Супер скоростной интерфейс USB 3.0. Дорога в массы

Интерфейс USB 2.0 уже давно и прочно вошел в нашу жизнь. Через него подключаются практически любые периферийные  устройства, установка драйверов не требуется, потому как они уже «знакомы» операционным системам, да и пропускной способности до 480 Мбит/с вполне хватало для передачи данных… до недавнего времени. Сейчас потоки хранимой и передаваемой информации настолько велики, что просто не хватает ни терпения, ни времени дождаться окончания копирования тяжеловесного файла. Да и скорость внешних устройств превышает пропускную способность интерфейса. Пришло время  переходить на новый Super Speed USB 3.0. До массового применения ему еще потребуется время, но первые шаги по этой дороге уже сделаны. Прежде чем говорить о новом стандарте, сделаем небольшой экскурс в историю. В далеком 1994 году возникла идея создания универсального интерфейса для подключения любого типа устройств (именно универсального, а не скоростного). Группа компаний, включающая Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Nortel, занялась его разработкой, и уже в 1996 году была официально утверждена первая версия стандарта USB 1.0. Как водится, первый блин получился немного комом и потребовал небольшой «поджарки». И уже в 1998 году свет увидел USB 1.1, который по своим характеристикам не отличался от предыдущей версии, но исправлял ряд ее ошибок и недоработок. Стандарт определял два скоростных режима: Full-Speed с максимальной скоростью передачи до 12 Мбит/с и режим Low-Speed - до 1,5 Мбит/с. Для подключения периферийных устройств использовался кабель, состоящий из 4 проводов. Одна пара отвечала за прием и передачу данных, другая предназначалась для питания устройств напряжением +5В, если они не имели собственного блока питания (максимальная сила тока не должна превышать 0,5 А). Накладывалось и ограничение на длину кабеля: не более 3 м для режима Full-Speed и 5 м для Low-Speed. Сама же шина USB представляла собой обычное дерево с хост контроллером в корне, к которому через цепочку разветвителей  подключались конечные устройства, максимальное количество которых не должно превышать 127. При этом между всеми ними делились и канал передачи данных, и питание (в случае использования пассивного хаба без собственного питания). Чтобы одно из подключенных устройств не забрало на себя всю скорость, контроллер поочередно опрашивал каждое из них, выделяя определенный промежуток времени для передачи данных, при этом впустую тратилось не только время, но и энергия, ведь если устройство «уйдет в сон», то контроллер исключит его из списка опрашиваемых, как несуществующее. В результате все устройства обязаны были «бодрствовать». Также необходимо упомянуть, что в один момент времени могла происходить только передача  или только прием данных, в то время как большинство операций требовали единовременное проведение операций записи и чтения. Тем не менее, интерфейс стал получать все большее распространение и уже востребовалась не только его универсальность, но и возникла необходимость в повышении скорости. В 2001 году был стандартизирован USB 2.0, который до сих пор является самым распространенным: материнские платы, ноутбуки, разнообразные периферийные устройства, в том числе принтеры и МФУ, мыши и клавиатуры, игровые манипуляторы…. Все они оснащены интерфейсом USB 2.0, который обратно совместим с версией 1.1. Самое главное отличие от предшественника заключается в увеличении пропускной способности интерфейса до 480 Мбит/сек (60 МБайт/сек). Но это в теории, в реальности же скорость передачи данных немного превышает половину этого значения. Такая ситуация возникла из-за того, что технически мало что изменилось, разве что частота опроса устройств увеличилась, задержки для опроса и переключение направления передачи, напряжение питания 5 В -  никуда не делись. Коннекторы USB 2.0 Для того чтобы предоставить в распоряжение пользователя наибольшее количество портов с  максимальной пропускной способностью, производители пошли на хитрость, организовав несколько шин. К примеру, в чипсете Intel P55 содержится семь UHCI-контроллеров (отвечающих за работу с устройствами Low Speed и Full Speed), объединенных с семью двухпортовыми хабами, и два EHCI контроллера, работающих с Hi Speed устройствами. Однако и такие ухищрения уже не спасают, потому как современные жесткие диски способны передавать информацию на скорости 100 МБайт/сек, а твердотельные накопители более 200 МБайт/сек. Воспользоваться такими скоростями как раз и мешает пропускная способность шины, поэтому пользователи, несмотря на потенциал, вынуждены тратить немало времени на обмен информацией между носителем и ПК. Не стоит забывать и о возможности подключения через USB графических устройств вывода информации (мониторах, телевизорах). Интерфейс USB 3.0 в корне меняет ситуацию. Несмотря на обратную совместимость с предыдущей версией, в новом стандарте произошли кардинальные изменения, а именно: пропускная способность повысилась до 5 Гбит/сек  (640 МБайт/сек) контроллер стал способен одновременно принимать и передавать данные (двунаправленная передача), что привело к исчезновению задержек на переключение направлений шины реализован полноценный механизм прерываний вместо циклического опроса всех подключенных устройств сами же устройства теперь могут создавать более одного канала передачи данных сила тока, которая подается на порт, увеличена  до 0,9 А доработана система энергосбережения: с появлением прерываний при отсутствии активности устройства могут уходить в спящий режим (режим пониженного энергопотребления), т.е. появились статусы Idle, Sleep и Suspend. Понятно, что при подключении к новой шине старые устройства USB 2.0 не смогут воспользоваться всеми прелестями Super Speed, а устройства USB  3.0 при подключении к старым портам будут работать по стандарту 2.0. Изменился и кабель USB 3.0. он стал гораздо толще за счет дополнительных 5 проводов: одна витая пара предназначена для передачи данных, другая – для приема, а пятый провод – «земля». Для совместимости с предыдущей версией сохранили и  прежние 4 провода, два из которых отвечают за прием/передачу данных и два – питание. Не сложно подсчитать, что в сумме количество проводов составляет 9. Слева кабель USB 2.0. Справа – USB 3.0 Усложнилась конструкция коннекторов. Но необходимо еще раз отметить, что сохранилась совместимость разъемов и коннекторов версий USB 3.0 и USB 2.0. Причем  разъем USB 3.0 типа A (и папа, и мама) полностью совместим с USB 2.0. Он по своей форме и размерам совершенно не отличается от предшественника. Дополнительные 5 контактов спрятаны в глубине, поэтому при подключении к USB 3.0 необходимо удостовериться, что коннектор вставлен до конца. Иначе подсоединенное устройство будет работать в режиме 2.0. Конструкция USB 3.0 типа А Что касается типа B, то сохранилась частичная совместимость: коннектор USB 3.0 уже не удастся воткнуть в старый разъем (например, старый принтер или сканер), в то  время как старый коннектор USB 2.0 типа B легко воткнуть в новый разъем USB 3.0. Конструкция USB 3.0 типа B То же самое касается и вилок Micro-B (для мобильных телефонов, плееров и смартфонов), ширина которых увеличилась с 6,86 мм до 12,25 мм. Конструкция USB 3.0 типа Micro-B Разобраться с тем, к какой версии принадлежит разъем, не составит труда, даже не присматриваясь к количеству контактов. Их внутренняя поверхность окрашена в яркий синий цвет. Цветовая дифференциация разъемов и коннекторов USB 3.0 В нашем ассортименте присутствует несколько моделей материнских плат, оснащенных двумя портами USB 3.0: для процессоров Intel - Asus P7P55D-E и Gigabyte GA-P55A на чипсете Intel P55 Express и Asus P6X58D Premium и Gigabyte GA-X58A-UD9 на чипсете Intel X58; для процессоров AMD - Asus Crosshair IV Formula, Gigabyte GA-890FXA-UD7 и Gigabyte GA-MA790FXTA-UD5. Поддержка нового интерфейса осуществляется в них при помощи контроллера фирмы NEC. Выход чипсетов, в которых будет реализован встроенный контроллер ожидается в 2011 году. Также появились и первые ноутбуки с USB 3.0: серии Asus N61J и Asus N71J.  Модели построены на базе процессоров Intel Core i3 и i5, а также оснащены мощными дискретными видеокартами от ATI и nVidia с 1 ГБайтом собственной памяти.  Мультимедийную направленность  подчеркивает и технология SonicMaster, представляющая комплекс аппаратных и программных средств улучшения качества звука. Из периферийных устройств USB 3.0 одними из первых появились внешние жесткие, ведь именно они в наибольшей степени нуждались в появлении нового высокоскоростного стандарта. Новинки выполнены в 2,5 дюймовом форм факторе. Модель PQI H566 выполнена в стильном металлическом корпусе с серебристой окантовкой, который смотрится дорого и привлекательно. К сожалению, производитель умалчивает о скорости передачи данных, указывая лишь максимальную пропускную способность интерфейса. Жесткие диски Transcend StoreJet 25D3  выполнены в черном глянцевом корпусе, в котором предусмотрена поглощающая удары и вибрации двухуровневая система защиты, предотвращающая повреждение данных при падении. Специальный индикатор проинформирует пользователя о том, в каком режиме работает устройство: если 2.0, то он светится оранжевым светом, если 3.0 – синим.  При подключении к USB 3.0 заявленная скорость передачи данных будет достигать 90 Мбайт/сек. Из особенностей отметим также функцию энергосбережения, автоматически переводящую накопитель в спящий режим после 10 минут простоя. Еще одна модель Transcend StoreJet 25M3  обладает еще большей устойчивостью к неблагоприятным воздействиям ударов и вибрации и соответствует жестким требованиям военного стандарта MIL-STD-810F 516.5 Transit Drop. Здесь уже присутствует трехступенчатая защита, включающая поглощающий вибрацию тонкий внешний слой силикона, украшенный полоской ярко-зеленого цвета усиленный жесткий корпус, распределяющий силу удара, и амортизированную подвеску жесткого диска внутри корпуса. Как и описанная выше модель, он оснащен точно такой же индикацией. Думаю, что в недалеком будущем ассортимент устройств, поддерживающих новый высокоскоростной стандарт, существенно расширится и постепенно вытеснит USB 2.0, как когда-то пришло время отказаться от USB 1.1. Использованы материалы сайтов: http://www.ixbt.com/ http://www.fcenter.ru/ http://www.3dnews.ru/ http://www.nix.ru/ http://www.computerra.ru/ http://www.compress.ru/ http://www.winline.ru/