Надшвидкісний USB 3.0

Огляд

Універсальна послідовна шина (USB) все ще домінує на ринках інтерфейсів ПК, мобільних пристроїв, побутової електроніки та комунікацій. USB 2.0 став стандартом де-факто в індустрії ПК протягом багатьох років.

USB 2.0 забезпечує достатню пропускну здатність для підтримки різноманітних прикладних пристроїв, підключених безпосередньо чи через концентратори до головного комп’ютера.

З огляду на сучасні зростаючі вимоги до передачі відеовмісту високої чіткості, пристроїв зберігання даних розміром терабайт, цифрових зображень високої роздільної здатності та багатофункціональних мультимедійних стільникових телефонів, пропускна здатність, яку пропонує USB 2.0 (пікова 480 Мбіт/с), виявляється недостатньою.

Специфікація надає пріоритет зворотній сумісності зі стандартом USB 2.0, критично важливою вимогою для індустрії побутової електроніки.

USB 3.0 підтримує той самий інтерфейс користувача, що й USB 2.0, але пропонує значно вищу пропускну здатність. Це досягається завдяки використанню архітектури подвійної шини, що складається з компонента USB 2.0 і нещодавно розробленого компонента Super Speed.

Специфікація зв'язку USB 3.0

USB 3.0, широко відомий як SuperSpeed, — це багаторівневий протокол зв’язку, що складається з хоста, пристрою та з’єднання SuperSpeed.

USB 3.0 забезпечує легку сумісність між пристроями від різних виробників, зберігаючи при цьому зворотну сумісність і використовуючи існуючу інфраструктуру USB, включаючи драйвери пристроїв і програмні інтерфейси.

Специфікація спрямована на вдосконалення архітектури ПК для різних пристроїв, таких як ноутбуки, настільні комп’ютери для бізнесу та домашнє середовище. Крім того, він спрямований на полегшення зв’язку між пристроями.

Ключові елементи протоколу SuperSpeed ​​USB 3.0 включають

• Збільшена пропускна здатність до 5 Гбіт/с
• Подвійна симплексна передача даних
• Зворотна сумісність
• Збільшення максимального споживання струму шини
• Покращене керування живленням шини
• Покращене керування живленням
 
USB 3.0 забезпечує підвищену продуктивність за рахунок кількох технічних удосконалень. Одним із помітних покращень є додавання додаткової диференціальної пари, яка працює паралельно з існуючою шиною даних USB 2.0.
 
USB 2.0 використовує чотири дроти (живлення, земля та пара для диференціальних даних), тоді як USB 3.0 містить додаткові чотири дроти та сигнал заземлення, що дозволяє додавати ще дві пари диференціальних сигналів (як для прийому, так і для передачі). Це призводить до дев’яти проводів у кабелях і роз’ємах.
 
Ці дві додаткові пари мають вирішальне значення для задоволення вимог щодо пропускної здатності SuperSpeed ​​USB 3.0. Крім того, хоча він залишається керованим хостом, метод сигналізації змінився з постійного опитування на асинхронний режим.
 
На відміну від напівдуплексного розташування USB 2.0, USB 3.0 використовує двонаправлений інтерфейс даних, що дозволяє передавати дані в обох напрямках одночасно. Ці вдосконалення призводять до десятикратного збільшення теоретичної пропускної здатності, що дозволяє передавати великі обсяги даних у реальному часі.

USB 3.0 представляє кілька нових функцій для підвищення енергоефективності. Одним із помітних доповнень є керування живленням на рівні зв’язку, яке дозволяє хосту або пристрою переходити в стан низького енергоспоживання під час періодів бездіяльності.

Здатність канального рівня переходити в стани керування енергоспоживанням, коли партнери каналу неактивні, усунення безперервного опитування пристроїв, усунення передачі широкомовних пакетів через концентратори, а також можливості призупинення рівня окремих функцій дозволяють пристроям економити енергію, відключаючи невикористані схема.

Популярність USB можна пояснити трьома факторами: його зручним інтерфейсом, широким впровадженням апаратного забезпечення USB у ПК та іншій споживчій електроніці та широкою підтримкою програмного забезпечення, що сприяє інтеграції драйверів USB у всі основні операційні системи ПК, доступні наразі в ринку.

Спираючись на основи встановлення USB 2.0, USB 3.0 значно покращує можливості широкого спектру використання високої пропускної здатності, які раніше були обмежені USB 2.0.

Інші покращення продуктивності включають

• Увімкніть високопродуктивну потокову передачу масових передач.
• Увімкніть ізохронні передачі, дозволяючи пристроям переходити в стан зв’язку з низьким енергоспоживанням між інтервалами обслуговування.
• Надайте хосту інформацію, наприклад допустиму затримку, для оптимізації інтерфейсу USB.

USB 3.0 підтримує широкий спектр додатків, включаючи новітні твердотільні накопичувачі, потокове відео та передачу, док-станції для ПК, багатоканальні аудіоінтерфейси, веб-камери з високою роздільною здатністю, камери спостереження, рішення для відображення відео, такі як графіка DisplayLink USB цифрові відео та фотокамери на основі USB.
 
Зовнішні пристрої, такі як програвачі Blu-ray, зовнішні жорсткі диски тощо, стають все більш популярними. Підключення їх до інтерфейсу USB 3.0 значно спрощує споживчий досвід під час передачі великих мультимедійних файлів, особливо з розповсюдженням домашніх мультимедійних ПК і зовнішніх накопичувачів великої ємності.
 
Крім того, збільшена пропускна здатність USB 3.0 дозволяє пристроям мати більшу ємність, що сприяє покращенню взаємодії з користувачем. З іншого боку, відео, що передається через USB 2.0, є ледве задовільним через обмеження щодо максимальної роздільної здатності, затримки та стиснення відео.
 
Завдяки пропускній здатності SuperSpeed ​​USB 3.0, яка в 5-10 разів перевищує пропускну здатність USB 2.0, відеорішення на основі SuperSpeed ​​USB 3.0 значно покращать роботу кінцевого користувача. Наприклад, одноканальний DVI вимагає пропускної здатності майже 2 Гбіт/с, чого не може забезпечити 480 Мбіт/с USB 2.0.
 
Завдяки максимальній пропускній здатності 5 Гбіт/с USB 3.0 тепер може забезпечити значно покращену якість відео. Очікується, що підвищена швидкість і загальна продуктивність SuperSpeed ​​USB 3.0 розширить його застосування для багатьох продуктів і контекстів, які раніше не підходили для USB 2.0.