Универсальная и последовательная. Развитие спецификации стандарта USB 3.0
30 ноября 2010
Рубрика: Технологии.
Автор: .

usb_30_11_2010

Мы настолько привыкли к этому разъему, что не представляем себе, как могли жить без него раньше? Флешки, телефоны, принтеры, модемы, клавиатуры и мышки, вот далеко не полный перечень совместимых с ПК, благодаря этой шине, устройств. Мы говорим о стандарте USB, вернее о «последовательном интерфейсе передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике».

USB (Universal Serial Bus) переводится как «универсальная последовательная шина». В самом названии заключены и его технологическая суть («последовательная»), и его назначение («универсальная») — соединять различные устройства.

Первые спецификации для USB 1.0 были представлены в 1994-1995 гг. Разработка USB поддерживалась фирмами Intel, Microsoft, Philips, US Robotics. Практически с момента появления USB стал «общим знаменателем» под тремя, не связанными друг с другом, стремлениями разных компаний:
Расширение функциональности компьютера. На тот момент для подключения внешних периферийных устройств к персональному компьютеру использовалось несколько «традиционных» (англ. legacy) интерфейсов (PS/2, последовательный порт, параллельный порт, порт для подключения джойстика, SCSI), и с появлением новых внешних устройств разрабатывали и новый разъем. Предполагалось, что USB заменит их все и заодно подхлестнет разработку нетрадиционных устройств.
Подключение к компьютеру мобильного телефона, плеера, фотокамеры, мышки, клавиатуры и т.п.
Простота для пользователя. Старые интерфейсы (например, COM- и LPT-порты) были крайне просты для разработчика, но не давали настоящего режима «plug and play» («включай и работай»). Требовались новые механизмы взаимодействия компьютера с низко- и среднескоростными внешними устройствами — возможно, более сложные для конструкторов, но надежные, дружественные и пригодные к «горячему» подключению.

Впрочем, с внедрением USB «в массы» не все было гладко и быстро. Первые годы пользовательских устройств было мало, и шину даже называли «Useless serial bus» — «бесполезная последовательная шина». Тем не менее, производители все же осознали пользу USB, и уже к 2000 году большинство принтеров и сканеров работали с новым интерфейсом.

Спецификация USB 1.0 выпущена 15 января 1996 года. Однако она имела существенные недостатки. В спецификации USB 1.1, выпущенной в сентябре 1998 года, были исправлены проблемы и ошибки, обнаруженные в версии 1.0, и с этого момента стандарт USB получил массовое распространение.

Сегодня мы пользуемся версией USB 2.0. Данная спецификация была выпущена в апреле 2000 года.
Стандарт USB 2.0 отличается от USB 1.1 введением режима Hi-speed. Для устройств USB 2.0 регламентировано три режима работы:
• Low-speed, 10-1500 Кбит/c (используется для интерактивных устройств: клавиатуры, мыши, джойстика);
• Full-speed, 0,5-12 Мбит/с (аудио-, видеоустройства);
• Hi-speed, 25-480 Мбит/с (видеоустройства, устройства хранения информации).

Разработка спецификаций на шину USB производится в рамках международной некоммерческой организации USB Implementers Forum (USB-IF), объединяющей разработчиков и производителей оборудования с шиной USB. На настоящий момент существует большое количество модификаций USB. Например, USB wireless — технология USB (официальная спецификация доступна с мая 2005 года), позволяющая организовать беспроводную связь с высокой скоростью передачи информации (до 480 Мбит/с на расстоянии 3 метра и до 110 Мбит/с на расстоянии 10 метров).

23 июля 2007 года USB Implementers Forum (USB-IF) объявила о сертификации шести первых потребительских продуктов с поддержкой Wireless USB.

Есть очень интересные модификации. Например, стандарт USB OTG (аббр. от On-The-Go) — дальнейшее расширение спецификации USB 2.0, предназначенное для легкого соединения периферийных USB-устройств друг с другом без необходимости подключения к ПК. Например, цифровой фотоаппарат можно подключать к фотопринтеру напрямую, если они оба поддерживают стандарт USB OTG. Но это заслуживает отдельной публикации (подробнее на сайте http://ru.wikipedia.org).

Мы же расскажем о новой спецификации USB 3.0.

usb_30_11_2010_1

Символом USB являются четыре геометрические фигуры: большой круг, малый круг, треугольник и квадрат, расположенные на концах древовидной блок-схемы

USB 3.0 повышает максимальную скорость передачи информации до 4,8 Гбит/с — что более чем на порядок больше 480 Мбит/с, которые может обеспечить USB 2.0. Окончательная спецификация USB 3.0 появилась в 2008 году. Созданием USB 3.0 занимались компании Intel, Microsoft, Hewlett-Packard, Texas Instruments, NEC и NXP Semiconductors.

usb_30_11_2010_2

В спецификации USB 3.0 разъемы и кабели обновленного стандарта физически и функционально совместимы с USB 2.0. Кабель USB 2.0 содержит в себе четыре линии — пару для приема/передачи данных, плюс и ноль питания. В дополнение к ним USB 3.0 добавляет еще четыре линии связи (две витые пары), в результате чего кабель стал гораздо толще.

Новые контакты в разъемах USB 3.0 расположены отдельно от старых на другом контактном ряду. Теперь можно будет с легкостью определить принадлежность кабеля к той или иной версии стандарта, просто взглянув на его разъем. Спецификация USB 3.0 повышает максимальную скорость передачи информации до 4,8 Гбит/с — что более чем на порядок больше 480 Мбит/с, которые может обеспечить USB 2.0.

usb_30_11_2010_3

usb_30_11_2010_4

Версия 3.0 отличается не только более высокой скоростью передачи информации, но и увеличенной силой тока с 500 мА до 900 мА. Отныне пользователь может не только подпитывать от одного хаба большее количество устройств, но и сами устройства во многих случаях смогут избавиться от отдельных блоков питания.

USB 3.0 получает все большую популярность у производителей как компьютерных комплектующих, так и самих подключаемых устройств.

Еще в 2009 году компания ASUS выпустила материнскую плату P6X58 Premium, у которой есть два USB 3.0 порта. В свою очередь, компания Gigabyte выпустила первую материнскую плату с поддержкой USB 3.0 и SATA 6Gb/s для процессоров AMD — Gigabyte GA-790FXTA-UD5. Порты USB 3.0 на материнской плате синего цвета.

Уже объявлено и о поддержке USB 3.0 ядром Linux.
Корпорация Intel анонсировала предварительную версию программной модели контроллера USB 3.0. И хотя в октябре 2009 года появилась информация о том, что корпорация Intel решила повременить с внедрением поддержки USB 3.0 в свои чипсеты до 2011 г. и это решение может привести к тому, что данный стандарт не станет массовым еще как минимум год, практически каждый день поступают новости о том, что все большее количество устройств самых разных производителей оборудованы интерфейсом USB 3.0.

Подробнее о развитии интерфейса USB 3.0 можно узнать здесь: http://www.usb.org/developers/docs

USB против FireWire
Стандарт USB является не единственным интерфейсом, позволяющим подключать к ПК самые разные устройства.

В октябре 2010 года исполнилось 15 лет с момента образования отраслевой ассоциации 1394 Trade Association, занятой стандартизацией и продвижением интерфейса FireWire.

Стандарт IEEE 1394 (FireWire, i-Link), это также последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами.

Хотя пиковая пропускная способность USB 2.0 составляет 480 Мбит/с (60 Мбайт/с), на практике обеспечить пропускную способность, близкую к пиковой, не удается (~33,5 Мбайт/сек на практике). Это объясняется достаточно большими задержками шины USB между запросом на передачу данных и собственно началом передачи.

Шина FireWire, хотя и обладает меньшей пиковой пропускной способностью 400 Мбит/с, что на 10 Мбайт/с меньше, чем у USB 2.0, в реальности позволяет обеспечить бо?льшую пропускную способность для обмена данными с жесткими дисками и другими устройствами хранения информации. В связи с этим разнообразные мобильные накопители уже давно «упираются» в недостаточную практическую пропускную способность USB 2.0

По данным 1394 Trade Association, к весне 2008 года в оборудовании по всему миру было установлено более миллиарда портов IEEE 1394. Ожидается, что к концу текущего года общее количество портов превысит два миллиарда штук.

Тем не менее, шина USB намного популярнее IEEE 1394, прежде всего из-за того, что потому что дешевле.

Сегодня на каждом новом ПК (включая ноутбуки, неттопы, нетбуки) обязательно установлено от 2 до 12 портов USB. С учетом того, что каждый день во всем мире производится около 1 миллиона ПК не сложно посчитать о каких астрономических цифрах идет речь. Внедрение более скоростной и удобной спецификации USB 3.0 еще больше укрепит положение USB в мире.

Orphus system
Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
В Telegram
В WhatsApp
В Одноклассники
ВКонтакте