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microSD 卡参数简介 ​

存储卡规范是由 SD 协会 制定的。

SD 卡的标准较为复杂,与 USB-IF 协会制定的 USB 标准相比,两者的复杂程度相当。

SD 卡标准之所以复杂,是因为:随着技术发展,SD 卡协会既不会弃用旧标准,也很少升级原有标准(如提升版本号),而是另行制定更高等级的新标准。不同标准采用不同的速度等级体系(如 Speed Class、UHS Speed Class、Video Speed Class 等),各体系间存在重叠与差异。

闪迪 microSD 卡

图中是一张 microSD(Micro Secure Digital,微型 SD)卡,常用于树莓派和手机等设备。

注意

仅最老款的树莓派使用标准 SD 卡,目前标准 SD 卡“大卡”主要用于相机。

microSD 通常也称 TF 卡(TF 为 SanDisk 最初的商品名 TransFlash,后被 SD 协会采纳并更名为 microSD,二者系同一物理产品),也常被称为手机存储卡。

这块闪迪的 microSD 卡标注了以下信息:

参数标识含义
SanDisk UltraSanDisk 是品牌名“闪迪”的英文名称;Ultra 是闪迪的产品型号系列,通常译为“至尊高速”
128 GB存储卡的容量是 128 GB
C10(10 被圆形“C”符号环绕)该参数在当前产品中的参考价值有限,目前市售存储卡几乎全部标注为 C10,低于该等级的产品已较为少见
U1(1 被圆形“U”符号环绕)U1 的最低持续写入速度为 10 MB/s,U3 为 30 MB/s。不存在 U2 等级。目前仅有 U1 和 U3,通常只有较老产品或低速产品会标注 U1
microSDXC表示该卡容量位于超过 32 GB 至 2 TB 范围内(市场上常见产品从 64 GB 起步);4 GB–32 GB 的规格称为 microSDHC。其余规格目前已极为少见,包括容量不超过 2 GB(microSD)或容量超过 2 TB 至 128 TB(microSDUC)的规格。由于存储卡本身已明确标注容量,该参数在实际选购中参考价值有限。SD 协会(SD Association)定义:SD 标准为不超过 2 GB,SDHC 标准为超过 2 GB 至 32 GB,SDXC 标准为超过 32 GB 至 2 TB,SDUC 标准为超过 2 TB 至 128 TB
1(位于 XC 右侧、U1 下方)表示使用 UHS-I 总线,理论最高速率为 104 MB/s;UHS-II 的理论速率为 312 MB/s。该总线规格决定了存储卡的理论速度上限
A1表示应用性能等级,主要反映随机读写能力。目前仅有 A1 和 A2 两个等级;未标注则表示未达到 A1。树莓派官方建议使用 A2 等级的存储卡

其他参数说明 ​

  • 667x、1066x:雷克沙通常标注 667x 或 1066x。这种标识方法主要源自光驱倍速体系,目前仅在光盘设备等领域沿用,属于较为古老的标注方式(起源于 20 世纪 80 年代)。

① 667x = 150 KB/s × 667 ≈ 100 MB/s;

② 1066x = 150 KB/s × 1066 ≈ 156 MB/s。

  • V30:新产品通常将 U3 标为 V30。无需刻意选择 V60,该等级产品价格较高(普通 A2 存储卡约 1 元/GB,V60 约 3 元/GB,且 V60 与 A2 规格通常不共存)。V90 等级的 microSD 卡目前较为少见;低于 V30 的亦较为少见,通常标注为 U1。

速率标准对应关系:C10 = U1 = V10 这三个等级含义相同,但通常会同时标注。

该闪迪 microSD 存储卡上标注了 7 项参数,其中有 4 项在实际使用中的参考价值较低。

存储卡挑选总结 ​

对于树莓派,主要关注容量(推荐至少 32 GB)、连续读写性能(至少 V30)以及随机读写性能(A2)。但目前市面上的存储卡普遍采用这一标注方式。而且除树莓派 5 之外,其他设备(如 Switch)本身大多无法达到 SD 卡设计的总线速率,因此在实际选购时,主要关注 A1 或 A2 这一参数即可。

是否符合标称参数? ​

扩容卡已非主流问题

早期,廉价的大容量存储卡多为扩容卡。但由于树莓派启动盘制作工具内置了镜像校验程序,此类卡无法通过其验证。如果标称容量和实际容量不符,则无法完成镜像写入。因此,对于树莓派无须考虑此问题。

当前存储颗粒成本已大幅降低,通常不会再采用扩容手段。若标称容量并非明显异常(如超过 128 GB 却价格极低),通常不会出现此问题。

部分标称参数与实际测试不符且会出现掉盘现象

移速(MOVE SPEED)

移速 128 GB A2 U3 V30 存储卡速度测试

移速 128 GB A2 U3 V30 存储卡速度测试

移速(MOVE SPEED)该卡的测试速度甚至高于部分三星产品。这是用空间换时间了吗? 某些 A2 存储卡实测 4K 读写不足 1.5 MB/s,已超出参数虚标范围。

经过实测,移速 128 GB A2 U3 V30 存储卡仅写入约 60 GB 即出现掉盘现象。

移速 128 GB A2 U3 V30 存储卡掉盘

移速 128 GB A2 U3 V30 存储卡掉盘

如何测试存储卡和硬盘? ​

可使用 CrystalDiskInfo 查看硬盘的 S.M.A.R.T. 信息及基本参数;还可使用 CrystalDiskMark 测试硬盘和存储卡的读写(请使用 USB 3.0 及以上规格的读卡器)。

上述两款软件由同一位开发者开发,但官方网站包含较多广告内容,可能导致用户误下载非官方文件。

请从 这里 下载 CrystalDiskInfo;请从 这里 下载 CrystalDiskMark。

由于最终下载链接仍会跳转至上述页面,不建议直接访问其官方网站。

本节撰写时,下载使用的是 CrystalDiskInfo9_3_2Shizuku.exe 和 CrystalDiskMark8_0_5Shizuku.exe。如无特殊视觉效果需求,可分别选择“CrystalDiskInfo9_3_2.exe”、“CrystalDiskMark8_0_5.exe”替代。

在选购固态硬盘时,不应仅关注读写速度,更需关注固态硬盘的主控、NVMe 协议版本及支持状态。

多数小众品牌固态硬盘不支持 ASPM(Active State Power Management,活动状态电源管理)技术。此技术可在保证固态硬盘运行效率的同时为其降温,有测试表明在特定条件下开启 ASPM 可使硬盘温度有一定程度的降低。

部分小众品牌固态硬盘因无法良好适配,开启 ASPM 后即出现掉盘,因此在固件中主动关闭该技术。另有部分小众品牌固态硬盘固件较旧,使用的 NVMe 协议版本较低。甚至存在多块硬盘使用相同序列号的情况。硬盘序列号的重要性不亚于网卡的 MAC 地址,原则上不应重复,若重复则系统可能无法正确识别多块硬盘。

使用 CrystalDiskInfo 查看梵想 S690(1 TB)NVMe SSD PCIe 4.0 硬盘参数 ​

梵想 S690(1 TB)NVMe SSD PCIe4.0

使用 CrystalDiskMark 测试梵想 S690(1 TB)NVMe SSD PCIe 4.0 读写速率 ​

梵想 S690(1 TB)NVMe SSD PCIe4.0 读写速率

梵想 S690(1 TB)NVMe SSD PCIe 4.0 读写速率

使用 CrystalDiskMark 测试雷克沙 1066x A2 U3 128 GB 存储卡读写速率(使用 USB 3.0 读卡器) ​

雷克沙 1066x A2 U3 128 GB 存储卡读写速率

雷克沙 1066x A2 U3 128 GB 存储卡读写速率

雷克沙 1066x A2 U3 128 GB 存储卡实际测试结果与标称参数存在严重偏差:标称 A2 等级应达到随机读取 4000 IOPS、随机写入 2000 IOPS,但实测随机读写性能均仅为标称值的一半。

标称速度超过 104 MB/s 的 microSD 存储卡在常规使用场景下意义有限 ​

其原因有二:第一,未使用超频读卡器(即雷克沙配套的读卡器,用于支持其自定义协议);第二,UHS-I 协议的理论速度上限为 104 MB/s(SDR104),任何存储卡理论上无法超越该速度,除非使用 UHS-II(两排金手指)。然而,microSD 极少采用 UHS-II,UHS-II 主要用于标准大小的 SD 卡(相机使用)。市场上虽有少量 UHS-II microSD 产品,如至誉 Catalyst 系列和 Sabrent Rocket 系列,但价格较高且选择有限。

因此,市场上只要标称速度超过 UHS-I 理论上限且并非 UHS-II 的产品,通常都通过非标准协议实现。这种非标准协议只能由配套的官方读卡器支持(售价较高且通常捆绑销售),其他设备均不支持该速率,不具备实际意义。

使用 CrystalDiskMark 测试三星 BAR 升级版 + USB 3.1 闪存盘 64 GB 读写速率 ​

即金属款。

三星 BAR 升级版 + USB 3.1 闪存盘 64 GB 读写速率

三星 BAR 升级版 + USB 3.1 闪存盘 64 GB 读写速率

参考文献 ​