مروری بر USB 3.0 فوق سریع

گذرگاه سریال جهانی (USB) همچنان رابط غالب در بازارهای کامپیوتر، موبایل، لوازم الکترونیکی مصرفی و ارتباطات است. سال‌هاست که USB 2.0 استاندارد صنعتی برای اتصال کامپیوتر بوده و پهنای باند کافی را برای طیف وسیعی از دستگاه‌های کاربردی متصل به یک کامپیوتر میزبان، چه مستقیم و چه از طریق هاب، ارائه می‌دهد. با این حال، پهنای باند اوج 480 مگابیت بر ثانیه USB 2.0 دیگر برای پاسخگویی به تقاضای رو به رشد ویدیوهای با کیفیت بالا، دستگاه‌های ذخیره‌سازی ترابایت، تصاویر دیجیتال با وضوح بالا و تلفن‌های همراه غنی از چندرسانه‌ای کافی نیست.

مشخصات USB 3.0 سازگاری با USB 2.0 را تضمین می‌کند، که یک ویژگی حیاتی برای لوازم الکترونیکی مصرفی است. این طراحی به گونه‌ای طراحی شده است که کاربران بتوانند همان تجربه رابط USB 2.0 را داشته باشند و در عین حال پهنای باند قابل توجهی را ارائه دهند. USB 3.0 از معماری باس دوگانه استفاده می‌کند که هم رابط USB 2.0 و هم یک جزء SuperSpeed ​​که به تازگی توسعه یافته است را ادغام می‌کند.

پروتکل USB 3.0

USB 3.0 که با نام SuperSpeed ​​نیز شناخته می‌شود، یک پروتکل ارتباطی لایه‌ای است که از یک میزبان، دستگاه و اتصال SuperSpeed ​​تشکیل شده است. این پروتکل امکان همکاری بین دستگاه‌های فروشندگان مختلف را فراهم می‌کند و در عین حال سازگاری با زیرساخت‌های USB موجود، از جمله درایورهای دستگاه و رابط‌های نرم‌افزاری را نیز حفظ می‌کند. USB 3.0 که برای بهبود معماری رایانه شخصی طراحی شده است، رایانه‌های قابل حمل، دسکتاپ‌های تجاری، محیط‌های خانگی و ارتباطات دستگاه به دستگاه را پوشش می‌دهد.

پروتکل SuperSpeed ​​USB 3.0 شامل چندین جنبه کلیدی است، از جمله

• این محصول پهنای باند تقویت‌شده تا 5 گیگابیت بر ثانیه را ارائه می‌دهد.

• انتقال داده دو سیمپلکس

• سازگار با نسخه‌های قبلی

• حداکثر ظرفیت جریان باس افزایش یافته است.

• مدیریت توان باس بهبود یافته

• مدیریت بهینه انرژی

USB 3.0 برای دستیابی به عملکرد بهتر از طریق چندین پیشرفت فنی توسعه داده شده است. قابل توجه‌ترین این پیشرفت‌ها، اضافه شدن یک جفت سیم تفاضلی جدید در کنار گذرگاه داده USB 2.0 موجود است. در حالی که USB 2.0 از چهار سیم (برق، زمین و یک جفت برای داده‌های تفاضلی) استفاده می‌کند، USB 3.0 چهار سیم اضافی و یک سیگنال زمین را معرفی می‌کند که دو جفت سیگنال تفاضلی دیگر برای دریافت و ارسال ایجاد می‌کند. این امر منجر به مجموع نه سیم در کابل‌ها و کانکتورها می‌شود.

دو جفت اضافی برای برآورده کردن الزامات پهنای باند SuperSpeed ​​USB 3.0 ضروری هستند. روش سیگنالینگ از نمونه‌برداری مداوم به ناهمزمان تغییر یافته است، اگرچه همچنان به صورت میزبان-محور باقی مانده است. USB 3.0 همچنین یک رابط داده دو جهته ارائه می‌دهد، برخلاف طراحی نیمه-دوطرفه USB 2.0 که جریان داده را در یک زمان به یک جهت محدود می‌کند. در مجموع، این ارتقاءها به افزایش ده برابری پهنای باند نظری منجر می‌شوند و انتقال حجم زیادی از داده‌ها را در زمان واقعی امکان‌پذیر می‌سازند.

USB 3.0 چندین پیشرفت برای بهبود بهره‌وری انرژی ارائه می‌دهد. ویژگی‌های کلیدی شامل مدیریت توان در سطح لینک است که به میزبان یا دستگاه اجازه می‌دهد در دوره‌های بیکاری، حالت‌های صرفه‌جویی در مصرف انرژی را آغاز کنند. لایه لینک می‌تواند در حالت بیکاری به تدریج وارد حالت‌های مصرف انرژی پایین‌تر شود و مصرف برق را کاهش دهد. نمونه‌برداری مداوم از دستگاه حذف می‌شود و انتقال بسته‌های پخش از طریق هاب‌ها حذف می‌شود. علاوه بر این، دستگاه‌ها می‌توانند عملکردها یا مدارهای جداگانه‌ای را که استفاده نمی‌شوند، به حالت تعلیق درآورند و در نتیجه در مصرف برق صرفه‌جویی بیشتری کنند.

پذیرش گسترده USB را می‌توان به سه عامل کلیدی نسبت داد: طراحی کاربرپسند آن، حضور گسترده سخت‌افزار USB در رایانه‌های شخصی و سایر لوازم الکترونیکی مصرفی و پشتیبانی نرم‌افزاری جامع از درایورهای USB که در تمام سیستم عامل‌های اصلی ادغام شده‌اند. USB 3.0 بر پایه USB 2.0 ساخته شده است و عملکرد را برای برآورده کردن نیازهای برنامه‌های کاربردی با پهنای باند بالا که قبلاً محدود بودند، افزایش می‌دهد.

پیشرفت‌های بیشتر در عملکرد شامل موارد زیر است

• بهینه سازی جریان انتقال فله برای بهبود عملکرد.

• انتقال‌های همزمان با حالت‌های لینک کم‌مصرف بین فواصل سرویس‌دهی باید پیاده‌سازی شوند.

• میزان تحمل تأخیر را به میزبان ابلاغ کنید تا رابط USB بهینه شود.

خلاصه‌ای از ویژگی‌ها و مزایای جدید USB 3.0

USB 3.0 یک راه حل ایده آل برای طیف وسیعی از کاربردها، از جمله دستگاه‌های ذخیره‌سازی انبوه حالت جامد، پخش و انتقال ویدیو، ایستگاه‌های اتصال کامپیوتر، رابط‌های صوتی چند کاناله، وب‌کم‌ها و دوربین‌های نظارتی با وضوح بالا و راهکارهای نمایش ویدیو مانند فناوری گرافیکی USB DisplayLink است. علاوه بر این، اتصال دوربین‌های ویدیویی و عکاسی دیجیتال، دستگاه‌های رسانه خارجی مانند پخش‌کننده‌های Blu-ray و هارد دیسک‌های خارجی و موارد دیگر را تسهیل می‌کند. با افزایش استفاده از رایانه‌های شخصی رسانه‌ای خانگی و درایوهای خارجی با ظرفیت بالا، USB 3.0 یک راه حل ساده و کارآمد برای انتقال فایل‌های رسانه‌ای بزرگ ارائه می‌دهد و تجربه مصرف‌کننده را بهبود می‌بخشد.

پهنای باند افزایش‌یافته‌ی USB 3.0 عملکرد دستگاه را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد و در مقایسه با USB 2.0، تجربه‌ی کاربری بهتری را ارائه می‌دهد. در حالی که USB 2.0 به دلیل محدودیت ۴۸۰ مگابیت بر ثانیه قادر به پشتیبانی از ویدئو با وضوح بالا نبود، پهنای باند اوج ۵ گیگابیت بر ثانیه‌ی USB 3.0 امکان انتقال ویدئو با وضوح بالا را با تأخیر کاهش‌یافته فراهم می‌کند و در نتیجه افزایش قابل توجهی در کیفیت ویدئو ایجاد می‌کند. به عنوان مثال، DVI تک لینک به توان عملیاتی نزدیک به ۲ گیگابیت بر ثانیه نیاز دارد که USB 2.0 قادر به پشتیبانی از آن نیست. ظرفیت USB 3.0 برای ارائه ۵ گیگابیت بر ثانیه، راه‌حل‌های ویدئویی برتر را امکان‌پذیر می‌کند و انتظار می‌رود گسترش USB به محصولات و برنامه‌های جدیدی را که USB 2.0 نمی‌توانست به طور مؤثر از آنها پشتیبانی کند، تسهیل کند.