Supervelocidade USB 3.0

Visão geral

O Universal Serial Bus (USB) ainda domina as interfaces dos mercados de PC, dispositivos móveis, eletrônicos de consumo e comunicação. O USB 2.0 se tornou o padrão de fato na indústria de PCs por muitos anos.

O USB 2.0 fornece largura de banda suficiente para suportar uma variedade de dispositivos de aplicação, sejam eles conectados diretamente ou por meio de hubs a um computador host.

Com as crescentes demandas atuais pela transferência de conteúdo de vídeo de alta definição, dispositivos de armazenamento de terabytes, imagens digitais de alta resolução e telefones celulares multimídia ricos em recursos, a largura de banda oferecida pelo USB 2.0 (pico de 480 Mbps) está se mostrando inadequada.

A especificação prioriza a compatibilidade retroativa com o padrão USB 2.0, um requisito crítico para a indústria de eletrônicos de consumo.

O USB 3.0 mantém a mesma interface de usuário do USB 2.0, mas oferece largura de banda significativamente maior. Isto é conseguido usando uma arquitetura de barramento duplo que consiste em um componente USB 2.0 e um componente Super Speed ​​recentemente desenvolvido.

Especificação de comunicação USB 3.0

USB 3.0, comumente conhecido como SuperSpeed, é um protocolo de comunicação em camadas que consiste em um host, um dispositivo e uma interconexão SuperSpeed.

O USB 3.0 garante fácil compatibilidade entre dispositivos de diferentes fornecedores, mantendo a compatibilidade com versões anteriores e aproveitando a infraestrutura USB existente, incluindo drivers de dispositivos e interfaces de software.

A especificação visa melhorar a arquitetura do PC para diversos dispositivos, como laptops, desktops para empresas e ambientes domésticos. Além disso, visa facilitar a comunicação entre dispositivos.

Os principais elementos do protocolo SuperSpeed ​​USB 3.0 incluem

• Maior largura de banda até 5 Gbps
• Transferências de dados Dual-Simplex
• Compatível com versões anteriores
• Aumento do consumo máximo de corrente do barramento
• Gerenciamento aprimorado de energia do barramento
• Melhor gerenciamento de energia
 
O USB 3.0 oferece maior desempenho por meio de diversas melhorias técnicas. Uma melhoria notável é a adição de um par diferencial adicional que opera em paralelo com o barramento de dados USB 2.0 existente.
 
O USB 2.0 usa quatro fios (alimentação, terra e um par para dados diferenciais), enquanto o USB 3.0 incorpora quatro fios extras e um sinal de terra, permitindo a adição de mais dois pares de sinais diferenciais (para recepção e transmissão). Isso resulta em um total de nove fios no cabeamento e nos conectores.
 
Esses dois pares adicionais são cruciais para atender aos requisitos de largura de banda do SuperSpeed ​​USB 3.0. Além disso, embora permaneça direcionado ao host, o método de sinalização mudou de polling contínuo para modo assíncrono.
 
Ao contrário do arranjo half-duplex do USB 2.0, o USB 3.0 usa uma interface de dados bidirecional, permitindo que os dados fluam em ambas as direções simultaneamente. Essas melhorias resultam em um aumento de dez vezes na largura de banda teórica, permitindo a transferência em tempo real de grandes quantidades de dados.

O USB 3.0 apresenta vários novos recursos para melhorar a eficiência energética. Uma adição notável é o gerenciamento de energia em nível de link, que permite que o host ou o dispositivo entre em um estado de baixo consumo de energia durante períodos de inatividade.

A capacidade da camada de enlace de entrar em estados de gerenciamento de energia progressivamente mais baixos quando os parceiros de enlace estão ociosos, a eliminação da pesquisa contínua de dispositivos, a eliminação da transmissão de pacotes de broadcast através de hubs e os recursos de suspensão de nível de função individual permitem que os dispositivos economizem energia desativando a energia não utilizada. circuitos.

A popularidade do USB pode ser atribuída a três fatores: sua interface amigável, ampla adoção de hardware USB em PCs e outros produtos eletrônicos de consumo e amplo suporte de software facilitado pela integração de drivers USB em todos os principais sistemas operacionais de PC atualmente disponíveis no mercado. mercado.

Baseando-se nas bases das instalações USB 2.0, o USB 3.0 melhora muito os recursos para uma ampla variedade de usos de alta largura de banda que antes eram limitados pelo USB 2.0.

Outras melhorias de desempenho incluem

• Habilite streaming de alto desempenho de transferências em massa.
• Habilite transferências isócronas enquanto permite que os dispositivos entrem em estados de link de baixa potência entre intervalos de serviço.
• Fornece informações ao host, como tolerância de latência, para otimizar a interface USB.

USB 3.0 oferece suporte a uma ampla gama de aplicações, incluindo os mais recentes dispositivos de armazenamento em massa de estado sólido, transmissão e transferência de vídeo, estações de acoplamento para PC, interfaces de áudio multicanal, webcams de alta resolução, câmeras de vigilância, soluções de exibição de vídeo, como gráficos DisplayLink USB tecnologia e vídeo digital e câmeras fotográficas baseadas em USB.
 
Dispositivos externos, como reprodutores de Blu-ray, discos rígidos externos e muito mais, estão se tornando cada vez mais populares. Conectá-los a uma interface USB 3.0 simplifica muito a experiência do consumidor ao transferir grandes arquivos de mídia, especialmente com a proliferação de PCs de mídia domésticos e unidades externas de alta capacidade.
 
Além disso, a maior largura de banda do USB 3.0 permite que os dispositivos tenham maior capacidade, resultando em uma melhor experiência do usuário. Por outro lado, o vídeo transmitido via USB 2.0 é pouco satisfatório, devido às limitações em termos de resolução máxima, latência e compressão de vídeo.
 
Com a largura de banda 5 a 10 vezes maior do SuperSpeed ​​USB 3.0 em comparação com o USB 2.0, as soluções de vídeo baseadas no SuperSpeed ​​USB 3.0 melhorarão significativamente a experiência do usuário final. Por exemplo, o DVI de link único requer uma taxa de transferência de quase 2 Gbps, que os 480 Mbps do USB 2.0 não conseguem atender.
 
Com sua largura de banda máxima de 5 Gbps, o USB 3.0 agora pode oferecer qualidade de vídeo significativamente melhorada. Espera-se que o aumento da velocidade e do desempenho geral do SuperSpeed ​​USB 3.0 expanda sua aplicação para muitos produtos e contextos que antes eram inadequados para o USB 2.0.