Ein Überblick über SuperSpeed ​​USB 3.0

Der Universal Serial Bus (USB) ist nach wie vor die dominierende Schnittstelle in den Bereichen PC, Mobiltelefon, Unterhaltungselektronik und Kommunikation. USB 2.0 ist seit Jahren der Industriestandard für PC-Konnektivität und bietet ausreichend Bandbreite für eine Reihe von Anwendungsgeräten, die entweder direkt oder über Hubs an einen Hostcomputer angeschlossen sind. Die Spitzenbandbreite von 480 Mbit/s von USB 2.0 reicht jedoch nicht mehr aus, um den wachsenden Anforderungen von hochauflösenden Videos, Terabyte-Speichergeräten, hochauflösenden digitalen Bildern und multimediareichen Mobiltelefonen gerecht zu werden.

Die USB 3.0-Spezifikation gewährleistet die Abwärtskompatibilität mit USB 2.0, ein entscheidendes Merkmal für Unterhaltungselektronik. Das Design soll Benutzern das gleiche Erlebnis wie eine USB 2.0-Schnittstelle bieten, jedoch eine deutlich verbesserte Bandbreite. USB 3.0 verwendet eine Dual-Bus-Architektur und integriert sowohl die USB 2.0-Schnittstelle als auch eine neu entwickelte SuperSpeed-Komponente.

USB 3.0-Protokoll

USB 3.0, auch als SuperSpeed ​​bekannt, ist ein mehrschichtiges Kommunikationsprotokoll, das aus Host, Gerät und SuperSpeed-Verbindung besteht. Es ermöglicht die Interoperabilität zwischen Geräten verschiedener Hersteller und gewährleistet gleichzeitig die Abwärtskompatibilität mit der vorhandenen USB-Infrastruktur, einschließlich Gerätetreibern und Softwareschnittstellen. USB 3.0 wurde zur Verbesserung der PC-Architektur entwickelt und umfasst tragbare Computer, Business-Desktops, Heimumgebungen und die Kommunikation zwischen Geräten.

Das SuperSpeed ​​USB 3.0-Protokoll umfasst mehrere wichtige Aspekte, darunter

• Das Produkt bietet eine erhöhte Bandbreite von bis zu 5 Gbit/s.

• Dual-Simplex-Datenübertragungen

• Abwärtskompatibel

• Die maximale Busstromkapazität wurde erhöht.

• Verbessertes Bus-Power-Management

• Optimiertes Energiemanagement

USB 3.0 wurde entwickelt, um durch mehrere technische Verbesserungen eine verbesserte Leistung zu erreichen. Die bemerkenswerteste davon ist die Hinzufügung eines neuen Differenzialpaars neben dem vorhandenen USB 2.0-Datenbus. Während USB 2.0 vier Drähte verwendet (Strom, Masse und ein Paar für Differenzdaten), führt USB 3.0 vier zusätzliche Drähte und ein Massesignal ein, wodurch zwei weitere Paare Differenzialsignale für Empfang und Übertragung entstehen. Dies ergibt insgesamt neun Drähte in den Kabeln und Anschlüssen.

Die zusätzlichen zwei Paare sind unerlässlich, um die Bandbreitenanforderungen von SuperSpeed ​​USB 3.0 zu erfüllen. Die Signalmethode wurde von kontinuierlicher Abfrage auf asynchron umgestellt, bleibt jedoch hostgesteuert. USB 3.0 bietet außerdem eine bidirektionale Datenschnittstelle, im Gegensatz zum Halbduplex-Design von USB 2.0, das den Datenfluss auf jeweils eine Richtung beschränkt. Zusammen erreichen diese Upgrades eine zehnfache Erhöhung der theoretischen Bandbreite und ermöglichen die Echtzeitübertragung großer Datenmengen.

USB 3.0 führt mehrere Verbesserungen für eine verbesserte Energieeffizienz ein. Zu den wichtigsten Funktionen gehört die Energieverwaltung auf Verbindungsebene, die es dem Host oder dem Gerät ermöglicht, während Leerlaufzeiten Energiesparzustände zu initiieren. Die Verbindungsschicht kann im Leerlauf schrittweise in niedrigere Energiezustände wechseln und so den Stromverbrauch senken. Die kontinuierliche Geräteabfrage wird eliminiert und die Übertragung von Broadcast-Paketen über Hubs wird entfernt. Darüber hinaus können Geräte einzelne Funktionen oder Schaltkreise, die nicht verwendet werden, aussetzen, wodurch noch mehr Strom gespart wird.

Die weite Verbreitung von USB ist auf drei Hauptfaktoren zurückzuführen: sein benutzerfreundliches Design, die weitverbreitete Präsenz von USB-Hardware in PCs und anderen Unterhaltungselektronikgeräten sowie die umfassende Softwareunterstützung durch USB-Treiber, die in alle gängigen Betriebssysteme integriert sind. USB 3.0 baut auf den Grundlagen von USB 2.0 auf und verbessert die Leistung, um den Anforderungen von Anwendungen mit hoher Bandbreite gerecht zu werden, die zuvor eingeschränkt waren.

Weitere Leistungsverbesserungen umfassen

• Optimiertes Massenübertragungs-Streaming für verbesserte Leistung.

• Isochrone Übertragungen mit Low-Power-Link-Zuständen zwischen den Serviceintervallen müssen implementiert werden.

• Teilen Sie dem Host die Latenztoleranz mit, um die USB-Schnittstelle zu optimieren.

Eine Zusammenfassung der neuen Funktionen und Vorteile von USB 3.0

USB 3.0 ist eine ideale Lösung für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Solid-State-Massenspeichergeräte, Video-Streaming und -Übertragung, PC-Dockingstationen, Mehrkanal-Audioschnittstellen, hochauflösende Webcams und Überwachungskameras sowie Videoanzeigelösungen wie die DisplayLink USB-Grafiktechnologie. Darüber hinaus erleichtert es die Konnektivität für digitale Video- und Fotokameras, externe Mediengeräte wie Blu-ray-Player und externe Festplatten und mehr. Da die Verwendung von Heimmedien-PCs und externen Laufwerken mit hoher Kapazität weiter zunimmt, bietet USB 3.0 eine einfache und effiziente Lösung für die Übertragung großer Mediendateien und verbessert so das Verbrauchererlebnis.

Die erhöhte Bandbreite von USB 3.0 verbessert die Geräteleistung erheblich und bietet im Vergleich zu USB 2.0 ein besseres Benutzererlebnis. Während USB 2.0 aufgrund seiner Beschränkung auf 480 Mbit/s kein hochauflösendes Video unterstützen konnte, ermöglicht die Spitzenbandbreite von 5 Gbit/s von USB 3.0 die Übertragung von hochauflösendem Video mit reduzierter Latenz, was zu einer deutlichen Verbesserung der Videoqualität führt. Beispielsweise erfordert Single-Link-DVI einen Durchsatz von fast 2 Gbit/s, den USB 2.0 nicht unterstützen kann. Die Fähigkeit von USB 3.0, 5 Gbit/s zu liefern, ermöglicht überlegene Videolösungen und wird voraussichtlich die Ausweitung von USB auf neue Produkte und Anwendungen erleichtern, die USB 2.0 nicht effektiv unterstützen konnte.