Przegląd SuperSpeed ​​USB 3.0

Universal Serial Bus (USB) nadal jest dominującym interfejsem na rynkach komputerów PC, urządzeń mobilnych, elektroniki użytkowej i komunikacji. Przez lata USB 2.0 było standardem branżowym dla łączności komputerów PC, oferując wystarczającą przepustowość dla szeregu urządzeń aplikacyjnych podłączonych do komputera hosta, bezpośrednio lub za pośrednictwem koncentratorów. Jednak szczytowa przepustowość 480 Mb/s USB 2.0 nie jest już wystarczająca, aby sprostać rosnącym wymaganiom wideo wysokiej rozdzielczości, urządzeń pamięci masowej o pojemności terabajtów, obrazów cyfrowych o wysokiej rozdzielczości i telefonów komórkowych z bogatym zestawem multimediów.

Specyfikacja USB 3.0 zapewnia wsteczną kompatybilność z USB 2.0, co jest kluczową cechą elektroniki użytkowej. Projekt ma na celu zapewnienie użytkownikom takich samych wrażeń jak interfejs USB 2.0, oferując jednocześnie znacznie zwiększoną przepustowość. USB 3.0 wykorzystuje architekturę podwójnej magistrali, integrując zarówno interfejs USB 2.0, jak i nowo opracowany komponent SuperSpeed.

Protokół USB 3.0

USB 3.0, znany również jako SuperSpeed, to warstwowy protokół komunikacyjny składający się z hosta, urządzenia i połączenia SuperSpeed. Umożliwia on współdziałanie między urządzeniami różnych dostawców, zachowując jednocześnie wsteczną zgodność z istniejącą infrastrukturą USB, w tym sterownikami urządzeń i interfejsami oprogramowania. Zaprojektowany w celu ulepszenia architektury PC, USB 3.0 obejmuje komputery przenośne, komputery stacjonarne firmowe, środowiska domowe i komunikację urządzenie-urządzenie.

Protokół SuperSpeed ​​USB 3.0 obejmuje kilka kluczowych aspektów, w tym

:

• Produkt oferuje zwiększoną przepustowość do 5 Gbps.

• Transmisja danych dual-simplex

• Wsteczna kompatybilność

• Zwiększono maksymalną przepustowość prądu magistrali.

• Ulepszone zarządzanie zasilaniem magistrali

• Zoptymalizowane zarządzanie energią

USB 3.0 został opracowany w celu osiągnięcia zwiększonej wydajności poprzez kilka udoskonaleń technicznych. Najbardziej zauważalnym z nich jest dodanie nowej pary różnicowej obok istniejącej magistrali danych USB 2.0. Podczas gdy USB 2.0 wykorzystuje cztery przewody (zasilanie, uziemienie i parę dla danych różnicowych), USB 3.0 wprowadza cztery dodatkowe przewody i sygnał uziemienia, tworząc dwie dodatkowe pary sygnałów różnicowych do odbioru i transmisji. W rezultacie w kablach i złączach jest łącznie dziewięć przewodów.

Dodatkowe dwie pary są niezbędne do spełnienia wymagań przepustowości SuperSpeed ​​USB 3.0. Metoda sygnalizacji przeszła z ciągłego sondowania na asynchroniczną, choć nadal jest kierowana przez hosta. USB 3.0 oferuje również dwukierunkowy interfejs danych, w przeciwieństwie do półdupleksowej konstrukcji USB 2.0, która ogranicza przepływ danych do jednego kierunku na raz. Łącznie te ulepszenia osiągają dziesięciokrotny wzrost teoretycznej przepustowości, umożliwiając przesyłanie dużych wolumenów danych w czasie rzeczywistym.

USB 3.0 wprowadza kilka udoskonaleń w celu zwiększenia efektywności energetycznej. Kluczowe funkcje obejmują zarządzanie energią na poziomie łącza, co pozwala hostowi lub urządzeniu inicjować stany oszczędzania energii w okresach bezczynności. Warstwa łącza może przechodzić stopniowo w stany o niższej mocy w stanie bezczynności, co zmniejsza zużycie energii. Ciągłe sondowanie urządzeń jest eliminowane, a transmisja pakietów rozgłoszeniowych przez koncentratory jest usuwana. Ponadto urządzenia mogą zawieszać poszczególne funkcje lub obwody, które nie są używane, co dodatkowo oszczędza energię.

Powszechne przyjęcie USB można przypisać trzem kluczowym czynnikom: przyjaznej użytkownikowi konstrukcji, szerokiej obecności sprzętu USB w komputerach PC i innych urządzeniach elektronicznych oraz kompleksowemu wsparciu oprogramowania ze sterowników USB zintegrowanych ze wszystkimi głównymi systemami operacyjnymi. USB 3.0 opiera się na fundamencie ustanowionym przez USB 2.0, zwiększając wydajność, aby sprostać wymaganiom aplikacji o dużej przepustowości, które wcześniej były ograniczone.

Dalsze udoskonalenia wydajności obejmują

:

• Zoptymalizowano strumieniowe przesyłanie danych w celu zwiększenia wydajności.

• Należy wdrożyć transfery izochroniczne ze stanami łącza o niskiej mocy pomiędzy interwałami serwisowymi.

• Przekazanie hostowi informacji o tolerancji opóźnień w celu optymalizacji interfejsu USB.

Podsumowanie nowych funkcji i korzyści USB 3.0

USB 3.0 to idealne rozwiązanie dla szerokiej gamy zastosowań, w tym urządzeń pamięci masowej typu solid state, przesyłania strumieniowego i transferu wideo, stacji dokujących PC, wielokanałowych interfejsów audio, kamer internetowych o wysokiej rozdzielczości i kamer monitorujących oraz rozwiązań do wyświetlania wideo, takich jak technologia graficzna DisplayLink USB. Ponadto ułatwia łączność z cyfrowymi kamerami wideo i aparatami fotograficznymi, zewnętrznymi urządzeniami multimedialnymi, takimi jak odtwarzacze Blu-ray i zewnętrzne dyski twarde i wiele innych. Wraz ze wzrostem wykorzystania domowych komputerów multimedialnych i dysków zewnętrznych o dużej pojemności, USB 3.0 zapewnia proste i wydajne rozwiązanie do przesyłania dużych plików multimedialnych, poprawiając wrażenia użytkownika.

Zwiększona przepustowość USB 3.0 znacznie zwiększa wydajność urządzenia, oferując lepsze wrażenia użytkownika w porównaniu z USB 2.0. Podczas gdy USB 2.0 nie było w stanie obsługiwać wideo o wysokiej rozdzielczości ze względu na limit 480 Mb/s, szczytowa przepustowość USB 3.0 wynosząca 5 Gb/s umożliwia transmisję wideo o wysokiej rozdzielczości przy zmniejszonym opóźnieniu, co skutkuje znaczną poprawą jakości wideo. Na przykład, pojedyncze łącze DVI wymaga przepustowości prawie 2 Gb/s, której USB 2.0 nie jest w stanie obsłużyć. Pojemność USB 3.0 do dostarczania 5 Gb/s umożliwia lepsze rozwiązania wideo i oczekuje się, że ułatwi ekspansję USB na nowe produkty i aplikacje, których USB 2.0 nie mógł skutecznie obsługiwać.