Una panoramica di SuperSpeed ​​USB 3.0

L'Universal Serial Bus (USB) continua a essere l'interfaccia dominante nei mercati di PC, dispositivi mobili, elettronica di consumo e comunicazioni. Per anni, USB 2.0 è stato lo standard del settore per la connettività PC, offrendo una larghezza di banda sufficiente per una gamma di dispositivi applicativi collegati a un computer host, direttamente o tramite hub. Tuttavia, la larghezza di banda di picco di 480 Mbps di USB 2.0 non è più adeguata per soddisfare le crescenti richieste di video ad alta definizione, dispositivi di archiviazione terabyte, immagini digitali ad alta risoluzione e telefoni cellulari ricchi di contenuti multimediali.

La specifica USB 3.0 garantisce la retrocompatibilità con USB 2.0, una caratteristica fondamentale per l'elettronica di consumo. Il design è pensato per offrire agli utenti la stessa esperienza di un'interfaccia USB 2.0, offrendo al contempo una larghezza di banda notevolmente migliorata. USB 3.0 utilizza un'architettura a doppio bus, integrando sia l'interfaccia USB 2.0 sia un componente SuperSpeed ​​di recente sviluppo.

Protocollo USB 3.0

USB 3.0, noto anche come SuperSpeed, è un protocollo di comunicazione a strati costituito da un host, un dispositivo e un'interconnessione SuperSpeed. Consente l'interoperabilità tra dispositivi di vari fornitori mantenendo al contempo la retrocompatibilità con l'infrastruttura USB esistente, inclusi driver di dispositivo e interfacce software. Progettato per migliorare l'architettura del PC, USB 3.0 abbraccia computer portatili, desktop aziendali, ambienti domestici e comunicazioni da dispositivo a dispositivo.

Il protocollo SuperSpeed ​​USB 3.0 comprende diversi aspetti chiave, tra cui

• Il prodotto offre una larghezza di banda potenziata fino a 5 Gbps.

• Trasferimenti dati dual-simplex

• Retrocompatibile

• È stata aumentata la capacità massima di corrente del bus.

• Gestione migliorata dell'alimentazione del bus

• Gestione ottimizzata dell'alimentazione

USB 3.0 è stato sviluppato per ottenere prestazioni migliorate attraverso diversi miglioramenti tecnici. Il più notevole di questi è l'aggiunta di una nuova coppia differenziale accanto al bus dati USB 2.0 esistente. Mentre USB 2.0 utilizza quattro fili (alimentazione, terra e una coppia per dati differenziali), USB 3.0 introduce quattro fili aggiuntivi e un segnale di terra, creando altre due coppie di segnali differenziali per la ricezione e la trasmissione. Ciò si traduce in un totale di nove fili nei cavi e nei connettori.

Le due coppie aggiuntive sono essenziali per soddisfare i requisiti di larghezza di banda SuperSpeed ​​USB 3.0. Il metodo di segnalazione è passato dal polling continuo all'asincrono, sebbene rimanga diretto all'host. USB 3.0 offre anche un'interfaccia dati bidirezionale, a differenza del design half-duplex di USB 2.0, che limita il flusso di dati a una direzione alla volta. Nel complesso, questi aggiornamenti raggiungono un aumento di dieci volte della larghezza di banda teorica, consentendo il trasferimento in tempo reale di grandi volumi di dati.

USB 3.0 introduce diversi miglioramenti per una migliore efficienza energetica. Le caratteristiche principali includono la gestione dell'alimentazione a livello di collegamento, che consente all'host o al dispositivo di avviare stati di risparmio energetico durante i periodi di inattività. Il livello di collegamento può entrare in stati di alimentazione progressivamente inferiori quando è inattivo, riducendo il consumo energetico. Il polling continuo del dispositivo viene eliminato e la trasmissione di pacchetti broadcast tramite hub viene rimossa. Inoltre, i dispositivi possono sospendere singole funzioni o circuiti non in uso, risparmiando ulteriormente energia.

L'adozione diffusa di USB può essere attribuita a tre fattori chiave: il suo design user-friendly, l'ampia presenza di hardware USB nei PC e in altri dispositivi elettronici di consumo e il supporto software completo dei driver USB integrati in tutti i principali sistemi operativi. USB 3.0 si basa sulle fondamenta stabilite da USB 2.0, migliorando le prestazioni per soddisfare le esigenze delle applicazioni ad alta larghezza di banda che in precedenza erano limitate.

Ulteriori miglioramenti delle prestazioni includono

• Streaming di trasferimento in blocco ottimizzato per prestazioni migliori.

• Devono essere implementati trasferimenti isocroni con stati di collegamento a bassa potenza tra gli intervalli di servizio.

• Comunicare la tolleranza di latenza all'host per ottimizzare l'interfaccia USB.

Riepilogo delle nuove funzionalità e dei vantaggi di USB 3.0

USB 3.0 è una soluzione ideale per un'ampia gamma di applicazioni, tra cui dispositivi di archiviazione di massa a stato solido, streaming e trasferimento video, docking station per PC, interfacce audio multicanale, webcam ad alta risoluzione e telecamere di sorveglianza e soluzioni di visualizzazione video come la tecnologia grafica DisplayLink USB. Inoltre, facilita la connettività per video digitali e fotocamere, dispositivi multimediali esterni come lettori Blu-ray e dischi rigidi esterni e altro ancora. Poiché l'uso di PC multimediali domestici e unità esterne ad alta capacità continua a crescere, USB 3.0 fornisce una soluzione semplice ed efficiente per il trasferimento di file multimediali di grandi dimensioni, migliorando l'esperienza del consumatore.

L'aumentata larghezza di banda di USB 3.0 migliora significativamente le prestazioni del dispositivo, offrendo un'esperienza utente superiore rispetto a USB 2.0. Mentre USB 2.0 non era in grado di supportare video ad alta risoluzione a causa del suo limite di 480 Mbps, la larghezza di banda di picco di 5 Gbps di USB 3.0 consente la trasmissione di video ad alta risoluzione con latenza ridotta, con conseguente notevole miglioramento della qualità video. Ad esempio, DVI single-link richiede una velocità di trasmissione di quasi 2 Gbps, che USB 2.0 non è in grado di supportare. La capacità di USB 3.0 di fornire 5 Gbps consente soluzioni video superiori e si prevede che faciliterà l'espansione di USB in nuovi prodotti e applicazioni che USB 2.0 non poteva supportare efficacemente.