ภาพรวมของ SuperSpeed ​​USB 3.0

บัสอนุกรมสากล (USB) ยังคงเป็นอินเทอร์เฟซหลักในตลาดพีซี โทรศัพท์มือถือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค และการสื่อสาร เป็นเวลาหลายปีที่ USB 2.0 ได้กลายเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการเชื่อมต่อพีซี โดยมีแบนด์วิดท์เพียงพอสำหรับอุปกรณ์แอปพลิเคชันหลากหลายที่เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์โฮสต์ ไม่ว่าจะเชื่อมต่อโดยตรงหรือผ่านฮับ อย่างไรก็ตาม แบนด์วิดท์สูงสุด 480 Mbps ของ USB 2.0 ไม่เพียงพอต่อความต้องการที่เพิ่มขึ้นของวิดีโอความละเอียดสูง อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลขนาดเทราไบต์ ภาพดิจิทัลความละเอียดสูง และโทรศัพท์มือถือที่อัดแน่นไปด้วยมัลติมีเดียอีกต่อไป

ข้อกำหนด USB 3.0 รับประกันความเข้ากันได้ย้อนหลังกับ USB 2.0 ซึ่งเป็นคุณสมบัติสำคัญสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค การออกแบบนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อมอบประสบการณ์การใช้งานแบบเดียวกับอินเทอร์เฟซ USB 2.0 ให้แก่ผู้ใช้ พร้อมทั้งมอบแบนด์วิดท์ที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก USB 3.0 ใช้สถาปัตยกรรมบัสคู่ ซึ่งผสานรวมทั้งอินเทอร์เฟซ USB 2.0 และส่วนประกอบ SuperSpeed ​​ที่พัฒนาขึ้นใหม่

โปรโตคอล USB 3.0

USB 3.0 หรือที่รู้จักกันในชื่อ SuperSpeed ​​เป็นโปรโตคอลการสื่อสารแบบเลเยอร์ที่ประกอบด้วยโฮสต์ อุปกรณ์ และอินเตอร์คอนเนคต์ SuperSpeed ​​ช่วยให้อุปกรณ์จากผู้ผลิตหลายรายสามารถทำงานร่วมกันได้ ขณะเดียวกันก็ยังคงความเข้ากันได้กับโครงสร้างพื้นฐาน USB ที่มีอยู่เดิม ซึ่งรวมถึงไดรเวอร์อุปกรณ์และอินเทอร์เฟซซอฟต์แวร์ USB 3.0 ออกแบบมาเพื่อยกระดับสถาปัตยกรรมพีซี ครอบคลุมทั้งคอมพิวเตอร์พกพา เดสก์ท็อปสำหรับธุรกิจ สภาพแวดล้อมภายในบ้าน และการสื่อสารแบบอุปกรณ์ต่ออุปกรณ์

โปรโตคอล SuperSpeed ​​USB 3.0 ครอบคลุมประเด็นสำคัญหลายประการ รวมถึง

• ผลิตภัณฑ์นี้มีแบนด์วิดท์ที่เพิ่มขึ้นถึง 5 Gbps

• การถ่ายโอนข้อมูลแบบดูอัลซิมเพล็กซ์

• เข้ากันได้แบบย้อนหลัง

• ปรับปรุงความจุกระแสไฟสูงสุดของบัสแล้ว

• ปรับปรุงการจัดการพลังงานบัส

• การจัดการพลังงานที่ปรับให้เหมาะสม

USB 3.0 ได้รับการพัฒนาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานผ่านการปรับปรุงทางเทคนิคหลายประการ ที่โดดเด่นที่สุดคือการเพิ่มสายคู่ดิฟเฟอเรนเชียลใหม่ควบคู่ไปกับบัสข้อมูล USB 2.0 ที่มีอยู่เดิม ในขณะที่ USB 2.0 ใช้สายสี่เส้น (สายไฟ สายกราวด์ และสายคู่สำหรับข้อมูลดิฟเฟอเรนเชียล) แต่ USB 3.0 ได้เพิ่มสายอีกสี่เส้นและสัญญาณกราวด์ ทำให้เกิดสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลเพิ่มขึ้นอีกสองคู่สำหรับการรับและส่งข้อมูล ส่งผลให้สายเคเบิลและขั้วต่อมีสายทั้งหมดเก้าเส้น

คู่สายเพิ่มเติมอีกสองคู่มีความจำเป็นต่อการตอบสนองความต้องการแบนด์วิดท์ของ USB 3.0 ความเร็วสูงพิเศษ วิธีการส่งสัญญาณได้เปลี่ยนจากการสำรวจข้อมูลอย่างต่อเนื่องเป็นอะซิงโครนัส แม้ว่าจะยังคงกำหนดทิศทางให้กับโฮสต์ก็ตาม USB 3.0 ยังมีอินเทอร์เฟซข้อมูลแบบสองทิศทาง ซึ่งแตกต่างจากการออกแบบแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์ของ USB 2.0 ที่จำกัดการไหลของข้อมูลเพียงทิศทางเดียวในแต่ละครั้ง การอัปเกรดเหล่านี้ทำให้แบนด์วิดท์ตามทฤษฎีเพิ่มขึ้นถึงสิบเท่า ช่วยให้สามารถถ่ายโอนข้อมูลปริมาณมากได้แบบเรียลไทม์

USB 3.0 นำเสนอการปรับปรุงหลายประการเพื่อประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดีขึ้น คุณสมบัติหลักประกอบด้วยการจัดการพลังงานระดับลิงก์ ซึ่งช่วยให้โฮสต์หรืออุปกรณ์สามารถเริ่มสถานะประหยัดพลังงานได้ในช่วงที่ไม่ได้ใช้งาน เลเยอร์ลิงก์สามารถเข้าสู่สถานะพลังงานที่ลดลงอย่างต่อเนื่องเมื่อไม่ได้ใช้งาน ช่วยลดการใช้พลังงาน ยกเลิกการโพลอุปกรณ์อย่างต่อเนื่อง และยกเลิกการส่งแพ็กเก็ตกระจายสัญญาณผ่านฮับ นอกจากนี้ อุปกรณ์ยังสามารถระงับฟังก์ชันหรือวงจรแยกที่ไม่ได้ใช้งาน ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานได้มากขึ้น

การนำ USB มาใช้อย่างแพร่หลายนั้นเกิดจากปัจจัยหลัก 3 ประการ ได้แก่ การออกแบบที่ใช้งานง่าย การมีฮาร์ดแวร์ USB อยู่ในพีซีและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคจำนวนมาก และการสนับสนุนซอฟต์แวร์ที่ครอบคลุมจากไดรเวอร์ USB ที่รวมอยู่ในระบบปฏิบัติการหลักทั้งหมด USB 3.0 สร้างขึ้นบนรากฐานที่ USB 2.0 สร้างขึ้น ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเพื่อตอบสนองความต้องการของแอปพลิเคชันแบนด์วิดท์สูงที่เคยถูกจำกัด

การปรับปรุงประสิทธิภาพเพิ่มเติม ได้แก่

• เพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมากเพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้น

• ต้องมีการนำการถ่ายโอนแบบไอโซโครนัสที่มีสถานะลิงก์พลังงานต่ำระหว่างช่วงการให้บริการมาใช้

• แจ้งค่าความคลาดเคลื่อนของเวลาให้โฮสต์ทราบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพอินเทอร์เฟซ USB

สรุปคุณสมบัติใหม่และประโยชน์ของ USB 3.0

USB 3.0 เป็นโซลูชันที่สมบูรณ์แบบสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ครอบคลุมอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่แบบโซลิดสเตต การสตรีมและถ่ายโอนวิดีโอ แท่นวางพีซี อินเทอร์เฟซเสียงแบบหลายช่องสัญญาณ เว็บแคมความละเอียดสูงและกล้องวงจรปิด และโซลูชันการแสดงผลวิดีโอ เช่น เทคโนโลยีกราฟิก USB DisplayLink นอกจากนี้ ยังรองรับการเชื่อมต่อวิดีโอดิจิทัลและกล้องถ่ายภาพนิ่ง อุปกรณ์สื่อภายนอก เช่น เครื่องเล่นบลูเรย์ ฮาร์ดไดรฟ์ภายนอก และอื่นๆ อีกมากมาย ด้วยการใช้งานพีซีสำหรับสื่อภายในบ้านและไดรฟ์ภายนอกความจุสูงที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง USB 3.0 จึงมอบโซลูชันที่เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพสำหรับการถ่ายโอนไฟล์สื่อขนาดใหญ่ ยกระดับประสบการณ์ของผู้บริโภค

แบนด์วิดท์ที่เพิ่มขึ้นของ USB 3.0 ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ได้อย่างมาก มอบประสบการณ์การใช้งานที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับ USB 2.0 แม้ว่า USB 2.0 จะไม่สามารถรองรับวิดีโอความละเอียดสูงได้เนื่องจากมีขีดจำกัดที่ 480 Mbps แต่แบนด์วิดท์สูงสุด 5 Gbps ของ USB 3.0 ช่วยให้สามารถส่งวิดีโอความละเอียดสูงได้โดยไม่เกิดความล่าช้า ส่งผลให้คุณภาพวิดีโอดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ตัวอย่างเช่น DVI แบบลิงก์เดียวต้องการทรูพุตเกือบ 2 Gbps ซึ่ง USB 2.0 ไม่สามารถรองรับได้ ความสามารถในการส่งมอบ 5 Gbps ของ USB 3.0 ช่วยให้โซลูชันวิดีโอมีคุณภาพสูงขึ้น และคาดว่าจะช่วยอำนวยความสะดวกในการขยาย USB ไปยังผลิตภัณฑ์และแอปพลิเคชันใหม่ๆ ที่ USB 2.0 ไม่สามารถรองรับได้อย่างมีประสิทธิภาพ