USB 3.0 SuperSpeed: Co potrafi nowy intrefejs?

USB to najpopularniejsze złącze w komputerach. Wreszcie pojawi się jego nowa wersja. Trzecia generacja USB kusi użytkowników olbrzymimi szybkościami transmisji i pełną kompatybilnością ze starszymi wersjami. CHIP zdradza szczegóły techniczne nowego interfejsu.

Już od ośmiu lat gniazda USB 2.0 są nieodłącznym elementem każdego komputera. Do złącza USB można podłączyć prawie wszystko: od myszy i klawiatury, przez kamerę internetową, aż po lampki na świątecznej choince. Do większości zastosowań z powodzeniem wystarcza szybkość oferowana przez USB 2.0 (maksymalnie 480 Mb/s).

Za pośrednictwem USB można jednak też zapisywać dane na nośnikach zewnętrznych, takich jak pamięci flash i zewnętrzne dyski twarde. W obecnej epoce wideo wysokiej rozdzielczości, terabajtowych dysków i zalewu cyfrowych zdjęć do tej pory wystarczająca szybkość transmisji USB 2.0 osiągnęła granice swoich możliwości. Konsekwencją tego było opracowanie nowego standardu, który sprosta rosnącym wymaganiom. I tak Intel we wrześniu 2007 roku zapowiedział, że rozpoczyna ustalanie specyfikacji dla USB 3.0.

W styczniu 2009 roku firma Seagate zaprezentowała na CES w Las Vegas zewnętrzny dysk twardy z portem USB 3.0, a w tym roku mają trafić do sklepów pierwsze pecety i urządzenia wyposażone w porty komunikacyjne nowej generacji. CHIP już teraz pokaże wszystkie nowości, udoskonalenia i szczegóły techniczne USB 3.0.

Transfer danych: SuperSpeed do 5 Gb na sekundę

Najważniejszą cechą USB 3.0 jest gigantyczny, bo aż dziesięciokrotny wzrost potencjalnej szybkości transmisji danych. W porównaniu z USB 2.0 zamiast dotychczasowych 480 Mb/s uzyskamy transfer na poziomie aż do 5 Gb/s – a więc w ciągu sekundy przesyłanych będzie około 640 MB danych. Tym samym USB 3.0 nie tylko pozostawia daleko w tyle wszystkich swoich poprzedników i łącza typu FireWire, ale wręcz awansuje o jedną ligę wyżej od dotychczasowych liderów transmisji danych – współczesnych portów SATA, które osiągają zaledwie około 300 MB/s.

Wzrost szybkości nowych portów nie jest aż tak wielką niespodzianką, dużo bardziej zaskakuje to, że mimo takich usprawnień USB 3.0 jest kompatybilne z poprzednimi standardami: każde stare urządzenie USB zachowa więc pełną funkcjonalność.

W USB 2.0 istnieją trzy różne poziomy szybkości transferu danych: LowSpeed, który przesyła 1,5 megabita danych na sekundę, FullSped – 12 Mb/s, i HighSpeed, gdzie transfer przez port USB wynosi 480 Mb/s. USB 3.0 obsługuje wszystkie trzy poziomy szybkości, a więc użytkownicy urządzeń z łączami USB 2.0 nie dostrzegą żadnej różnicy. Do tego dodajmy SuperSpeed, który umożliwia transfer danych z szybkością dochodzącą do wspomnianych 5 Gb/s.

Wbrew pierwszym zapowiedziom w specyfikacji USB 3.0 zrezygnowano z zalecenia używania światłowodów do transferu z wysoką szybkością. SuperSpeed wykorzystuje pięć dodatkowych styków we wtyczce, a bardzo wysoka częstotliwość transmisji wymusiła konieczność zastosowania dwóch dodatkowych, skręconych ze sobą i ekranowanych par żył w przewodzie: jednej do wysyłania danych i jednej do ich odbioru (patrz duża grafika u góry po prawej stronie). Ekranowanie przewodu jest niezbędne, aby uniknąć interferencji i strat na poziomie sygnału. Zaletą podwójnego okablowania okazuje się możliwość pracy w trybie full duplex, a więc równoczesnego wysyłania i odbierania danych, bez strat czasu na przełączanie. Ze względu na konieczność kompatybilności zachowane zostały żyły do USB 2.0. Jedyny problem polega na tym, że pojawienie się nowych styków wymaga zastosowania nowych wtyczek dla standardu USB 3.0

Wtyczki: Komórki i drukarki dostaną przywieszki

Wtyczki USB typu A mają we wnętrzu wystarczającą ilość miejsca na dodatkowe styki SuperSpeed, dzięki temu ich wygląd zewnętrzny pozostanie niezmieniony. Jednak aby podkreślić różnicę między wtyczkami USB 2.0 – które są czarne, białe lub szare – a wtyczkami USB 3.0, te ostatnie oznaczono kolorem niebieskim. Znane nam z drukarek i dysków zewnętrznych wtyczki typu B pozostaną prawie niezmienione, zyskają tylko nieco na wysokości, bo trzeba zrobić miejsce na nowe styki. W wypadku opracowanych z myślą o małych urządzeniach wtyczkach mikro USB typu AB nie obejdzie się bez zmian, bo w małej wtyczce nie ma wystarczającej ilości miejsca na kolejne złącza.

Cechy szczególne: Rutowanie i nowe tryby oszczędzania energii

Kolejną nowinką w USB 3.0 jest sposób rozdziału danych w sieci USB. W zasadzie już we wszystkich dotychczas istniejących standardach USB do jednego gniazda można podłączyć do 127 urządzeń. Do tej pory dane wysłane trafiały do wszystkich podłączonych urządzeń (polling). USB 3.0 działa pod tym względem znacznie bardziej metodycznie: hub wysyła dane tylko do urządzenia docelowego (ruting). Pozwala to na lepsze wykorzystanie pasma i udostępnia nowe formy oszczędzania energii: podłączone urządzenia można wprowadzać w cztery różne rodzaje trybu wstrzymania. W USB 2.0 wszystkie urządzenia musiały weryfikować każdy przysłany pakiet danych, a więc musiały być aktywne. Nowe funkcje transmisji danych – ruuting i tryby oszczędzania energii – wymagają nowych hubów. Składają się one z dwóch części: jednej, która jest odpowiedzialna za SuperSpeed, i drugiej, obsługującej pozostałe szybkości.

Kolejna nowość w specyfikacji USB 3.0 polega na tym, że każde urządzenie ma teraz standardowo do dyspozycji prąd o natężeniu 150 mA, podczas gdy w USB 2.0 było to 100 mA. We wcześniejszej wersji interfejsu na żądanie urządzenia natężenie mogło wzrosnąć do 500 mA. Natomiast maksymalne natężenie możliwe do uzyskania w  USB 3.0 wynosi 900 mA. To wprawdzie wciąż jeszcze za mało, aby zasilić dysk zewnętrzny 3,5 cala, ale korzystnie wpływa to na stabilność zasilania małych urządzeń, np. dysków 2,5 cala.

Tyle danych możemy skopiować w dwie minuty

Różnica pomiędzy USB 2.0 a jego następcą uwidacznia się najlepiej w ilości danych, którą można skopiować w określonym czasie (tutaj dwie minuty).

NazwaUSB 2.0USB 3.0
Film HD0,33
Film DVD1,516
MP32 40025 000
Zdjęcia2 90030 000
Porównanie USB 3.0 i 2.0

Nowy port potrafi o wiele więcej od starego, zwłaszcza w zakresie transmisji danych i zasilania.

NazwaUSB 3.0USB 2.0
Szybkośćdo 5 Gb/sdo 480 Mb/s
Przepływ danychdwukierunkowyjednokierunkowy
Zasilanie150 mA – 900 mA100 mA – 500 mA
Rozdział danychdokładne przyporządkowanie (routing)do wszystkich urządzeń (polling)
Stara wtyczka z nowym życiem wewnętrznym

Na zewnątrz wtyczka USB 3.0 niczym nie różni się od poprzedniczki, ale w środku zamiast czterech znajdzie się dziewięć styków. Pięć dodatkowych styków obsługuje nową funkcję SuperSpeed, a cztery przednie styki – ze względu na kompatybilność – pozostają bez zmian.

Przewód USB 2.0

Stare kable USB mają znacznie prostszą budowę niż ich następca. Jest jeden przewód do transmisji danych z kanałami plus i minus, jeden przewód zasilający i jeden przewód masy. Specyfikacja nie przewiduje ekranowania, inaczej niż w wypadku USB 3.0.

Podsumowanie

USB 3.0, gdy już trafi na rynek, zadomowi się na nim znacznie szybciej od poprzednika. USB 2.0 umożliwia wykorzystanie zaledwie jednej trzeciej potencjalnych szybkości współczesnych dysków twardych. Dzięki szybkości transmisji danych do 5 Gb/s, nowym trybom oszczędzania energii i pełnej kompatybilności z poprzednimi wersjami – USB 3.0 stanie się standardowym portem na najbliższe lata.

0
Zamknij

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.