Il punto sulle schede di memoria. Prima parte

Il punto sulle schede di memoria. Prima parte
Scritto da Steed Kulka
Nel numero di febbraio 2009 Osservatorio Digitale aveva proposto su queste pagine una panor
amica riepilogativa
dello stato dell'arte delle memorie non volatili. Da allora l'evoluzione è stata incessante: da un
lato non si è fortunatamente verificata una ulteriore proliferazione dei formati di packaging fisico
delle schede di memoria, che si sono al contrario concentrati decretando il successo degli
standard Secure Digital (SD) e Compact Flash (CF); dall'altro i limiti di densità esistenti cinque
anni fa sono stati più volte superati dando vita a una congerie di combinazioni di capacità e
velocità di trasferimento in cui è facile smarrirsi. Abbiamo allora pensato a proporvi una guida
aggiornata al 2014 per orientarvi nel mondo delle memorie flash. Iniziamo dalle schede
Secure Digital
.
Le schede SD
Sempre più diffuse anche su fotocamere di livello medio-alto che un tempo erano dominio
incontrastato della tecnologia Compact Flash, le schede Secure Digital (SD) continuano a
essere presenti sul mercato nei tre formati fisici SD, miniSD e microSD, gli ultimi due
particolarmente diffusi all'interno di dispositivi mobili come smartphone, lettori di e-book, tablet e
navigatori GPS.
A livello di capacità, il limite di 2GB dello standard SD originale è stato dapprima esteso ai
32GB dello standard
SDHC (SD 2.0) per
poi passare ai ben 2TB teoricamente previsti dallo standard
SDXC
(SD 3.0). Gli standard definiscono anche le velocità dei bus di interfaccia, ovvero la circuiteria
sulla quale transitano i dati in corso di trasferimento: dalla velocità normale (12,5 MB/sec) dello
standard SD originale si è passati alla alta velocità (25 MB/sec) di SD 2.0 e al bus
UHS-I
di SD 3.0 (50 o 104 MB/sec a seconda del tipo di memoria impiegato). Lo standard SD 4.0, che
mantiene sempre il limite di capacità di 2TB, ha introdotto invece la possibilità di crittografare i
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dati con chiavi da 128 bit e ha aumentando la velocità di trasferimento con il bus
UHS-II
, in grado di raggiungere 156 o 312 MB/sec a seconda del tipo di memoria impiegato.
Le schede SDXC sono preformattate in fabbrica organizzando i dati al loro interno mediante un
file system proprietario, Microsoft exFAT, le cui specifiche non sono pubblicate e il cui utilizzo
da parte dei produttori di software (applicazioni e sistemi operativi) è subordinato a una licenza
a pagamento. Non sorprende dunque che exFAT non sia universalmente supportato al di fuori
del mondo Microsoft a partire da Windows XP SP2; in particolare Mac OS X riconosce questo
file system solo dalla versione 10.6.5, mentre su
Go
ogle Code
esiste un modulo open source per FreeBSD e per le principali distribuzioni Linux.
Chi desidera rendere portabili le schede SDXC su più dispositivi può riformattarle con file
system più diffusi ugualmente in grado di supportare il limite di 2TB; solitamente in questi casi si
ricorre a FAT32, ma ovviamente è possibile sceglierne anche altri con l'avvertenza che talune
piattaforme riformattano automaticamente le schede di memoria qualora non ne riconoscano il
file system.
Oltre alla capacità, il secondo parametro di classificazione delle schede SD riguarda la velocità
di trasferimento, un elemento che negli ultimi anni sta acquistando crescente importanza a
causa di due fattori principali: la già ricordata adozione dello standard SD all'interno di
fotocamere dalle risoluzioni e velocità di raffica elevate, e l'evoluzione delle capacità di ripresa
video che implicano un trasferimento costante di grandi quantità di dati. Per quanto le
fotocamere si avvalgano di un proprio buffer di memoria interno, componente essenziale per
consentire ad esempio alte raffiche iniziali o riprese video fluide ad alto frame rate, tale buffer
deve poi essere svuotato più velocemente possibile per evitare colli di bottiglia capaci di
rallentare le performance della foto/videocamera.
Interpretare le classi di velocità delle schede SD non è difficile: alle classi 2, 4, 6, 8 e 10
corrispondono infatti prestazioni minime garantite in scrittura di 2, 4, 6, 8 e 10 MB/sec
rispettivamente. A queste si aggiungono due ulteriori classi che si avvalgono del più
performante bus UHS: la classe UHS 1, sempre da 10 MB/sec, e la classe UHS 3 da 30
MB/sec minimi.
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In questo caso è bene non fare confusione tra le specifiche del bus di interfaccia e quelle della
scheda: nel primo caso infatti viene indicata la velocità massima teoricamente raggiungibile, nel
secondo la minima velocità sostenuta garantita in scrittura su una scheda vuota e appena
formattata. Con l'uso, infatti, il fenomeno della frammentazione dei dati in memoria (un
problema che riguarda tutti i supporti riscrivibili, hard disk compresi, e che scaturisce dalle
tecniche di ottimizzazione del riempimento della capacità) provoca l'effetto di un rallentamento
delle operazioni di lettura e scrittura che non possono più essere eseguite sequenzialmente ma
richiedono continui "salti" tra aree di memoria non contigue. Per questo motivo è consigliabile
procedere a una formattazione ogni volta che si richiede il top delle prestazioni da una scheda
di memoria, qualsiasi sia il suo tipo (SD, CF, Memory Stick o altro).
Da un punto di vista pratico, per la ripresa di video HD sono indicate le schede di classe 4 e 6,
per il video Full HD e le fotocamere ad alta cadenza di raffica quelle di classe 6 e 10, mentre le
schede di classe UHS 1 sono normalmente impiegate per i video HD di grandi dimensioni e la
trasmissione digitale in tempo reale. Alle schede di classe UHS 3 si ricorre invece in caso di
video 4K o UltraHD.
Molti produttori sono soliti affiancare alla classe delle schede anche l'indicazione "x", ovvero il
multiplo della velocità standard di un CD-ROM (150 KB/sec). Ecco allora che una scheda SD
"Class 10 UHS-I 400x" come quella illustrata qui a fianco contiene una memoria dalle
performance minime di 10 MB/sec ("Class 10") e massime di 60 MB/sec ("400x", quindi 150
KB/sec x 400) su bus UHS-I (che supporta una velocità di trasferimento di almeno 50 MB/sec).
Le schede SD più veloci in commercio al momento della pubblicazione di questo articolo
possono raggiungere i 90 MB/sec in scrittura riportando l'indicazione "600x", e 95 MB/sec in
lettura equivalenti a "633x".
Tutte queste velocità riguardano naturalmente l'interfaccia Secure Digital. Quando si
trasferiscono le immagini contenute su una scheda SD direttamente da fotocamera o attraverso
un lettore esterno utilizzando una connessione USB, bisogna ricordarsi che la velocità massima
supportata dallo standard USB 2.0 (quello attualmente più diffuso) è di circa 50 MB/sec, mentre
con il più recente USB 3.0 si possono raggiungere 600 MB/sec. Non a caso, gli hub
multischeda come Lexar Professional Workflow Reader Solution per il trasferimento
simultaneo da più supporti di memoria richiedono per il collegamento al computer un'interfaccia
USB 3.0.
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Forse non tutti sanno che...
Il successo del formato di scheda SD, con le sue dimensioni compatte e la semplicità di
collegamento favorita dai contatti superficiali, ha portato alla definizione di un'estensione dello
standard denominata SDIO (Secure Digital Input/Output) che consente praticamente di
integrare dispositivi di vario genere all'interno di una scheda. Appartengono a questa famiglia le
diffusissime schede SD che implementano la connettività Wi-Fi, Ethernet e Bluetooth, così
come quelle che integrano GPS, lettori RFID e di codici a barre, addirittura sintonizzatori radio e
TV. In tutti questi casi, più che della memoria (sia pur presente), risultano interessanti il fattore
forma e le specifiche di interfacciamento dello standard SD; non è un caso che, laddove le
dimensioni non siano un elemento primario, si possano ritrovare dispositivi pressoché simili
realizzati sotto forma di periferiche USB.
Il selettore scorrevole situato sul lato sinistro delle schede SD con il quale viene specificato lo
stato di sola lettura (selettore verso il basso) o di lettura e scrittura (selettore verso l'alto) non
influisce in alcun modo sulla circuiteria della scheda; in realtà è il dispositivo nel quale la scheda
viene inserita che deve preoccuparsi di rilevare lo stato del selettore e comportarsi di
conseguenza: un po' come avveniva con l'analoga finestrella dei floppy disk da 3,5" o, prima
ancora, con le linguette delle musicassette. Questo significa che possono esistere dispositivi in
grado di scrivere o formattare liberamente anche le schede SD il cui selettore sia spostato
verso il basso nella posizione "lock".
Al contrario, le specifiche di implementazione dei dispositivi per schede SD prevedono appositi
comandi per rendere non scrivibile una scheda sia temporaneamente che permanentemente
agendo direttamente sulla circuiteria della scheda stessa. Una scheda SD resa "read-only" in
via definitiva con questo metodo non può più essere ripristinata per la scrittura.
Come accade all'interno degli hard disk, anche nelle schede SD esiste inoltre un'area di
memoria a disposizione della circuiteria della scheda ma inaccessibile agli utenti e alle
applicazioni. Questa particolare regione di memoria può essere utilizzata per implementare
meccanismi di protezione di tipo DRM; tale area può essere tuttavia distrutta da un'operazione
di formattazione in modo da rendere normalmente disponibile il relativo spazio.
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Infine, una curiosità: fino a qualche anno fa un produttore taiwanese, ADATA, ha
commercializzato schede SD dotate di un microdisplay grazie al quale era possibile conoscere
attraverso una semplice occhiata lo spazio libero residuo. Come si vede nell'immagine qui a
fianco, il nome della scheda ("SD", in questo caso) è accompagnato dalla capacità ancora
disponibile (2010 MB). Un accorgimento magari non utilissimo su schede SD che normalmente
sono nascoste alla vista all'interno di qualche dispositivo, ma forse più adatto ad accessori
esterni come le chiavette USB.
(data di pubblicazione: giugno 2014)
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