存儲卡的那些事-養成資深攝影人的好習慣05

存儲卡就好比數碼時代的膠片，每個人都知道存儲卡是玩攝影必須的裝備。但是初學者看的是容量、老法師看的是讀寫速度，可有哪位教攝影的老師好好教過學生有關存儲卡的物理知識？至少我要說：存儲卡是需要保養得！您不信，所以要補點理工科知識了。

照相機中常用的存儲卡目前只有SD卡和CF卡兩種，今天我們重點講最常用的SD卡。

首先，我來說說SD卡的起源。SD卡源於一種MMC(Multi-Media Card）多媒體卡。由西門子公司Siemens和SanDisk於1997年推出。由於它的封裝技術較為先進，7針引腳，體積小、重量輕、非常符合移動存儲的需要。MMC支持1bit模式，20MHz時鐘，採用匯流排結構。

SD卡是由松下電器、東芝和SanDisk聯合推出，1999年8月發布。SD卡的數據傳送和物理規範由MMC發展而來，大小和MMC卡差不多，尺寸為32mm x 24mm x 2.1mm。長寬和MMC卡一樣，只是比MMC卡厚了0.7mm，以容納更大容量的存貯單元。S與 MMC 卡保持著向上的兼容，MMC卡可以被新的SD設備存取，兼容性則取決於應用軟體，但SD卡卻不可以被MMC設備存取。（SD卡外型採用了與MMC卡厚度一樣的導軌式設計，以使SD設備可以適合MMC卡)。

SD卡容量目前有3個級別，那就是SD，SDHC和SDXC。

下表為等級容量範圍和標準磁碟格式：

SD容量有8MB、16MB、32MB、64MB、128MB、256MB、512MB、1GB、2GB

SDHC容量有2GB 、4GB、8GB、16GB、32GB

SDXC容量有32GB、48GB、64GB、128GB、256GB、512GB、1TB、2TB

不要光看容量，SD卡對於攝影來說比較有實用意義的指標是讀寫速度。這點，老法師特別看中。因為無論是連拍，還是拍攝視頻，都需要做高速的寫入處理。而有些性能不好的照相機，比如徠卡M、哈蘇這些看似極其高端，其實硬體設計能力不足的小眾廠家的相機對存儲卡的寫入速度有特別高的要求。

道理：因為這些相機的主板產量小，沒有廠家給他們製造專用的DSP圖像處理晶元，因此只能在CMOS廠的開發板基礎上改改，存儲速度特別受限制。用過徠卡大M之前的機器的用戶可能特別有發言權。其實哈蘇也是一樣的問題。就算徠卡大M開始轉用了富士通的MASTRO處理器，可是存儲速度至今仍然沒有完全解決。

相機的存儲性能不好，只好更依靠存儲卡的性能了。

根據數據傳輸速度，SD有不同的等級。速度等級

有兩種表示方法：

"X"表示法（SD1.0規範，現已不用）這裡略過。

從SD2.0的規範開始，對SD卡的速度分級方法是：普通卡和高速卡的速率定義為Class2、Class4、Class6 和Class 10 四個等級。在Class10卡問世之前，存在過一陣Class11和Class13的卡,但這種標準最終沒有被SDA共識。

從SD3.01規範開始，被稱為超高速卡，速率定義為UHS-I和UHS-II。到2013年第二季度為止，已上市的只有UHS-I卡。UHS-II在2012年第4季度發布，但就2014年前的技術發展速度來看，UHS-I完全足夠度過2014年甚至更久。UHS-I卡的速度等級分為UHS-Class0和UHS-Class1。UHS-I的Class和SD2.0的Class不同，沒有明確的Class0卡，字面含義就是達不到Class1的卡。可能未來老Class標準的都會被歸納為Class0吧。Class1代表的是最大讀取104MB/s，而SD2.0標準里的Class代表的是寫入最小的速度範圍。

不同等級的讀取速度和能滿足的應用要求見下表：

我舉個實際的例子，比如上圖這個SD卡，號稱是UHS-II規格，打出了150MB/s的讀寫速度作為招牌。大家不要被它騙了。它的真正規格是：讀取時150MB/s；寫入時75MB/s。寫入速度減了一半。而寫入速度才是攝影人所需要的性能。其實這張卡只是CLASS 10規格，而非UHS-II規格。

而這張索尼的卡才是真正的UHS-II規格，寫入速度可以達到100MB/s。

攝影老法師對SD的講解到此為止了。

而齊老師在這裡只是剛剛開了個頭。正真的內容在後面。

很少有人關心一下SD的讀寫能力究竟是不是無限，很多人覺得SD卡沒有硬碟的馬達，可以永久使用下去。其實這些都是非常錯誤的觀念。

SD的性能永遠都受一些限制，最要命的是SD卡的壽命是非常有限的，而且使用不當的話，容量甚至會慢慢變小。

在SD卡中，只有大約1/3的面積是真正的存儲區域。大家看到的這個用小方格表示的便是NAND快閃記憶體顆粒。NAND顆粒是SD卡所使用的真正的記憶體。

根據NAND快閃記憶體中電子單元密度的差異，又可以分為SLC(單層次存儲單元)、MLC(雙層存儲單元)以及TLC(三層存儲單元)，此三種存儲單元在壽命以及造價上有著明顯的區別。

SLC(單層式存儲)，單層電子結構，寫入數據時電壓變化區間小，壽命長，讀寫次數在10萬次以上，造價高，多用於企業級高端產品。

MLC(多層式存儲)，使用高低電壓的而不同構建的雙層電子結構，壽命長，造價可接受，多用民用高端產品，讀寫次數在5000左右。

TLC(三層式存儲)，是MLC快閃記憶體延伸，TLC達到3bit/cell。存儲密度最高，容量是MLC的1.5倍。 造價成本最低， 使命壽命低，讀寫次數在1000~2000左右，是當下主流廠商首選快閃記憶體顆粒。

所以我們所說的SD卡是具有有限壽命的，尤其是低端的SD卡採用TLC NAND顆粒的，讀寫壽命就更為有限。

而即使是高端的、相機用的SD卡讀寫極限也只有10萬次。

正因為SD卡使用的是NAND快閃記憶體顆粒。這就與磁性的HDD硬碟不同，NAND必須處於數據可以被寫入的狀態，沒有HDD所具有的「位寫入」（write-in-place）功能。如果數據已經被寫在NAND上，那麼該數據必須被擦除NAND才能接受新的數據。從物理意義上：擦除是一個破環薄層材質的過程。所以SD卡一旦寫入新的數據，也就意味著舊的數據就會被刪除而不能恢復。

也正應為是NAND，所以才需要ECC以確保數據完整性。

NAND快閃記憶體的每一個頁面上都包括額外的存儲空間，它就是64個位元組的空閑區(每512位元組的扇區有16位元組)。該區能存儲ECC代碼及其它像磨損評級或邏輯到物理塊映射之類的信息。ECC的全稱是Error Checking and Correction,是一種用於Nand的差錯檢測和修正演算法。ECC能在硬體或軟體中執行，但是，硬體執行有明顯的性能優勢。在編程操作期間，ECC單元根據扇區中存儲的數據來計算誤碼校正代碼。數據區的ECC代碼然後被分別寫入到各自的空閑區。當數據被讀出時，ECC代碼也被讀出；運用反操作可以核查讀出的數據是否正確。

所以SD卡最好預留一定的空間，不要每次都寫滿。

NAND技術自身的複雜性需要在後台進行許多額外工作。數據寫入並不是把數據放入空白存儲區塊這樣簡單。每個NAND單元的壽命有限——只能承受一定量的數據讀寫。要覆蓋NAND上的原有數據需擦除整個NAND區塊（該區塊可能包含其他有效數據），這就額外增加了複雜性。因此，控制器要不斷來回移動數據，使各個單元耗損均勻，並且預先準備「空閑區塊」 供未來寫入數據。

因此真正資深的理工男都會給採用NAND顆粒的SD卡留出10%的空間，而不是一次全部寫滿。切記！

如果SD卡在相機正常使用後，在電腦上查看所拍照片，需要翻轉所查看的照片的時候，請先把照片複製到電腦上再進行操作，若直接在卡裡面修改後，再次把卡放在相機里查看相關圖片，會出現無法查看該照片的情況，大量的圖片被修改後有可能會使SD卡「癱瘓」，要格式化後才能再正常使用。

如果SD卡在相機裡面拍攝過程中如出現卡機、死機的情況，可能是該SD卡有故障的情況或壽命已到，請用讀卡器把卡裡面的內容導出來保存再進行格式化（如果是要壞的卡讀取、複製的時候會慢很多），格式化完後有的能正常使用，可以用一些修復軟體，它會把壞的地方分為單獨的一個分區，然後再隱藏。但建議別再存放重要的數據使用，因為其他的地方也可能飽經風霜，馬上就要故障了。

如果是第一次開封使用的SD卡，最好用相機的格式化功能，將SD卡格式化。使之成為符合該相機的最佳SD卡。

同樣，如果是其他相機使用過的SD卡，移動到新的相機以後，也最好用相機的格式化功能，將SD卡格式化。使之成為符合該相機的最佳SD卡。

SD卡的讀寫是需要維持電壓與電流的。一定要使用符合規範的讀卡器，一定要保證相機有充足的電源。不要在讀寫中突然去掉電源。

最後，既然NAND讀寫是有壽命的，那麼每次拍完照，還是將數據移動到機械硬碟保存，比較靠譜。記得：最好是企業級的機械硬碟。

今天關於SD卡的知識就講到這裡。沒想到我會啰嗦這麼多吧？

攝影的數據是如此重要，SD卡的重要性不言而喻！請好好守護它！

追加知識點補充：CF卡

儘管很多相機都不再使用CF卡了，為了追求體積小巧的緣故。但是正如我經常說單反機要比微單靠譜，在高端的單反機中，仍然普遍使用的CF卡，就是支持我這種說法的一個理由。

CF卡（Compact Flash）是1994年由SanDisk最先推出的。CF卡具有PCMCIA-ATA功能，並與之兼容；CF卡重量只有14g，僅紙板火柴般大小（43mm x 36mm x 3.3mm），是一種固態產品，也就是工作時沒有運動部件。CF卡採用快閃記憶體（flash）技術，是一種穩定的存儲解決方案，不需要電池來維持其中存儲的數據。對所保存的數據來說，CF卡比傳統的磁碟驅動器安全性和保護性都更高；比傳統的磁碟驅動器及Ⅲ型PC卡的可靠性高5到10倍。

CF卡比閃盤之類的存儲器更加接近硬碟，CF卡內部控制器設計完全模擬硬碟，而且使用標準的ATA/IDE介面界面，可以很容易的通過IDE介面與電腦連接，而且早已實現無驅動設計，使用非常方便。

由於CF卡內置控制器和仿硬碟的設計，也簡化了CF適配器的設計，只不過由於CF卡本身體積比SD等存儲卡要大，針腳也多得多，所以相對來說往往還是CF適配器要大一些。CF卡在自身設計上也作出了軟硬體兩方面的配合。

因此雖然同樣是使用NAND顆粒作為記憶體，CF的整體性能要超過SD卡很多。

比如這種標稱讀取速度160MB/s的CF卡，實際寫入速度也可以達到140MB/s。大家仔細瀏覽SD卡的規格會發現，SD的寫入速度一般只有讀取速度的50%。而CF卡則高達80%。

因此，在高端應用上，CF卡還有很強的生命力。

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