Una panoramica di SuperSpeed ​​USB 3.0

L'Universal Serial Bus (USB) continua a essere l'interfaccia dominante nei mercati dei PC, dei dispositivi mobili, dell'elettronica di consumo e delle comunicazioni. Per anni, USB 2.0 è stato lo standard di settore per la connettività PC, offrendo una larghezza di banda sufficiente per una vasta gamma di dispositivi applicativi collegati a un computer host, direttamente o tramite hub. Tuttavia, la larghezza di banda di picco di 480 Mbps di USB 2.0 non è più adeguata a soddisfare le crescenti esigenze di video ad alta definizione, dispositivi di archiviazione da terabyte, immagini digitali ad alta risoluzione e telefoni cellulari multimediali.

La specifica USB 3.0 garantisce la retrocompatibilità con USB 2.0, una caratteristica fondamentale per l'elettronica di consumo. Il design è progettato per offrire agli utenti la stessa esperienza di un'interfaccia USB 2.0, offrendo al contempo una larghezza di banda significativamente maggiore. USB 3.0 utilizza un'architettura a doppio bus, integrando sia l'interfaccia USB 2.0 che un componente SuperSpeed ​​di nuova concezione.

Protocollo USB 3.0

USB 3.0, noto anche come SuperSpeed, è un protocollo di comunicazione a strati composto da un host, un dispositivo e un'interconnessione SuperSpeed. Consente l'interoperabilità tra dispositivi di diversi fornitori, mantenendo al contempo la retrocompatibilità con l'infrastruttura USB esistente, inclusi driver di dispositivo e interfacce software. Progettato per migliorare l'architettura dei PC, USB 3.0 è compatibile con computer portatili, desktop aziendali, ambienti domestici e comunicazioni tra dispositivi.

Il protocollo SuperSpeed ​​USB 3.0 comprende diversi aspetti chiave, tra cui

• Il prodotto offre una larghezza di banda potenziata fino a 5 Gbps.

• Trasferimenti dati dual-simplex

• Compatibile con le versioni precedenti

• È stata aumentata la capacità massima di corrente del bus.

• Gestione migliorata dell'alimentazione del bus

• Gestione ottimizzata dell'alimentazione

Lo standard USB 3.0 è stato sviluppato per ottenere prestazioni migliori attraverso diversi miglioramenti tecnici. Il più notevole di questi è l'aggiunta di una nuova coppia differenziale al bus dati USB 2.0 esistente. Mentre USB 2.0 utilizza quattro fili (alimentazione, massa e una coppia per i dati differenziali), USB 3.0 introduce quattro fili aggiuntivi e un segnale di massa, creando due coppie di segnali differenziali in più per la ricezione e la trasmissione. Questo si traduce in un totale di nove fili nei cavi e nei connettori.

Le due coppie aggiuntive sono essenziali per soddisfare i requisiti di larghezza di banda SuperSpeed ​​USB 3.0. Il metodo di segnalazione è passato dal polling continuo ad asincrono, pur rimanendo diretto all'host. USB 3.0 offre anche un'interfaccia dati bidirezionale, a differenza del design half-duplex di USB 2.0, che limita il flusso di dati a una sola direzione alla volta. Complessivamente, questi aggiornamenti consentono di ottenere un aumento di dieci volte della larghezza di banda teorica, consentendo il trasferimento in tempo reale di grandi volumi di dati.

USB 3.0 introduce diversi miglioramenti per una maggiore efficienza energetica. Le caratteristiche principali includono la gestione dell'alimentazione a livello di collegamento, che consente all'host o al dispositivo di avviare stati di risparmio energetico durante i periodi di inattività. Il livello di collegamento può entrare in stati di consumo progressivamente inferiori durante i periodi di inattività, riducendo il consumo energetico. Viene eliminato il polling continuo dei dispositivi e la trasmissione di pacchetti broadcast tramite hub. Inoltre, i dispositivi possono sospendere singole funzioni o circuiti non in uso, risparmiando ulteriormente energia.

L'ampia adozione dell'USB può essere attribuita a tre fattori chiave: il suo design intuitivo, la presenza capillare di hardware USB nei PC e in altri dispositivi elettronici di consumo e il supporto software completo fornito dai driver USB integrati in tutti i principali sistemi operativi. L'USB 3.0 si basa sulle fondamenta stabilite dall'USB 2.0, migliorando le prestazioni per soddisfare le esigenze delle applicazioni ad alta larghezza di banda, precedentemente limitate.

Ulteriori miglioramenti delle prestazioni includono

• Streaming di trasferimento in blocco ottimizzato per prestazioni migliorate.

• Devono essere implementati trasferimenti isocroni con stati di collegamento a bassa potenza tra gli intervalli di servizio.

• Comunicare la tolleranza di latenza all'host per ottimizzare l'interfaccia USB.

Un riepilogo delle nuove funzionalità e dei vantaggi di USB 3.0

USB 3.0 è la soluzione ideale per un'ampia gamma di applicazioni, tra cui dispositivi di archiviazione di massa a stato solido, streaming e trasferimento video, docking station per PC, interfacce audio multicanale, webcam ad alta risoluzione e telecamere di sorveglianza, nonché soluzioni di visualizzazione video come la tecnologia grafica USB DisplayLink. Inoltre, facilita la connettività per videocamere e fotocamere digitali, dispositivi multimediali esterni come lettori Blu-ray e dischi rigidi esterni e altro ancora. Con la continua crescita dell'utilizzo di PC multimediali domestici e unità esterne ad alta capacità, USB 3.0 offre una soluzione semplice ed efficiente per il trasferimento di file multimediali di grandi dimensioni, migliorando l'esperienza utente.

L'aumento di larghezza di banda di USB 3.0 migliora significativamente le prestazioni del dispositivo, offrendo un'esperienza utente superiore rispetto a USB 2.0. Mentre USB 2.0 non era in grado di supportare video ad alta risoluzione a causa del suo limite di 480 Mbps, la larghezza di banda di picco di 5 Gbps di USB 3.0 consente la trasmissione di video ad alta risoluzione con latenza ridotta, con un conseguente notevole miglioramento della qualità video. Ad esempio, il DVI single-link richiede una velocità di trasmissione di quasi 2 Gbps, che USB 2.0 non è in grado di supportare. La capacità di USB 3.0 di fornire 5 Gbps consente soluzioni video superiori e si prevede che faciliterà l'espansione di USB in nuovi prodotti e applicazioni che USB 2.0 non era in grado di supportare efficacemente.