ภาพรวมของ SuperSpeed ​​USB 3.0

USB (Universal Serial Bus) ยังคงเป็นอินเทอร์เฟซหลักในตลาดพีซี โทรศัพท์มือถือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค และการสื่อสาร เป็นเวลาหลายปีที่ USB 2.0 ถือเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการเชื่อมต่อพีซี โดยให้แบนด์วิดท์เพียงพอสำหรับอุปกรณ์แอปพลิเคชันต่างๆ ที่เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์โฮสต์ ไม่ว่าจะโดยตรงหรือผ่านฮับ อย่างไรก็ตาม แบนด์วิดท์สูงสุด 480 Mbps ของ USB 2.0 ไม่เพียงพออีกต่อไปที่จะตอบสนองความต้องการวิดีโอความละเอียดสูง อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลขนาดเทราไบต์ ภาพดิจิทัลความละเอียดสูง และโทรศัพท์มือถือที่มีมัลติมีเดียมากมาย

ข้อกำหนด USB 3.0 ช่วยให้สามารถใช้งานร่วมกับ USB 2.0 ซึ่งเป็นคุณลักษณะสำคัญสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคได้ การออกแบบนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ผู้ใช้ได้รับประสบการณ์แบบเดียวกับอินเทอร์เฟซ USB 2.0 พร้อมทั้งยังเพิ่มแบนด์วิดท์ให้มากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ USB 3.0 ใช้สถาปัตยกรรมบัสคู่ ซึ่งรวมทั้งอินเทอร์เฟซ USB 2.0 และส่วนประกอบ SuperSpeed ​​ที่พัฒนาขึ้นใหม่

โปรโตคอล USB 3.0

USB 3.0 หรือที่เรียกอีกอย่างว่า SuperSpeed ​​เป็นโปรโตคอลการสื่อสารแบบเลเยอร์ที่ประกอบด้วยโฮสต์ อุปกรณ์ และอินเตอร์คอนเนกต์ SuperSpeed ​​ช่วยให้สามารถทำงานร่วมกันระหว่างอุปกรณ์จากผู้ผลิตต่างๆ ได้ในขณะที่ยังคงความเข้ากันได้ย้อนหลังกับโครงสร้างพื้นฐาน USB ที่มีอยู่ รวมถึงไดรเวอร์อุปกรณ์และอินเทอร์เฟซซอฟต์แวร์ USB 3.0 ออกแบบมาเพื่อปรับปรุงสถาปัตยกรรมพีซี โดยครอบคลุมถึงคอมพิวเตอร์พกพา เดสก์ท็อปสำหรับธุรกิจ สภาพแวดล้อมภายในบ้าน และการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์

โปรโตคอล SuperSpeed ​​USB 3.0 ครอบคลุมประเด็นสำคัญหลายประการ รวมถึง

• ผลิตภัณฑ์นี้มีแบนด์วิดท์ที่เพิ่มขึ้นถึง 5 Gbps

• การถ่ายโอนข้อมูลแบบดูอัลซิมเพล็กซ์

• เข้ากันได้แบบย้อนกลับ

• ปรับปรุงความจุกระแสไฟสูงสุดของบัสแล้ว

• ปรับปรุงการจัดการพลังงานบัส

• การจัดการพลังงานที่ปรับให้เหมาะสม

USB 3.0 ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อให้มีประสิทธิภาพการทำงานที่ดีขึ้นผ่านการปรับปรุงทางเทคนิคหลายประการ การปรับปรุงที่โดดเด่นที่สุดคือการเพิ่มคู่สายดิฟเฟอเรนเชียลใหม่ควบคู่ไปกับบัสข้อมูล USB 2.0 ที่มีอยู่แล้ว ในขณะที่ USB 2.0 ใช้สายไฟสี่เส้น (สายไฟ สายกราวด์ และคู่สายสำหรับข้อมูลดิฟเฟอเรนเชียล) USB 3.0 เพิ่มสายอีกสี่เส้นและสัญญาณกราวด์ ทำให้เกิดคู่สายดิฟเฟอเรนเชียลเพิ่มอีกสองคู่สำหรับรับและส่ง ส่งผลให้มีสายทั้งหมดเก้าเส้นในสายเคเบิลและขั้วต่อ

คู่เพิ่มเติมอีกสองคู่มีความจำเป็นสำหรับการตอบสนองความต้องการแบนด์วิดท์ USB 3.0 แบบ SuperSpeed ​​วิธีการส่งสัญญาณได้เปลี่ยนจากการสำรวจข้อมูลอย่างต่อเนื่องไปเป็นแบบไม่ซิงโครนัส แม้ว่าจะยังคงกำหนดทิศทางให้กับโฮสต์ก็ตาม USB 3.0 ยังมีอินเทอร์เฟซข้อมูลแบบสองทิศทาง ซึ่งแตกต่างจากการออกแบบแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์ของ USB 2.0 ซึ่งจำกัดการไหลของข้อมูลไปในทิศทางเดียวในแต่ละครั้ง การอัปเกรดเหล่านี้รวมกันทำให้แบนด์วิดท์เชิงทฤษฎีเพิ่มขึ้นสิบเท่า ทำให้สามารถถ่ายโอนข้อมูลปริมาณมากได้แบบเรียลไทม์

USB 3.0 นำเสนอการปรับปรุงหลายประการเพื่อประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดีขึ้น คุณสมบัติหลักได้แก่ การจัดการพลังงานในระดับลิงก์ ซึ่งช่วยให้โฮสต์หรืออุปกรณ์สามารถเริ่มสถานะประหยัดพลังงานได้ในช่วงเวลาที่ไม่ได้ใช้งาน เลเยอร์ลิงก์สามารถเข้าสู่สถานะพลังงานที่ลดลงเรื่อยๆ เมื่อไม่ได้ใช้งาน ทำให้ลดการใช้พลังงานลงได้ การสำรวจอุปกรณ์อย่างต่อเนื่องถูกกำจัด และการส่งแพ็กเก็ตบรอดคาสต์ผ่านฮับจะถูกลบออกไป นอกจากนี้ อุปกรณ์ยังสามารถระงับฟังก์ชันหรือวงจรแต่ละรายการที่ไม่ได้ใช้งาน ซึ่งจะช่วยประหยัดพลังงานได้มากขึ้น

การนำ USB มาใช้กันอย่างแพร่หลายนั้นเกิดจากปัจจัยสำคัญ 3 ประการ ได้แก่ การออกแบบที่เป็นมิตรต่อผู้ใช้ การมีฮาร์ดแวร์ USB อยู่ในพีซีและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคจำนวนมาก และการสนับสนุนซอฟต์แวร์ที่ครอบคลุมจากไดรเวอร์ USB ที่รวมอยู่ในระบบปฏิบัติการหลักทั้งหมด USB 3.0 สร้างขึ้นบนรากฐานที่สร้างไว้โดย USB 2.0 โดยช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเพื่อตอบสนองความต้องการของแอปพลิเคชันแบนด์วิดท์สูงที่ถูกจำกัดไว้ก่อนหน้านี้

การปรับปรุงประสิทธิภาพเพิ่มเติมได้แก่

• เพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมากเพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้น

• ต้องมีการนำการถ่ายโอนแบบไอโซโครนัสที่มีสถานะลิงก์พลังงานต่ำระหว่างช่วงบริการมาใช้

• แจ้งความทนทานต่อความล่าช้าไปยังโฮสต์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพอินเทอร์เฟซ USB

สรุปคุณสมบัติใหม่และข้อดีของ USB 3.0

USB 3.0 เป็นโซลูชันที่เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่แบบโซลิดสเตต การสตรีมและถ่ายโอนวิดีโอ สถานีเชื่อมต่อพีซี อินเทอร์เฟซเสียงหลายช่อง เว็บแคมความละเอียดสูงและกล้องวงจรปิด และโซลูชันการแสดงผลวิดีโอ เช่น เทคโนโลยีกราฟิก USB DisplayLink นอกจากนี้ ยังรองรับการเชื่อมต่อสำหรับวิดีโอแบบดิจิทัลและกล้องถ่ายภาพนิ่ง อุปกรณ์สื่อภายนอก เช่น เครื่องเล่น Blu-ray และฮาร์ดไดรฟ์ภายนอก และอื่นๆ อีกมากมาย เนื่องจากการใช้พีซีสื่อภายในบ้านและไดรฟ์ภายนอกความจุสูงยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง USB 3.0 จึงมอบโซลูชันที่เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพสำหรับการถ่ายโอนไฟล์สื่อขนาดใหญ่ ช่วยเพิ่มประสบการณ์ของผู้บริโภค

แบนด์วิดท์ที่เพิ่มขึ้นของ USB 3.0 ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ได้อย่างมาก โดยมอบประสบการณ์การใช้งานที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับ USB 2.0 แม้ว่า USB 2.0 จะไม่สามารถรองรับวิดีโอความละเอียดสูงได้เนื่องจากมีขีดจำกัดที่ 480 Mbps แต่แบนด์วิดท์สูงสุด 5 Gbps ของ USB 3.0 ช่วยให้สามารถส่งวิดีโอความละเอียดสูงได้พร้อมเวลาแฝงที่ลดลง ส่งผลให้คุณภาพวิดีโอดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ตัวอย่างเช่น DVI แบบลิงก์เดียวต้องการอัตราข้อมูลเกือบ 2 Gbps ซึ่ง USB 2.0 ไม่สามารถรองรับได้ ความสามารถในการส่ง 5 Gbps ของ USB 3.0 ช่วยให้โซลูชันวิดีโอมีคุณภาพดีขึ้น และคาดว่าจะช่วยอำนวยความสะดวกในการขยาย USB ไปสู่ผลิตภัณฑ์และแอปพลิเคชันใหม่ๆ ที่ USB 2.0 ไม่สามารถรองรับได้อย่างมีประสิทธิภาพ