Суперскоростной USB 3.0

Обзор

Универсальная последовательная шина (USB) по-прежнему доминирует на рынках интерфейсов ПК, мобильных устройств, бытовой электроники и связи. USB 2.0 на протяжении многих лет стал стандартом де-факто в компьютерной индустрии.

USB 2.0 обеспечивает достаточную пропускную способность для поддержки различных прикладных устройств, подключенных к главному компьютеру напрямую или через концентраторы.

В условиях растущих сегодня требований к передаче видеоконтента высокой четкости, устройств хранения данных емкостью в терабайт, цифровых изображений высокого разрешения и многофункциональных мультимедийных сотовых телефонов пропускная способность, предлагаемая USB 2.0 (пиковая частота 480 Мбит/с), оказывается недостаточной.

В спецификации приоритет отдается обратной совместимости со стандартом USB 2.0, что является критически важным требованием для индустрии бытовой электроники.

USB 3.0 имеет тот же пользовательский интерфейс, что и USB 2.0, но обеспечивает значительно более высокую пропускную способность. Это достигается за счет использования архитектуры с двумя шинами, состоящей из компонента USB 2.0 и недавно разработанного компонента Super Speed.

Спецификация связи USB 3.0

USB 3.0, широко известный как SuperSpeed, представляет собой многоуровневый протокол связи, состоящий из хоста, устройства и соединения SuperSpeed.

USB 3.0 обеспечивает простую совместимость между устройствами разных производителей, сохраняя при этом обратную совместимость и используя существующую инфраструктуру USB, включая драйверы устройств и программные интерфейсы.

Целью спецификации является улучшение архитектуры ПК для различных устройств, таких как ноутбуки, настольные компьютеры для бизнеса и домашние среды. Кроме того, он направлен на облегчение связи между устройствами.

Ключевые элементы протокола SuperSpeed ​​USB 3.0 включают в себя

• Увеличенная пропускная способность до 5 Гбит/с.
• Двойная симплексная передача данных
• Обратная совместимость
• Увеличено максимальное потребление тока шины.
• Улучшенное управление питанием шины.
• Улучшенное управление питанием
 
USB 3.0 обеспечивает повышенную производительность за счет ряда технических улучшений. Одним из заметных улучшений является добавление дополнительной дифференциальной пары, которая работает параллельно с существующей шиной данных USB 2.0.
 
USB 2.0 использует четыре провода (питание, земля и пара для дифференциальных данных), а USB 3.0 включает дополнительные четыре провода и сигнал заземления, что позволяет добавлять еще две пары дифференциальных сигналов (как для приема, так и для передачи). В результате в общей сложности в кабелях и разъемах имеется девять проводов.
 
Эти две дополнительные пары имеют решающее значение для удовлетворения требований к пропускной способности SuperSpeed ​​USB 3.0. Кроме того, хотя он остается управляемым хостом, метод сигнализации изменился с непрерывного опроса на асинхронный режим.
 
В отличие от полудуплексной схемы USB 2.0, USB 3.0 использует двунаправленный интерфейс данных, позволяющий передавать данные в обоих направлениях одновременно. Эти улучшения приводят к десятикратному увеличению теоретической пропускной способности, что позволяет передавать большие объемы данных в реальном времени.

USB 3.0 представляет несколько новых функций для повышения энергоэффективности. Одним из примечательных нововведений является управление питанием на уровне канала, которое позволяет хосту или устройству переходить в состояние пониженного энергопотребления в периоды бездействия.

Способность канального уровня постепенно переходить в более низкие состояния управления энергопотреблением, когда партнеры по каналу простаивают, исключение непрерывного опроса устройств, исключение широковещательной передачи пакетов через концентраторы, а также возможности приостановки на индивидуальном уровне функций позволяют устройствам экономить энергию, отключая неиспользуемые схема.

Популярность USB можно объяснить тремя факторами: удобным интерфейсом, широким распространением аппаратного обеспечения USB в ПК и другой бытовой электронике, а также обширной программной поддержкой, чему способствует интеграция драйверов USB во все основные операционные системы ПК, доступные в настоящее время. рынок.

Созданный на основе установок USB 2.0, USB 3.0 значительно расширяет возможности широкого спектра применений с высокой пропускной способностью, которые раньше были ограничены USB 2.0.

Другие улучшения производительности включают в себя

• Обеспечьте высокопроизводительную потоковую передачу массовых передач.
• Включите изохронную передачу, позволяя устройствам переходить в состояния канала с низким энергопотреблением между интервалами обслуживания.
• Предоставлять хосту информацию, например о допуске к задержке, для оптимизации интерфейса USB.

USB 3.0 поддерживает широкий спектр приложений, включая новейшие твердотельные запоминающие устройства, потоковое видео и его передачу, док-станции для ПК, многоканальные аудиоинтерфейсы, веб-камеры высокого разрешения, камеры наблюдения, решения для отображения видео, такие как USB-графика DisplayLink. технологии, а также цифровые видео- и фотокамеры на базе USB.
 
Внешние устройства, такие как проигрыватели Blu-ray, внешние жесткие диски и т. д., становятся все более популярными. Подключение их к интерфейсу USB 3.0 значительно упрощает работу пользователя при передаче больших медиафайлов, особенно с распространением домашних медиа-ПК и внешних накопителей большой емкости.
 
Кроме того, увеличенная пропускная способность USB 3.0 позволяет устройствам иметь большую емкость, что повышает удобство работы с пользователем. С другой стороны, передача видео через USB 2.0 едва ли удовлетворительна из-за ограничений в максимальном разрешении, задержке и сжатии видео.
 
Благодаря пропускной способности SuperSpeed ​​USB 3.0 в 5–10 раз большей по сравнению с USB 2.0, видеорешения на основе SuperSpeed ​​USB 3.0 значительно улучшат качество обслуживания конечных пользователей. Например, одноканальный DVI требует пропускной способности почти 2 Гбит/с, чего не могут обеспечить 480 Мбит/с USB 2.0.
 
Благодаря максимальной пропускной способности 5 Гбит/с USB 3.0 теперь может обеспечить значительно улучшенное качество видео. Ожидается, что повышенная скорость и общая производительность SuperSpeed ​​USB 3.0 расширят его применение для многих продуктов и контекстов, которые ранее были непригодны для USB 2.0.