Usb 3.0: нове покоління інтерфейсу

Інтерфейс USB поширився повсюдно, замінивши застарілі порти на комп`ютерах. Однак пропускної здатності USB 2.0 перестало вистачати для багатьох сучасних пристроїв. Новий стандарт USB 3.0 забезпечує збільшення пропускної здатності, а також дає і інші нововведення, які ми розглянемо в статті. Масова поява пристроїв USB 3.0 очікується до початку 2010 року.

Минуло певний час, перш ніж версія USB 2.0, що відноситься до другого покоління шини Universal Serial Bus, придбала нинішню популярність. Intel оголосила шину USB ще в 1996 році в якості альтернативи послідовного порту RS-232 і паралельного 25-контактного входу. Звичайно, переваги USB прекрасно говорять самі за себе, але потрібна була широка підтримка на рівні платформи, щоб шину стали вважати успішною.

Відео: Порівняння USB 2.0 і USB 3.0 на прикладі SD-карти Transcend x600

Хоча Intel реалізувала підтримку USB в своєму чіпсеті 440FX для Pentium Pro і Pentium II, шина не отримала широкого визнання через відсутньої підтримки в операційних системах Microsoft Windows 95 і Windows NT 4.0. Крім того, в ті часи на ринку було дуже мало USB-пристроїв, що ще сильніше ускладнювало просування нового інтерфейсу. USB 1.0 зі швидкістю передачі 12 Мбіт / с стартував як нішевий інтерфейс.

Багато користувачів стали по-новому дивитися на Universal Serial Bus коли Intel оновила специфікації в 1998 році. У версії 1.1 з`явилися передачі по перериванню, які досить важливі для пристроїв введення, таких як миші і клавіатури. Однак стандарт USB 1.1 так і не дав більш високій швидкості передачі, тобто пропускна здатність залишилася на рівні 1,5 Мбіт / с в низкоскоростном режимі і 12 Мбіт / с на повній швидкості.

USB 2.0

Через два роки у 2000 році стандарт USB отримав ще одне оновлення. Цього разу їм стала версія USB 2.0, яка збільшила пропускну здатність в 40 разів - до 480 Мбіт / с у високошвидкісному режимі. На щастя, шина USB 2.0 була як і раніше сумісна з USB 1.1, що було досить важливо для підтримки USB-брелоків першого покоління, які спочатку будувалися на стандарті USB 1.1 з пропускною здатністю 12 Мбіт / с.

"Рідні" пристрою USB 2.0 вийшли на масовий ринок в 2002 року, коли новий інтерфейс, нарешті, зміг утвердитися. Пропускна здатність 480 Мбіт / с була не тільки досить швидкої для флеш-брелоків, але її вистачало і для зовнішніх накопичувачів, MP3-плеєрів, смартфонів і цифрових камер, яким була потрібна передавати велику кількість даних.

Після свого широкого впровадження USB 2.0 вдалося повністю замінити послідовний і паралельний інтерфейси - цей факт найбільш помітний, якщо подивитися на останні материнські плати. Лише поодинокі продукти як і раніше містять паралельний і послідовний порти, оскільки вони вже не потрібні для споживчої периферії. Застарілі інтерфейси потрібні, хіба що, для серверних оточень або промислових комп`ютерів.

Відео: Розпакування Asus Sabertooth Z97 Mark 1 / USB 3.1

Але історія успіху USB на цьому не закінчується, оскільки скоро на масовий ринок виходить USB 3.0.

SuperSpeed швидше High-Speed

USB Implementers Forum фіналізували специфікації стандарту USB 3.0 в кінці 2008 року. Як і можна було очікувати, новий стандарт збільшив пропускну здатність, хоча приріст не такий значний, як 40-кратне збільшення швидкості при переході від USB 1.1 на USB 2.0. У будь-якому випадку, 10-кратне підвищення пропускної спроможності можна вітати. USB 3.0 підтримує максимальну швидкість передачі 5 Гбіт / с. Пропускна здатність майже в два рази перевищує сучасний стандарт Serial ATA (3 Гбіт / с з урахуванням передачі інформації надмірності).

Кожен ентузіаст підтвердить, що інтерфейс USB 2.0 є основним "вузьким місцем" сучасних комп`ютерів і ноутбуків, оскільки його пікова "чиста" пропускна здатність становить від 30 до 35 Мбайт / с. Але у сучасних 3,5 "жорстких дисків для настільних ПК швидкість передачі вже перевищила 100 Мбайт / с (з`являються і 2,5" моделі для ноутбуків, що наближаються до даного рівня). Швидкісні твердотільні накопичувачі успішно перевершили поріг 200 Мбайт / с. А 5 Гбіт / с (або 5120 Мбіт / с) відповідає 640 Мбайт / с.

Ми не думаємо, що в доступному для огляду майбутньому жорсткі диски наблизяться до рівня 600 Мбайт /, але наступні покоління твердотільних накопичувачів можуть перевищити це число вже через кілька років. Збільшення пропускної здатності стає все більш важливим, оскільки кількість інформації збільшується, відповідно, зростає і час її резервування. Чим швидше працює сховище, тим менше буде час резервування, тим простіше буде зробити "вікна" в розкладі резервування.

Інтерфейс USB 3.0

Цифрові відеокамери сьогодні можуть записувати і зберігати гігабайти відеоданих. Частка HD-відеокамер збільшується, а їм потрібні більш ємкі і швидкі сховища для запису великої кількості даних. Якщо використовувати USB 2.0, то на передачу кількох десятків гігабайт відеоданих на комп`ютер для монтажу знадобиться чимало часу. USB Implementers Forum вважає, що пропускна здатність залишиться принципово важливою, і USB 3.0 буде досить для всіх споживчих пристроїв протягом найближчих п`яти років.




Кодування 8/10 біт

Щоб гарантувати надійну передачу даних інтерфейс USB 3.0 використовує кодування 8/10 біт, знайоме нам, наприклад, по Serial ATA. Один байт (8 біт) передається за допомогою 10-бітного кодування, що покращує надійність передачі на шкоду пропускної здатності. Тому перехід з бітів на байти здійснюється з співвідношенням 10: 1 замість 8: 1.

Інтерфейс USB 3.0

* - кодування 8/10 біт.

режими енергозбереження

Звичайно, основною метою інтерфейсу USB 3.0 є підвищення доступної пропускної здатності, однак новий стандарт ефективно оптимізує енергоспоживання. Інтерфейс USB 2.0 постійно опитує доступність пристроїв, на що витрачається енергія. Навпаки, у USB 3.0 є чотири стану підключення, названі U0-U3. Стан підключення U0 відповідає активній передачі даних, а U3 занурює пристрій в "сон".

Інтерфейс USB 3.0

Якщо підключення не діє, то в стані U1 будуть відключені можливості прийому і передачі даних. Стан U2 йде ще на крок далі, відключаючи внутрішні тактові імпульси. Відповідно, підключені пристрої можуть переходити в стан U1 відразу ж після завершення передачі даних, що, як передбачається, дасть відчутні переваги по енергоспоживанню, якщо порівнювати з USB 2.0.




більший струм

Крім різних станів енергоспоживання стандарт USB 3.0 відрізняється від USB 2.0 і більш високим підтримуваним струмом. Якщо USB 2.0 передбачав поріг струму 500 мА, то в разі нового стандарту обмеження було зрушено до планки 900 мА. Струм при ініціації з`єднання був збільшений з рівня 100 мА в USB 2.0 до 150 мА у USB 3.0. Обидва параметра дуже важливі для портативних жорстких дисків, які зазвичай вимагають трохи більші струми. Раніше проблему вдавалося вирішити за допомогою додаткової вилки USB, отримуючи живлення від двох портів, але використовуючи тільки один для передачі даних, нехай навіть це порушувало специфікації USB 2.0.

нові кабелі

Інтерфейс USB 3.0

Перейдемо до кабелів. USB 3.0 не використовує волоконну оптику, оскільки вона занадто дорога для масового ринку. Тому перед нами старий добрий мідний кабель. Однак тепер у нього буде дев`ять, а не чотири дроти. Передача даних здійснюється по чотирьом з п`яти додаткових проводів в диференціальному режимі (SDP - Shielded Differential Pair). Одна пара проводів відповідає за прийом інформації, інша - за передачу. Принцип роботи схожий на Serial ATA, при цьому пристрої отримують повну пропускну здатність в обох напрямках. П`ятий провід - "земля".

Кольорове кодування

Стандарт USB 3.0 назад сумісний з USB 2.0, тобто вилки здаються такими ж, як і звичайні вилки типу A. Контакти USB 2.0 залишилися на колишньому місці, але в глибині роз`єму тепер розташовуються п`ять нових контактів. Це означає, що вам потрібно повністю вставляти вилку USB 3.0 в порт USB 3.0, щоб упевнитися в режимі роботи USB 3.0, для якого потрібні додаткові контакти. Інакше ви отримаєте швидкість USB 2.0. USB Implementers Forum рекомендує виробникам використовувати колірне кодування Pantone 300C на внутрішній частині роз`єму.

Інтерфейс USB 3.0

Ситуація вийшла схожою і для USB-вилки типу B, хоча відмінності візуально більш помітні. Вилку USB 3.0 можна визначити за п`ятьма додатковим контактам.

Інтерфейс USB 3.0

Роз`єми мобільних пристроїв

У роз`ємів для мобільних пристроїв зміни помітніші. Старий роз`єм Micro-B USB 2.0 мав ширину 6,86 мм, проте тепер ширина роз`єму USB 3.0 Micro-B для мобільних телефонів, плеєрів і смартфонів збільшилася до 12,25 мм. Знову ж, роз`єми були зроблені таким чином, щоб забезпечити сумісність c USB 2.0.

 Інтерфейс USB 3.0

Відео: Карман для HDD SATA III USB 3.0 | HDD Drive Case Box - Огляд

Довжина кабелю теж змінилася. Стандарт USB 2.0 дозволяв використовувати кабелі з довжиною до п`яти метрів, проте USB 3.0 підтримує максимальну довжину лише три метри.

Концентратори USB 3.0

Звичайно, USB 3.0 зажадає нових USB-концентраторів (хабів), що дозволяють підключати кілька пристроїв через одне фізичне з`єднання. Концентратори USB 3.0 будуть складнішими, ніж пристрої класу USB 2.0, оскільки їм доведеться включати в себе два концентратора: перший SuperSpeed для роботи USB 3.0, другий - для підтримки USB 2.0. Користувачеві все буде прозоро, оскільки всі порти будуть з`єднуватися до обох концентраторів. Втім, такий підхід все ж не підвищує максимальну кількість пристроїв на порт USB, який залишився 127.

Інтерфейс USB 3.0

Реалізація двох таких концентраторів в одному пристрої напевно негативно позначиться на ціні першого покоління хабів USB 3.0, але, як нам здається, майбутні покоління почнуть використовувати один уніфікований чіп, який буде підтримувати стандарти обох типів. Крім того, нам слід зазначити можливі проблеми сумісності зі стандартом USB 1.1, оскільки пристрої USB 3.0 не гарантують сумісність зі старим стандартом на 12 Мбіт / с. Тому концентратори USB 3.0 не працюватимуть зі старими контролерами USB 1.1.

Поява на ринку до 2010 року

Інтерфейс USB 3.0

Специфікації вже затверджені, але пройде ще кілька місяців, перш ніж на ринок вийдуть пристрої USB 3.0 в скільки-небудь помітних кількостях. USB 3.0 Promoter Group очікує, що споживчі товари USB 3.0 будуть доступні до 2010 року - на рік пізніше, ніж передбачалося раніше. Багато компаній будуть розробляти продукти USB 3.0 решту року, але, як нам здається, контролери повинні з`явитися досить скоро.

Відео: Високошвидкісна і елегантна флешка Silicon Power Marvel M70 з інтерфейсом USB 3.0

Microsoft вже оголосила, що компанія не буде підтримувати USB 3.0 в "рідному" режимі після виходу Windows 7. Час між фіналізацією специфікацій USB 3.0 і завершенням Windows 7 було занадто коротким, щоб додати підтримку в Windows 7. Втім, Microsoft виразно додасть підтримку USB 3.0 через поновлення. Але поки не відомо, чи буде доступна підтримка USB 3.0 для користувачів операційних систем Windows XP або Windows Vista, щоб і вони змогли виграти від технології SuperSpeed.

Затримка також вплинула на розробку продуктів і інших виробників, таких як Intel. Спочатку ходили чутки, що чіпсет Ibex Peak (P55) буде підтримувати USB 3.0, але цього не сталося. Користувачам доведеться чекати платформи Intel для 2010 року, щоб отримати вбудовану підтримку USB 3.0.


Поділися в соц. мережах:

По темі: