Odzyskiwanie danych z karty SD

Informacje	Opis
Typ nośnika	karta pamięci
Pojemność	SD : do 2 GB SDHC : ponad 2 GB do 32 GB SDXC : ponad 32 GB do 2 TB SDUC : od 2 TB do 128 TB
Szybkość odczytu	Standardowo : 12,5 MB/s Wysoka prędkość : 25 MB/s UHS-I : 50 MB/s lub 104 MB/s UHS-II : 156 MB/s w trybie pełnego dupleksu lub 312 MB/s w trybie półdupleksu UHS-III : 312 MB/s w trybie pełnego dupleksu lub 624 MB/s w trybie półdupleksu Express : ≥ 985 MB/s w trybie pełnego dupleksu
Wymiary	Standardowe : 32,0 × 24,0 × 2,1 mm (1,260 × 0,945 × 0,083 cala) 1612,8 mm 3 (0,09842 cala sześciennego) Mini : 21,5×20,0×1,4 mm (0,846×0,787×0,055 cala) 602 mm 3 (0,0367 cala sześciennego) Mikro : 15,0×11,0×1,0 mm (0,591×0,433×0,039 cala) 165 mm 3 (0,0101 cala sześciennego)
Waga	Standard : ~2 g, Mini : ~800 mg, Mikro : ~250 mg
Stosowanie	Urządzenia przenośne, takie jak aparaty cyfrowe i telefony komórkowe (w tym większość smartfonów)
Wydany	Sierpień 1999

Karta SD na przestrzeni lat

1999-2005

Karta SD
Została zaprojektowana w sierpniu 1999 r. przez firmy SanDisk Panasonic (Matsushita) i Toshiba, tak, aby konkurować z kartą MultiMediaCard (MMC). W styczniu 2000 roku firmy utworzyły SD Association (SDA), organizację non-profit, której celem jest tworzenie i promowanie standardów kart SD. W 2000 r. na targach Consumer Electronics Show (CES) te trzy firmy ogłosiły utworzenie stowarzyszenia SD Association (SDA) w celu promowania kart SD. Wczesne próbki kart SD [8] stały się dostępne w pierwszym kwartale 2000 r., a karty o pojemności 32 MB i 64 MB stały się dostępne trzy miesiące później. Pierwsze karty SD pomyślano jako pojedynczy format karty pamięci dla kilku rodzajów urządzeń elektronicznych, który mógłby również pełnić funkcję gniazda rozszerzeń w celu dodania nowych możliwości urządzenia. Pierwsze karty SD o pojemności 256 MB i 512 MB zostały wprowadzone na rynek w 2001 roku.
miniSD
Na targach CeBIT w marcu 2003 r. firma SanDisk Corporation przedstawiła, ogłosiła i zademonstrowała format miniSD. SDA przyjęła kartę miniSD w 2003 r. jako niewielkie rozszerzenie standardu kart SD. Chociaż nowe karty były przeznaczone do telefonów komórkowych, zwykle były dostarczane z adapterem miniSD, który zapewniał kompatybilność ze standardowym gniazdem kart pamięci SD.
microSD
Karty pamięci MicroSD zostały zaprezentowane w 2004 roku przez firmę SanDisk na targach CeBIT i pierwotnie nosiły nazwę T-Flash , a później TransFlash , w skrócie „T-Flash” lub „TF”. Nazwa T-Flash została zmieniona na MicroSD w 2005 roku, kiedy została przyjęta przez SDA . Karty TransFlash i microSD są funkcjonalnie identyczne, co pozwala jednej na działanie w urządzeniach przeznaczonych dla drugiej. Adapter umożliwił użycie kart MicroSD i TransFlash w slotach kart SD.

2006–2008

SDHC i SDIO
We wrześniu 2006 roku firma SanDisk ogłosiła wprowadzenie na rynek miniSDHC o pojemności 4 GB. Podobnie jak SD i SDHC, karta miniSDHC ma tę samą obudowę co starsza karta miniSD. Od 2008 roku karty miniSD nie są już produkowane ze względu na dominację na rynku jeszcze mniejszych kart microSD.

2009–2019

SDXC
Gęstość przechowywania kart pamięci znacznie wzrosła w latach 2010-tych, umożliwiając najwcześniejszym urządzeniom obsługującym standard SD:XC, takim jak telefony komórkowe rozszerzenie dostępnej pamięci do kilkaset gigabajtów .
W styczniu 2009 roku firma SDA ogłosiła rodzinę SDXC, która obsługuje karty o pojemności do 2 TB [b] i prędkościach do 300 MB/s. Karty SDXC są domyślnie formatowane w systemie plików exFAT. Panasonic ogłosił plany produkcji kart SDXC o pojemności 64 GB. 6 marca firma Pretec wprowadziła na rynek pierwszą kartę SDXC, kartę o pojemności 32 GB i prędkości odczytu/zapisu 400 Mbit/s. Jednak dopiero na początku 2010 roku na rynku pojawiły się kompatybilne urządzenia hosta, w tym kamera Sony Handycam HDR - CX55V, cyfrowa lustrzanka jedno-obiektywowa Canon EOS 550D (znana również jako Rebel T2i), czytnik kart USB firmy Panasonic, oraz zintegrowany czytnik kart SDXC firmy JMicron. Najwcześniejsze laptopy, w których integrowano czytniki kart SDXC, korzystały z magistrali USB 2.0, która nie zapewnia przepustowości umożliwiającej obsługę SDXC z pełną szybkością.

2019 – obecnie

SDUC
Format Secure Digital Ultra Capacity (SDUC) obsługuje karty o pojemności do 128 TB i oferuje prędkość do 985 MB/s.

Rzeczywista wydajność kart SD

W zastosowaniach wymagających stałej przepustowości zapisu, takich jak nagrywanie wideo, urządzenie może nie działać zadowalająco, jeśli klasa karty SD spadnie poniżej określonej prędkości. Na przykład kamera o wysokiej rozdzielczości może wymagać karty nie niższej niż klasy 6, co może skutkować przerwami w transmisji lub uszkodzeniem obrazu w przypadku użycia wolniejszej karty. Aparaty cyfrowe z wolnymi kartami mogą potrzebować zauważalnego czasu po zrobieniu zdjęcia, zanim będą gotowe do zrobienia następnego, podczas gdy aparat zapisuje pierwsze zdjęcie.

Ocena klasy szybkości nie charakteryzuje w pełni wydajności karty. Różne karty tej samej klasy mogą się znacznie różnić, spełniając jednocześnie specyfikacje danej klasy. Szybkość karty zależy od wielu czynników, w tym:

Częstości (częstotliwości) błędów programowych, które kontroler karty musi powtórzyć.
Wzmocnienia zapisu - kontroler flash może wymagać nadpisania większej ilości danych, niż jest to wymagane. Ma to związek z wykonywaniem operacji odczytu, modyfikacji i zapisu na blokach ze zwalnianiem (znacznie większych) bloków do kasowania i jednoczesnym przenoszeniem danych w celu osiągnięcia wyrównania zużycia.
Fragmentacji pliku: jeśli w sąsiadującym regionie nie ma wystarczającej ilości miejsca na nagranie pliku, plik jest dzielony na nieciągłe fragmenty, i karta może przez to zmniejszyć prędkość.
Ponadto prędkość może znacznie się różnić między zapisem dużej ilości danych w pojedynczym pliku ( dostęp sekwencyjny, gdy aparat cyfrowy rejestruje duże zdjęcia lub filmy) a zapisem dużej liczby małych plików ( stosowanie dostępu swobodnego powszechne w smartfonach ).

Rodzaje awarii kart SD

Uszkodzenia kart SD można podzielić na logiczne i techniczne (fizyczne).

Awarie techniczne dzielimy na 3 główne rodzaje:

awarie kontrolera pamięci
uszkodzenia pamięci NAND
mechaniczne

Jak objawia się awaria kontrolera ?

Awarie kontrolera pamięci są najczęstszymi uszkodzeniami kart pamięci. Objawiają się one (najczęściej):

brakiem widoczności karty w systemie operacyjnym
widocznością karty ale z nieprawidłową pojemnością
widoczną pojemnością pamięci podręcznej a nie głównej
brakiem zapisanych danych na karcie mimo, że system pokazuje proces zapisu bez błędów

Jak objawiają się uszkodzenia pamięci NAND ?

Uszkodzenia pamięci NAND, charakteryzują się problemami z odczytem danych z karty. W takich przypadkach mamy często:

zwolnienie zapisu lub odczytu danych z pamięci
brak możliwości zapisu lub odczytu
błędy i przekłamania w plikach
brak możliwości otworzenia pliku
pojawiające się błędy w nazwach plików
niewidoczny jeden z banków pamięci NAND, co może uwidocznić się możliwością otwarcia (lub nie) małych plików (max do 1-3 MB) a niemożliwością otwarcia dużych

Jak objawiają się uszkodzenia mechaniczne ?

Mechaniczne uszkodzenia to głównie:

pęknięcia karty
ułamania narożników
korozje styków zewnętrznych i wewnętrznych (w kartach zbudowanych z pojedynczych elementów) po kontakcie z wodą
przerwania ścieżek w trakcie wydłubywania karty z portu czytnika ostrymi przedmiotami
stopienia w wysokiej temperaturze

Odzyskiwanie utraconych danych w przypadku awarii logicznych

Awarią logiczną jest głównie formatowanie karty pamięci, przypadkowe usunięcia danych lub pomyłkowe inicjowanie instalacji systemu operacyjnego na karcie zamiast na dysku twardym. W tym ostatnim przypadku dochodzi do zamazywania tablicy partycji lub zmiany jej wielkości. Formatowania karty mogą być przeprowadzane przez urządzenia w różny sposób. Większość aparatów fotograficznych, kamer w trakcie formatowania nadpisuje wszystkie dane i przygotowuje kartę do ponownego przyjęcia danych. W takich przypadkach nie ma możliwości odzyskania danych, ponieważ są one nadpisane innymi danymi (najczęściej logiczną wartością 1). Działanie ma na celu przyspieszenie pracy karty aby w momencie spływu dużych ilości danych nie musiała ona zajmować się kasowaniem poprzednich lub wyszukiwaniem wolnego miejsca, w które można by było zapisać nowe dane i jednocześnie usuwać niepotrzebne zapisy. W takich sytuacjach może się zdarzyć, że karta będąc zajęta innymi operacjami nie zapisze poprawne nowego materiału.

Odzyskiwanie w przypadkach awarii technicznych

Odzyskiwanie danych w przypadku awarii kontrolera zawsze wiąże się z rozebraniem karty i próbą odczytu danych z jej pamięci wewnętrznej. Nie zawsze jest to możliwe, ponieważ nie ma jednolitego standardu opisującego miejsca, do których należy podłączyć się z czytnikami do pinów pamięci NAND. Standard NAND 8 linii z danymi i 7 do 13 lini sterujących przepływem. Wraz z zasilaniem mamy od 17 do 23 punktów, do których należałoby się prawidłowo podłączyć, aby odczytać zapisane w pamięci informacje.

Różne rodzaje styków do podłączenia do wewnętrznej pamięci NAND w kartach mikroSD

Etapy odzyskiwania danych

Odczytanie danych z pamięci jest pierwszą czynnością jaką trzeba przeprowadzić. Następnie należy odwrócić ścieżkę jaką dane przechodzą przez kontroler przed zapisaniem w pamięci.
Poniżej schematyczne pokazanie co dzieje się z danymi zapisywanymi do pamięci. Po wpłynięciu danych do kontrolera pamięci są one przed zapisaniem „szyfrowane” w kontrolerze i następnie zapisywane w pamięci NAND. Jednym z zadań procesu scramblingu jest min. równomierne rozłożenie danych po komórkach pamięci, aby jak najbardziej wydłużyć żywotność pamięci NAND.

Operacje te mogą i zazwyczaj są różne w zależności od pary rodzaj kontrolera + układ pamięci NAND. Mając ten sam kontroler a różne typy pamięci (o tej samej pojemności) czynności wykonywane mogą różnić się parametrami ustawień.
Jeżeli do awarii kontrolera dojdzie jeszcze w tym samym czasie co awaria pamięci NAND, to oprócz przebijania się przez problemy z ustawieniami związanymi z kontrolerem musimy poprawiać odczyty pamięci (kilku, czasem kilkunastokrotnie, aby otrzymane dane po złożeniu mogły być jak najbardziej poprawne). Często nie ma takiej możliwości, ponieważ części danych nie można poprawnie odczytać. Wtedy możemy otrzymać obraz karty, jednak część plików będzie uszkodzona, ze względu na brak informacji potrzebnej do ich naprawy.
Problemem jest również wyszukanie prawidłowego klucza XOR. W ostatnich latach firmy produkujące pamięci stosują dynamiczne klucze XOR, co jeszcze bardziej utrudnia możliwości odzyskania danych, ponieważ każdy osobny Blok danych może mieć inny klucz.
Odzyskiwanie z uszkodzonych mechanicznie kart pamięci zawsze jest problematyczne i dużo zależy od miejsca uszkodzenia. Ponieważ karty są przez różnych producentów i są różnie skonstruowane, to może się zdarzyć, że ułamany lub pęknięty fragment karty SD akurat w tym miejscu nie ma żadnej wewnętrznej struktury i wtedy można podjąć próbę odzyskania danych. Jednak jeżeli karta jest pęknięta w połowie to w zasadzie nie ma możliwości odzyskania danych.

Złamana karta

Oryginalne dane w pamięci są poddawane obróbce, która ma za zadanie zmniejszenie zużycia pamięci NAND (wydłużenie jej czasu życia) oraz dodawana jest informacja, która ma za zadanie naprawić powstające ewentualne błędy, mogące wystąpić w pamięci. Wchodzące dane są poddawane operacji scramblingu. Na powyższym rysunku pokazane jest przemieszanie Page, po różnych pamięciach i różnych Plane. Aby móc otrzymać prawidłowe dane, wszystkie te pojedyncze linie i bloki muszą być ułożone w prawidłowej kolejności. Jeżeli brakuje informacji to zaczynają się pojawiać błędy, najczęściej nie do naprawienia.
Każdy z bloków danych (rysunek struktury pamięci) składa się z wierszy o długości od kilku do kilkunastu tysięcy znaków. Struktura jest zazwyczaj uporządkowana w ramach jednego producenta, jednak różni się pomiędzy nimi. Wyróżnia się w niej fragment z danymi kolejny z kontrolą parzystości (która ma za zadanie naprawę błędów) oraz część, która odpowiada za kolejność ułożenia danych tak, aby w końcowym efekcie złożone dane były poprawne.

Jak widać proces odzyskania danych z kart pamięci SD ale również i z innych nośników, gdzie dane są zapisywane w pamięci Flash NAND jest skomplikowany i wcale nie musi zakończyć się powodzeniem. Spowodowane jest to coraz większymi pojemnościami pamięci, które są w coraz bardziej skomplikowany sposób zarządzane przez kontrolery pamięci. W pierwszych pamięciach dane były zapisywane bez dodatkowych narzutów na dodatkowe informacje, powodujące ich zabezpieczenie. Dzisiaj, gdy w jednej komórce można zapisać 5 bajtów informacji, czyli podzielić ją na 32 poziomy ( poczytaj o żywotności dysków) są potrzebne coraz bardziej wymyślne sposoby zabezpieczania zapisanych danych. W razie awarii pamięci wiąże się to z dużymi problemami zaczynającymi się już na poziomie fizycznego ustalenia, gdzie mogą znajdować się styki, do których należy podłączyć czytnik pamięci. Odczyt pamięci NAND jest dużo wolniejszy niż prędkości podawane przez producentów na obudowach i zazwyczaj wynosi od 2 MB do maksymalnie 10 MB. Odczytanie karty pamięci SD, która ma pojemność 32 GB, może trwać do kilku godzin. Jest to spowodowane, oprócz wolnego odczytu, również i tym, ze każda pamięć NAND jest produkowana z dodatkową pojemności wynoszącą od 20 do 50% jej nominalnej wielkości i tak z karty 64 GB może w rzeczywistości być odczytanych nawet do 90GB danych. Związane jest to z konstrukcją z parametrami pamięci NAND, które wraz z większą gęstością upakowania komórek skracają swój czas życia.
Musimy jednak zgadzać się na takie skomplikowanie, ponieważ nowe urządzenia, które rejestrują dane są coraz doskonalsze i zapisują coraz więcej danych w coraz krótszym czasie. Rozwinięciem kart SD są karty XQD, którym bliżej jest do dysków SSD zarówno w konstrukcji jak i w osiągach ale stopień ich skomplikowania coraz bardziej uniemożliwia odzyskanie z nich danych, jeżeli ulegną uszkodzeniu. Jedynym wyjściem, aby uchronić się przed utratą danych, jest robienie częstych kopi zapasowych.

Źródła:

Odzyskiwanie danych z kart SD

Odzyskujemy dane z kart SD

Co to jest karta SD?

Karta SD na przestrzeni lat

Rzeczywista wydajność kart SD

Rodzaje awarii kart SD

Jak objawia się awaria kontrolera ?

Jak objawiają się uszkodzenia pamięci NAND ?

Jak objawiają się uszkodzenia mechaniczne ?

Odzyskiwanie utraconych danych w przypadku awarii logicznych

Odzyskiwanie w przypadkach awarii technicznych

Etapy odzyskiwania danych

Jak zapisywane są dane na karcie pamięci

Jak rozpocząć odzyskiwanie danych z karty pamięci?

Odzyskiwanie danych

Zobacz także