der Praxis könnten z.B. Bildprozessoren in leistungsstarken Kameramodellen in einen tieferen Ruhezustand gehen, während Daten aus dem Arbeitsspeicher der Kamera auf die SD-Express-Karte geschrieben werden.

SD Express: Bus Mastering [Bild: SD Card Association]

Umgekehrt kann auch der Controller der SD-Express-Speicherkarte via Host Memory Buffer (HMB) auf den DRAM des Endgeräts zugreifen und diesen selbst als Schreib-Cache nutzen. Insbesondere in Smartphones, in denen auch Apps auf microSD-Karten installiert werden können (Android Adoptable Storage), könnte dies in der Praxis für einen deutlichen Leistungszuwachs sorgen.

Nicht zuletzt bringt NVMe von Haus aus den Stromsparmechanismus der Power Sub States (L1.0 bis L1.2) mit. Kombiniert mit der höheren Schreibgeschwindigkeit können SD-Express-Speicherkarten ebenfalls früher in einen tieferen Stromsparmodus wechseln und so die Akkulaufzeit erhöhen.

So weit, so bekannt. Was ist neu?

All das ist im Kern bereits seit 2018 und der SD-7.0-Spezifikation bekannt, erweitert 2019 mit der Version SD 7.1 für den microSD-Formfaktor.

Neu in SD 8.0 ist primär eine deutlich gesteigerte Datenrate. SD Express nach SD 7.x ermöglicht maximal 985 MB/s (PCIe 3.0 x1), SD 8.0 erweitert die Möglichkeiten auf PCIe 4.0 und optional zwei PCIe-Lanes. Daraus folgt eine maximale Transferrate von 3.938 MB/s über PCIe 4.0 x2. Über PCIe 4.0 x1 und PCIe 3.0 x2 sind jeweils 1.969 MB/s möglich.

SD Express: Neue Kontakte für 2-Lane-Betrieb [Bild: SD Card Association]

Für den Wechsel auf PCIe 4.0 wird keine Änderung am Äußeren der Karten notwendig, für die Variante mit zwei Lanes bekommen SD-Speicherkarten die nunmehr dritte Kontaktreihe spendiert. Wohl auch aus Platzgründen ist PCIe mit zwei Lanes derzeit nicht im microSD-Formfaktor vorgesehen.

Da die obere Pin-Reihe dem ursprünglichen SD-Bus (inkl. UHS-I) vorbehalten ist, bleiben auch SD-Express-Speicherkarten sowie -Endgeräte (Kameras, Kartenleser, etc.) vollständig auf- und abwärtskompatibel. Eine SD-Express-Karte mit PCIe 4.0 x2 wird, wenn auch mit deutlich geringerer Geschwindigkeit, in alten Kartenlesern oder Kameras funktionieren.

SD Express: Logo-Übersicht [Bild: SD Card Association]

Vergleichbar zu USB 3 ergeben sich leider wenig griffige Bezeichnungen wie SD Express Gen4x2. Die SD Association verzichtet ferner auf eigene Logos für die verschiedenen Kombinationen und auch eine einheitliche Sprachreglung scheint nicht absehbar. Auf den Produkten sollen ausschließlich SD Express bzw. der EX-Schriftzug aufgedruckt sein. Die PCIe-Version und Anzahl der PCIe-Lanes dürfte wohl im Kleingedruckten landen.