Przegląd SuperSpeed ​​USB 3.0

Uniwersalna magistrala szeregowa (USB) nadal jest dominującym interfejsem na rynku komputerów PC, urządzeń mobilnych, elektroniki użytkowej i urządzeń komunikacyjnych. Przez lata USB 2.0 był branżowym standardem łączności dla komputerów PC, oferując wystarczającą przepustowość dla szeregu urządzeń podłączonych do komputera-hosta, bezpośrednio lub za pośrednictwem koncentratorów. Jednak szczytowa przepustowość USB 2.0 wynosząca 480 Mb/s nie jest już wystarczająca, aby sprostać rosnącym wymaganiom wideo wysokiej rozdzielczości, urządzeń pamięci masowej o pojemności terabajtów, obrazów cyfrowych o wysokiej rozdzielczości i telefonów komórkowych z bogatym zestawem multimediów.

Specyfikacja USB 3.0 zapewnia wsteczną kompatybilność z USB 2.0, co jest kluczową cechą w elektronice użytkowej. Konstrukcja ma zapewnić użytkownikom takie same wrażenia jak interfejs USB 2.0, oferując jednocześnie znacznie większą przepustowość. USB 3.0 wykorzystuje architekturę podwójnej magistrali, integrując zarówno interfejs USB 2.0, jak i nowo opracowany komponent SuperSpeed.

Protokół USB 3.0

USB 3.0, znany również jako SuperSpeed, to warstwowy protokół komunikacyjny składający się z połączenia hosta, urządzenia i SuperSpeed. Umożliwia on interoperacyjność urządzeń różnych producentów, zachowując jednocześnie wsteczną kompatybilność z istniejącą infrastrukturą USB, w tym sterownikami urządzeń i interfejsami oprogramowania. Zaprojektowany z myślą o udoskonaleniu architektury komputerów PC, USB 3.0 sprawdza się w komputerach przenośnych, komputerach stacjonarnych firmowych, środowiskach domowych oraz w komunikacji między urządzeniami.

Protokół SuperSpeed ​​USB 3.0 obejmuje kilka kluczowych aspektów, w tym

:

• Produkt oferuje zwiększoną przepustowość do 5 Gbps.

• Przesyłanie danych w trybie dual-simplex

• Wsteczna kompatybilność

• Zwiększono maksymalną przepustowość magistrali.

• Ulepszone zarządzanie zasilaniem magistrali

• Zoptymalizowane zarządzanie energią

USB 3.0 został opracowany z myślą o zwiększeniu wydajności dzięki kilku udoskonaleniom technicznym. Najbardziej znaczącym z nich jest dodanie nowej pary przewodów różnicowych do istniejącej magistrali danych USB 2.0. Podczas gdy USB 2.0 wykorzystuje cztery przewody (zasilanie, masa i parę przewodów różnicowych), USB 3.0 wprowadza cztery dodatkowe przewody i sygnał masy, tworząc dwie dodatkowe pary sygnałów różnicowych do odbioru i transmisji. W rezultacie kable i złącza wymagają łącznie dziewięciu przewodów.

Dodatkowe dwie pary są niezbędne do spełnienia wymagań przepustowości SuperSpeed ​​USB 3.0. Metoda sygnalizacji została zmieniona z ciągłego odpytywania na asynchroniczną, choć nadal jest kierowana do hosta. USB 3.0 oferuje również dwukierunkowy interfejs danych, w przeciwieństwie do półdupleksowej konstrukcji USB 2.0, która ogranicza przepływ danych do jednego kierunku na raz. Łącznie, te ulepszenia zapewniają dziesięciokrotny wzrost teoretycznej przepustowości, umożliwiając przesyłanie dużych ilości danych w czasie rzeczywistym.

USB 3.0 wprowadza szereg udoskonaleń w celu poprawy efektywności energetycznej. Do najważniejszych funkcji należy zarządzanie energią na poziomie łącza, umożliwiające hostowi lub urządzeniu inicjowanie stanów oszczędzania energii w okresach bezczynności. Warstwa łącza może przechodzić w stany stopniowo obniżającego się poboru mocy w okresach bezczynności, zmniejszając zużycie energii. Wyeliminowano ciągłe odpytywanie urządzeń oraz transmisję pakietów rozgłoszeniowych przez koncentratory. Ponadto urządzenia mogą zawieszać poszczególne funkcje lub nieużywane układy, co dodatkowo oszczędza energię.

Powszechne rozpowszechnienie USB można przypisać trzem kluczowym czynnikom: przyjaznej dla użytkownika konstrukcji, szerokiej obecności sprzętu USB w komputerach PC i innych urządzeniach elektronicznych oraz kompleksowemu wsparciu programowemu w postaci sterowników USB zintegrowanych ze wszystkimi głównymi systemami operacyjnymi. USB 3.0 bazuje na fundamencie USB 2.0, zwiększając wydajność, aby sprostać wymaganiom aplikacji o dużej przepustowości, które wcześniej były ograniczone.

Dalsze udoskonalenia wydajności obejmują

:

• Zoptymalizowano strumieniowanie transferu zbiorczego w celu zwiększenia wydajności.

• Należy wdrożyć transfery izochroniczne ze stanami łącza o małej mocy pomiędzy okresami serwisowymi.

• Przekazanie hostowi informacji o tolerancji opóźnień w celu optymalizacji interfejsu USB.

Podsumowanie nowych funkcji i korzyści USB 3.0

USB 3.0 to idealne rozwiązanie dla szerokiej gamy zastosowań, w tym urządzeń pamięci masowej SSD, strumieniowego przesyłania i przesyłania wideo, stacji dokujących do komputerów PC, wielokanałowych interfejsów audio, kamer internetowych o wysokiej rozdzielczości i kamer monitorujących, a także rozwiązań do wyświetlania obrazu, takich jak technologia graficzna DisplayLink USB. Ponadto, ułatwia łączność z cyfrowymi kamerami wideo i aparatami fotograficznymi, zewnętrznymi urządzeniami multimedialnymi, takimi jak odtwarzacze Blu-ray i zewnętrzne dyski twarde, i nie tylko. Wraz ze wzrostem popularności domowych komputerów multimedialnych i dysków zewnętrznych o dużej pojemności, USB 3.0 oferuje proste i wydajne rozwiązanie do przesyłania dużych plików multimedialnych, poprawiając komfort użytkowania.

Zwiększona przepustowość USB 3.0 znacząco poprawia wydajność urządzenia, oferując lepsze wrażenia użytkownika w porównaniu z USB 2.0. Podczas gdy USB 2.0 nie obsługiwało wideo o wysokiej rozdzielczości ze względu na limit 480 Mb/s, szczytowa przepustowość USB 3.0 wynosząca 5 Gb/s umożliwia transmisję wideo o wysokiej rozdzielczości z mniejszym opóźnieniem, co przekłada się na znaczną poprawę jakości obrazu. Na przykład, pojedyncze złącze DVI wymaga przepustowości prawie 2 Gb/s, której USB 2.0 nie jest w stanie obsłużyć. Przepustowość USB 3.0 wynosząca 5 Gb/s umożliwia lepsze rozwiązania wideo i ma ułatwić ekspansję USB w nowych produktach i aplikacjach, których USB 2.0 nie był w stanie efektywnie obsługiwać.