USB 3.0 فائق السرعة

ملخص

لا يزال الناقل التسلسلي العالمي (USB) يهيمن على واجهات أجهزة الكمبيوتر الشخصية والهواتف المحمولة والأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية وأسواق الاتصالات. أصبح USB 2.0 هو المعيار الفعلي في صناعة أجهزة الكمبيوتر لسنوات عديدة.

يوفر USB 2.0 نطاقًا تردديًا كافيًا لدعم مجموعة متنوعة من أجهزة التطبيقات، سواء كانت متصلة مباشرة أو من خلال لوحات الوصل بجهاز كمبيوتر مضيف.

مع تزايد الطلب اليوم على نقل محتوى الفيديو عالي الوضوح، وأجهزة التخزين بحجم تيرابايت، والصور الرقمية عالية الدقة، والهواتف المحمولة متعددة الوسائط الغنية بالميزات، فإن عرض النطاق الترددي الذي يوفره USB 2.0 (ذروة 480 ميجابت في الثانية) أثبت أنه غير كاف.

تعطي المواصفات الأولوية للتوافق مع الإصدارات السابقة مع معيار USB 2.0، وهو متطلب بالغ الأهمية لصناعة الإلكترونيات الاستهلاكية.

يحتفظ USB 3.0 بنفس واجهة المستخدم مثل USB 2.0، ولكنه يوفر نطاقًا تردديًا أعلى بشكل ملحوظ. يتم تحقيق ذلك باستخدام بنية الناقل المزدوج التي تتكون من مكون USB 2.0 ومكون فائق السرعة تم تطويره حديثًا.

مواصفات الاتصال USB 3.0

USB 3.0، المعروف باسم SuperSpeed، هو بروتوكول اتصال متعدد الطبقات يتكون من مضيف وجهاز واتصال SuperSpeed.

يضمن USB 3.0 سهولة التوافق بين الأجهزة من بائعين مختلفين مع الحفاظ على التوافق مع الإصدارات السابقة والاستفادة من بنية USB الأساسية الحالية، بما في ذلك برامج تشغيل الأجهزة وواجهات البرامج.

تهدف المواصفات إلى تحسين بنية الكمبيوتر الشخصي لمختلف الأجهزة، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المكتبية للشركات والبيئات المنزلية. بالإضافة إلى ذلك، فهو يهدف إلى تسهيل الاتصال السهل بين الأجهزة.

تتضمن العناصر الرئيسية لبروتوكول SuperSpeed ​​USB 3.0

• زيادة عرض النطاق الترددي حتى 5 جيجابت في الثانية
• عمليات نقل البيانات المزدوجة والبسيطة
• متوافق مع الجيل السابق
• زيادة الحد الأقصى للسحب الحالي للحافلة
• تعزيز إدارة الطاقة للحافلة
• تحسين إدارة الطاقة
 
يوفر USB 3.0 أداءً متزايدًا من خلال العديد من التحسينات التقنية. أحد التحسينات الملحوظة هو إضافة زوج تفاضلي إضافي يعمل بالتوازي مع ناقل البيانات USB 2.0 الموجود.
 
يستخدم USB 2.0 أربعة أسلاك (الطاقة والأرض وزوج للبيانات التفاضلية)، بينما يتضمن USB 3.0 أربعة أسلاك إضافية وإشارة أرضية، مما يسمح بإضافة زوجين آخرين من الإشارات التفاضلية (لكل من الاستقبال والإرسال). وينتج عن هذا إجمالي تسعة أسلاك في الكابلات والموصلات.
 
يعد هذان الزوجان الإضافيان ضروريين لتلبية متطلبات النطاق الترددي لـ SuperSpeed ​​USB 3.0. بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أنها تظل موجهة للمضيف، فقد تغيرت طريقة إرسال الإشارات من الاستقصاء المستمر إلى الوضع غير المتزامن.
 
على عكس الترتيب أحادي الاتجاه لـ USB 2.0، يستخدم USB 3.0 واجهة بيانات ثنائية الاتجاه، مما يسمح بتدفق البيانات في كلا الاتجاهين في وقت واحد. تؤدي هذه التحسينات إلى زيادة عرض النطاق الترددي النظري بمقدار عشرة أضعاف، مما يتيح نقل كميات كبيرة من البيانات في الوقت الفعلي.

يقدم USB 3.0 العديد من الميزات الجديدة لتحسين كفاءة الطاقة. إحدى الإضافات الملحوظة هي إدارة الطاقة على مستوى الارتباط، والتي تسمح للمضيف أو الجهاز بالدخول إلى حالة طاقة منخفضة أثناء فترات عدم النشاط.

إن قدرة طبقة الارتباط على الدخول بشكل تدريجي في حالات إدارة الطاقة المنخفضة عندما يكون شركاء الارتباط في وضع الخمول، والتخلص من الاستقصاء المستمر للأجهزة، والتخلص من إرسال حزم البث عبر لوحات الوصل، وقدرات التعليق على مستوى الوظيفة الفردية تسمح للأجهزة بالحفاظ على الطاقة عن طريق تعطيل الطاقة غير المستخدمة الدوائر.

يمكن أن تعزى شعبية USB إلى ثلاثة عوامل: واجهته سهلة الاستخدام، والاعتماد على نطاق واسع لأجهزة USB في أجهزة الكمبيوتر الشخصية وغيرها من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، ودعم البرامج الشامل الذي يتم تسهيله من خلال تكامل برامج تشغيل USB في جميع أنظمة تشغيل الكمبيوتر الرئيسية المتوفرة حاليًا في العالم. سوق.

بناءً على أساس عمليات تثبيت USB 2.0، يعمل USB 3.0 على تحسين القدرات بشكل كبير لمجموعة واسعة من استخدامات النطاق الترددي العالي التي كانت محدودة سابقًا بواسطة USB 2.0.

وتشمل تحسينات الأداء الأخرى

• تمكين تدفق عالي الأداء لعمليات النقل المجمعة.
• تمكين عمليات النقل المتزامنة مع السماح للأجهزة بالدخول إلى حالات ارتباط الطاقة المنخفضة بين فترات الخدمة.
• توفير المعلومات للمضيف، مثل التسامح مع الكمون، لتحسين واجهة USB.

يدعم USB 3.0 مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك أحدث أجهزة التخزين ذات الحالة الصلبة، وبث الفيديو ونقله، ومحطات إرساء الكمبيوتر الشخصي، وواجهات الصوت متعددة القنوات، وكاميرات الويب عالية الدقة، وكاميرات المراقبة، وحلول عرض الفيديو مثل رسومات DisplayLink USB التكنولوجيا والفيديو الرقمي والكاميرات الثابتة المستندة إلى USB.
 
أصبحت الأجهزة الخارجية مثل مشغلات Blu-ray ومحركات الأقراص الصلبة الخارجية والمزيد ذات شعبية متزايدة. يؤدي توصيلها بواجهة USB 3.0 إلى تبسيط تجربة المستهلك بشكل كبير عند نقل ملفات الوسائط الكبيرة، خاصة مع انتشار أجهزة كمبيوتر الوسائط المنزلية ومحركات الأقراص الخارجية عالية السعة.
 
علاوة على ذلك، يتيح عرض النطاق الترددي المتزايد لـ USB 3.0 للأجهزة سعة أكبر، مما يؤدي إلى تحسين تجربة المستخدم. من ناحية أخرى، فإن الفيديو المنقول عبر USB 2.0 لا يكاد يكون مُرضيًا، وذلك بسبب القيود المتعلقة بالدقة القصوى وزمن الوصول وضغط الفيديو.
 
مع عرض النطاق الترددي SuperSpeed ​​USB 3.0 أكبر بمقدار 5 إلى 10 مرات مقارنة بـ USB 2.0، فإن حلول الفيديو المستندة إلى SuperSpeed ​​USB 3.0 ستعزز تجربة المستخدم النهائي بشكل كبير. على سبيل المثال، تتطلب واجهة DVI أحادية الارتباط معدل نقل يبلغ 2 جيجابت في الثانية تقريبًا، وهو ما لا يمكن أن تلبيه سرعة 480 ميجابت في الثانية الخاصة بـ USB 2.0.
 
بفضل عرض النطاق الترددي الأقصى الذي يبلغ 5 جيجابت في الثانية، يمكن لـ USB 3.0 الآن تقديم جودة فيديو محسنة بشكل ملحوظ. من المتوقع أن تؤدي السرعة المتزايدة والأداء العام لـ SuperSpeed ​​USB 3.0 إلى توسيع تطبيقه ليشمل العديد من المنتجات والسياقات التي لم تكن مناسبة في السابق لـ USB 2.0.