مروری بر SuperSpeed ​​USB 3.0

گذرگاه سریال جهانی (USB) همچنان رابط غالب در بازارهای رایانه شخصی، موبایل، لوازم الکترونیکی مصرفی و ارتباطات است. برای سال‌ها، USB 2.0 استاندارد صنعتی برای اتصال رایانه‌های شخصی بوده و پهنای باند کافی را برای طیف وسیعی از دستگاه‌های کاربردی متصل به رایانه میزبان، چه به طور مستقیم یا از طریق هاب، ارائه می‌دهد. با این حال، حداکثر پهنای باند 480 مگابیت بر ثانیه USB 2.0 دیگر برای پاسخگویی به نیازهای رو به رشد ویدیوهای با وضوح بالا، دستگاه های ذخیره سازی ترابایت، تصاویر دیجیتال با وضوح بالا و تلفن های همراه غنی از چند رسانه کافی نیست.

مشخصات USB 3.0 سازگاری با USB 2.0 را تضمین می کند که یک ویژگی مهم برای لوازم الکترونیکی مصرفی است. این طراحی در نظر گرفته شده تا تجربه ای مشابه رابط USB 2.0 را در اختیار کاربران قرار دهد و در عین حال پهنای باند افزایش یافته ای را ارائه دهد. USB 3.0 از معماری دو باس استفاده می کند و رابط USB 2.0 و جزء جدید SuperSpeed ​​را یکپارچه می کند.

پروتکل USB 3.0

USB 3.0 که به عنوان SuperSpeed ​​نیز شناخته می شود، یک پروتکل ارتباطی لایه ای است که از یک میزبان، دستگاه و اتصال SuperSpeed ​​تشکیل شده است. این قابلیت همکاری بین دستگاه‌های فروشندگان مختلف را در عین حفظ سازگاری با زیرساخت‌های USB موجود، از جمله درایورهای دستگاه و رابط‌های نرم‌افزار، امکان‌پذیر می‌کند. USB 3.0 که برای بهبود معماری رایانه شخصی طراحی شده است، از رایانه های قابل حمل، دسکتاپ های تجاری، محیط های خانگی و ارتباطات دستگاه به دستگاه استفاده می کند.

پروتکل SuperSpeed ​​USB 3.0 چندین جنبه کلیدی را در بر می گیرد، از جمله

• این محصول پهنای باند تقویت شده تا 5 گیگابیت در ثانیه را ارائه می دهد.

• انتقال داده دو سیمپلکس

• سازگار با عقب

• حداکثر ظرفیت جریان اتوبوس افزایش یافته است.

• بهبود مدیریت برق اتوبوس

• مدیریت توان بهینه شده

USB 3.0 برای دستیابی به عملکرد بهتر از طریق چندین پیشرفت فنی توسعه یافته است. قابل توجه ترین آنها اضافه شدن یک جفت دیفرانسیل جدید در کنار گذرگاه داده USB 2.0 موجود است. در حالی که USB 2.0 از چهار سیم (برق، زمین و یک جفت برای داده های دیفرانسیل) استفاده می کند، USB 3.0 چهار سیم اضافی و یک سیگنال زمین را معرفی می کند و دو جفت سیگنال دیفرانسیل دیگر برای دریافت و ارسال ایجاد می کند. در مجموع 9 سیم در کابل ها و کانکتورها ایجاد می شود.

دو جفت اضافی برای برآوردن نیازهای پهنای باند SuperSpeed ​​USB 3.0 ضروری هستند. روش سیگنال دهی از نظرسنجی پیوسته به ناهمزمان تغییر کرده است، اگرچه هدایت شده توسط میزبان باقی می ماند. USB 3.0 همچنین بر خلاف طراحی نیمه دوطرفه USB 2.0 که جریان داده را در یک جهت به یک جهت محدود می کند، یک رابط داده دو جهته ارائه می دهد. در مجموع، این ارتقاء منجر به افزایش ده برابری در پهنای باند نظری می‌شود که امکان انتقال بلادرنگ حجم داده‌های بزرگ را فراهم می‌کند.

USB 3.0 چندین پیشرفت را برای بهبود بهره وری انرژی معرفی می کند. ویژگی‌های کلیدی عبارتند از مدیریت انرژی در سطح پیوند، که به میزبان یا دستگاه اجازه می‌دهد تا حالت‌های صرفه‌جویی در مصرف انرژی را در دوره‌های بیکاری آغاز کند. لایه پیوند می تواند به تدریج در حالت بیکار وارد حالت های توان کمتر شود و مصرف انرژی را کاهش دهد. نظرسنجی مداوم دستگاه حذف می شود و انتقال بسته پخش از طریق هاب حذف می شود. به‌علاوه، دستگاه‌ها می‌توانند عملکردها یا مدارهایی که استفاده نمی‌شوند را به حالت تعلیق درآورند، و در نتیجه انرژی را حفظ کنند.

پذیرش گسترده USB را می توان به سه عامل کلیدی نسبت داد: طراحی کاربرپسند آن، حضور گسترده سخت افزار USB در رایانه های شخصی و سایر لوازم الکترونیکی مصرفی، و پشتیبانی نرم افزاری جامع از درایورهای USB که در همه سیستم عامل های اصلی یکپارچه شده است. USB 3.0 بر اساس پایه ای که توسط USB 2.0 ایجاد شده است، کارایی را برای برآورده کردن نیازهای برنامه های کاربردی پهنای باند بالا که قبلاً محدود شده بودند، افزایش می دهد.

بهبودهای بیشتر برای عملکرد عبارتند از

• جریان انتقال انبوه بهینه شده برای بهبود عملکرد.

• انتقال های هم زمان با حالت های پیوند کم مصرف بین فواصل سرویس باید اجرا شود.

• برای بهینه سازی رابط USB، تحمل تأخیر را به میزبان منتقل کنید.

خلاصه ای از ویژگی ها و مزایای جدید USB 3.0

USB 3.0 یک راه حل ایده آل برای طیف گسترده ای از برنامه ها، از جمله دستگاه های ذخیره سازی انبوه حالت جامد، پخش و انتقال ویدئو، ایستگاه های اتصال کامپیوتر، رابط های صوتی چند کاناله، وب کم ها و دوربین های نظارتی با وضوح بالا، و راه حل های نمایش ویدئو مانند DisplayLink است. فناوری گرافیک USB علاوه بر این، اتصال به دوربین های دیجیتال و فیلم های عکاسی، دستگاه های رسانه ای خارجی مانند پخش کننده های Blu-ray و هارد دیسک های خارجی و موارد دیگر را تسهیل می کند. همانطور که استفاده از رایانه های شخصی رسانه خانگی و درایوهای خارجی با ظرفیت بالا همچنان در حال رشد است، USB 3.0 یک راه حل ساده و کارآمد برای انتقال فایل های رسانه ای بزرگ ارائه می دهد و تجربه مصرف کننده را بهبود می بخشد.

افزایش پهنای باند USB 3.0 به طور قابل توجهی عملکرد دستگاه را افزایش می دهد و تجربه کاربری برتر را در مقایسه با USB 2.0 ارائه می دهد. در حالی که USB 2.0 به دلیل محدودیت 480 مگابیت در ثانیه قادر به پشتیبانی از ویدیوهای با وضوح بالا نبود، پهنای باند حداکثر 5 گیگابیت در ثانیه USB 3.0 امکان انتقال ویدیو با وضوح بالا با تاخیر کمتر را فراهم می کند و در نتیجه کیفیت ویدیو را بهبود می بخشد. به عنوان مثال، DVI تک پیوندی به توان عملیاتی نزدیک به 2 گیگابیت در ثانیه نیاز دارد که USB 2.0 قادر به پشتیبانی از آن نیست. ظرفیت USB 3.0 برای ارائه 5 گیگابیت در ثانیه راه حل های ویدیویی برتر را امکان پذیر می کند و انتظار می رود گسترش USB به محصولات و برنامه های جدیدی را که USB 2.0 نمی تواند به طور مؤثر پشتیبانی کند تسهیل کند.