Superszybki USB 3.0

Przegląd

Uniwersalna magistrala szeregowa (USB) nadal dominuje na rynku interfejsów komputerów osobistych, urządzeń mobilnych, elektroniki użytkowej i komunikacji. USB 2.0 od wielu lat stało się de facto standardem w branży komputerów osobistych.

USB 2.0 zapewnia wystarczającą przepustowość do obsługi różnych urządzeń aplikacyjnych, podłączonych bezpośrednio lub poprzez koncentratory do komputera hosta.

Przy dzisiejszym rosnącym zapotrzebowaniu na przesyłanie treści wideo w wysokiej rozdzielczości, urządzeń pamięci masowej o wielkości terabajtów, obrazów cyfrowych o wysokiej rozdzielczości i multimedialnych telefonów komórkowych, przepustowość oferowana przez USB 2.0 (szczytowo 480 Mb/s) okazuje się niewystarczająca.

Specyfikacja priorytetowo traktuje kompatybilność wsteczną ze standardem USB 2.0, co jest krytycznym wymogiem dla branży elektroniki użytkowej.

USB 3.0 zachowuje ten sam interfejs użytkownika co USB 2.0, ale oferuje znacznie większą przepustowość. Osiąga się to poprzez zastosowanie architektury z podwójną magistralą składającej się z komponentu USB 2.0 i nowo opracowanego komponentu Super Speed.

Specyfikacja komunikacji USB 3.0

USB 3.0, powszechnie znany jako SuperSpeed, to warstwowy protokół komunikacyjny składający się z hosta, urządzenia i łącza SuperSpeed.

USB 3.0 zapewnia łatwą kompatybilność między urządzeniami różnych dostawców, zachowując jednocześnie kompatybilność wsteczną i wykorzystując istniejącą infrastrukturę USB, w tym sterowniki urządzeń i interfejsy oprogramowania.

Specyfikacja ma na celu ulepszenie architektury komputerów PC dla różnych urządzeń, takich jak laptopy, komputery stacjonarne dla firm i środowisk domowych. Ponadto ma na celu ułatwienie łatwej komunikacji między urządzeniami.

Kluczowe elementy protokołu SuperSpeed ​​USB 3.0 obejmują

• Zwiększona przepustowość do 5 Gb/s
• Przesyłanie danych w trybie Dual-Simplex
• Wstecznie kompatybilny
• Zwiększony maksymalny pobór prądu magistrali
• Ulepszone zarządzanie zasilaniem magistrali
• Ulepszone zarządzanie energią
 
USB 3.0 zapewnia zwiększoną wydajność dzięki kilku ulepszeniom technicznym. Godnym uwagi ulepszeniem jest dodanie dodatkowej pary różnicowej, która działa równolegle z istniejącą magistralą danych USB 2.0.
 
USB 2.0 wykorzystuje cztery przewody (zasilanie, masa i para do przesyłania danych różnicowych), podczas gdy USB 3.0 zawiera dodatkowe cztery przewody i sygnał masy, co pozwala na dodanie kolejnych dwóch par sygnałów różnicowych (zarówno do odbioru, jak i transmisji). Daje to w sumie dziewięć przewodów w okablowaniu i złączach.
 
Te dwie dodatkowe pary są kluczowe dla spełnienia wymagań przepustowości SuperSpeed ​​USB 3.0. Ponadto, chociaż metoda sygnalizacji pozostaje ukierunkowana na hosta, zmieniono ją z ciągłego odpytywania na tryb asynchroniczny.
 
W przeciwieństwie do półdupleksowego układu USB 2.0, USB 3.0 wykorzystuje dwukierunkowy interfejs danych, umożliwiając jednoczesny przepływ danych w obu kierunkach. Ulepszenia te skutkują dziesięciokrotnym wzrostem teoretycznej przepustowości, umożliwiając przesyłanie dużych ilości danych w czasie rzeczywistym.

USB 3.0 wprowadza kilka nowych funkcji poprawiających efektywność energetyczną. Godnym uwagi dodatkiem jest zarządzanie energią na poziomie łącza, które umożliwia hostowi lub urządzeniu przejście w stan niskiego poboru mocy w okresach bezczynności.

Zdolność warstwy łącza do wchodzenia w coraz niższe stany zarządzania energią, gdy partnerzy łącza są bezczynni, eliminacja ciągłego odpytywania urządzeń, eliminacja transmisji pakietów rozgłoszeniowych przez koncentratory oraz możliwości zawieszania poszczególnych poziomów funkcji pozwalają urządzeniom oszczędzać energię poprzez wyłączanie nieużywanych obwody.

Popularność USB można przypisać trzem czynnikom: przyjaznemu dla użytkownika interfejsowi, powszechnemu zastosowaniu sprzętu USB w komputerach stacjonarnych i innych urządzeniach elektroniki użytkowej oraz rozbudowanej obsłudze oprogramowania, ułatwionej dzięki integracji sterowników USB ze wszystkimi głównymi systemami operacyjnymi komputerów PC, obecnie dostępnymi na rynku. rynek.

Opierając się na instalacjach USB 2.0, USB 3.0 znacznie poprawia możliwości dla szerokiej gamy zastosowań wymagających dużej przepustowości, które wcześniej były ograniczone przez USB 2.0.

Inne ulepszenia wydajności obejmują

• Włącz wysokowydajne przesyłanie strumieniowe transferów masowych.
• Włącz transfery izochroniczne, jednocześnie umożliwiając urządzeniom wejście w stan łącza o niskim poborze mocy pomiędzy interwałami serwisowymi.
• Przekaż hostowi informacje, takie jak tolerancja opóźnień, aby zoptymalizować interfejs USB.

USB 3.0 obsługuje szeroką gamę zastosowań, w tym najnowsze półprzewodnikowe urządzenia pamięci masowej, strumieniowe przesyłanie i przesyłanie wideo, stacje dokujące do komputerów PC, wielokanałowe interfejsy audio, kamery internetowe o wysokiej rozdzielczości, kamery monitorujące, rozwiązania do wyświetlania wideo, takie jak grafika DisplayLink USB technologii oraz cyfrowe kamery wideo i aparaty fotograficzne oparte na USB.
 
Urządzenia zewnętrzne, takie jak odtwarzacze Blu-ray, zewnętrzne dyski twarde i inne, stają się coraz bardziej popularne. Podłączenie ich do interfejsu USB 3.0 znacznie usprawnia obsługę konsumentów podczas przesyłania dużych plików multimedialnych, szczególnie w przypadku coraz większej liczby domowych komputerów stacjonarnych i dysków zewnętrznych o dużej pojemności.
 
Co więcej, zwiększona przepustowość USB 3.0 umożliwia korzystanie z większej pojemności urządzeń, co poprawia komfort użytkowania. Z drugiej strony obraz przesyłany przez USB 2.0 jest ledwo zadowalający ze względu na ograniczenia w zakresie maksymalnej rozdzielczości, opóźnienia i kompresji wideo.
 
Dzięki 5–10 razy większej przepustowości SuperSpeed ​​USB 3.0 w porównaniu do USB 2.0, rozwiązania wideo oparte na SuperSpeed ​​USB 3.0 znacznie poprawią komfort użytkownika końcowego. Na przykład złącze DVI z pojedynczym łączem wymaga przepustowości prawie 2 Gb/s, której nie jest w stanie zapewnić prędkość 480 Mb/s w USB 2.0.
 
Dzięki szczytowej przepustowości wynoszącej 5 Gb/s, USB 3.0 może teraz zapewnić znacznie lepszą jakość wideo. Oczekuje się, że zwiększona prędkość i ogólna wydajność SuperSpeed ​​USB 3.0 rozszerzy jego zastosowanie na wiele produktów i kontekstów, które wcześniej były nieodpowiednie dla USB 2.0.