Новости, советы и рекомендации для технических специалистов

1. 1: даты выхода USB
2. Таблица А
3. 2: Изменения в USB 3.0
4. 3: Путаница с низкой скоростью, полной скоростью, высокой скоростью и суперскоростью
5. Таблица Б
6. Таблица С
7. Рисунок А
8. Рисунок Б
9. Рисунок С
10. 4: фактическая пропускная способность
11. 5: кабель и максимальная длина кабеля
12. Таблица D
13. * В спецификации USB 3.0 не указана максимальная длина кабеля, но рекомендуется 3,0 метра или 9,8 фута.
14. 6: Мощность
15. Рисунок D
16. Таблица E
17. 7: ограничения
18. Рисунок Е
19. Рисунок F
20. 8: Типы разъемов и розеток
21. Таблица F
22. 9: Горячая замена устройств и повреждение данных
23. Рисунок G
24. Рисунок H
25. Рисунок I
26. Рисунок J
27. Рисунок К
28. 10: Недостатки USB
29. Последнее слово
30. Ресурсы, использованные при написании этой статьи

USB 3.0 был долгожданным - и теперь, наконец, он здесь. Вроде, как бы, что-то вроде. Узнайте о его доступности, спецификациях, преимуществах и ограничениях.

USB 3.0 был долгожданным - и теперь, наконец, он здесь. Вроде, как бы, что-то вроде. Узнайте о его доступности, спецификациях, преимуществах и ограничениях.

USB 3.0 уже здесь! После долгих задержек и рекламирования новой спецификации USB 3.0 наконец-то доступен или скоро появится на некоторых новых ASUS а также гигабайт материнские платы. ASUS также объявила дополнительная карта PCIe x4 с поддержкой USB 3.0, хотя это совместим только с материнскими платами серии P55 после обновления BIOS , Dane-Elec объявил семейство внешних накопителей SuperSpeed ​​SSD и карты расширения , но вам придется заплатить огромную премию за дополнительную производительность.

Однако есть и плохие новости: Intel объявила, что не будет включить USB 3.0 в свои чипсеты до 2011 года , AMD может не поддерживать USB 3.0 до 2011 года или. Это означает, что USB 3.0 вряд ли будет распространен до тех пор.

Текущие версии Windows не поддерживают USB 3.0, но ожидается, что поддержка для Windows Vista и Windows 7 будет позднее через обновление или пакет обновления. Ядро Linux поддерживает USB 3.0 с версия 2.6.31 ,

Теперь, когда USB наконец-то прибыл, хотя едва ли, самое время сравнить предыдущие спецификации USB с USB 3.0.

Примечание.

Я позаботился о том, чтобы проверить точность этой информации, но USB сложен. Если вы нашли ошибку в документации или у вас есть дополнительная информация, пожалуйста, опубликуйте ее на форуме. Все примеры в этом документе используют Windows 7.

Эта статья также доступна в виде Скачать PDF ,

1: даты выхода USB

USB (универсальная последовательная шина) была разработана как альтернатива последовательным и параллельным протоколам передачи данных. USB 1.0 был представлен в январе 1996 года. Как вы можете видеть из Таблицы A , прошло много времени с момента выпуска спецификации USB 2.0.

Таблица А

2: Изменения в USB 3.0

USB 3.0 - одно из самых ожидаемых изменений в ПК за последние годы. Вот краткое изложение основных изменений:

• SuperSpeed ​​- новая более высокая скорость передачи данных 5 Гбит / с (625 МБ / с)
• Архитектура с двумя шинами - низкоскоростная, высокоскоростная и высокоскоростная шины плюс шина SuperSpeed
• Асинхронный поток трафика вместо опроса
• Двойной симплексный одновременный двунаправленный поток данных для SuperSpeed ​​вместо полудуплексного однонаправленного потока данных
• Поддержка потоковой передачи
• Быстрая синхронизация - технология N-Go
• Поддержка более высокой мощности
• Лучшее управление питанием

3: Путаница с низкой скоростью, полной скоростью, высокой скоростью и суперскоростью

Существует четыре различных скорости передачи данных - не путать с четырьмя спецификациями USB. Каждая новая основная спецификация USB вводила новую скорость передачи данных. В таблице B показаны типы скорости передачи данных USB, поддерживаемые четырьмя спецификациями USB. Каждая новая спецификация USB имеет обратную совместимость.

Таблица Б

Таблица C

показывает максимальные скорости передачи данных для четырех типов скорости передачи данных.

Таблица С

USB 2.0 не всегда означает High-Speed. Это обычно, но не всегда , дело. Устройство с маркировкой USB 2.0 может работать на полной скорости, а не на высокой.

Будет ли эта запутанная маркировка для USB 3.0? Спецификация USB 3.0 поддерживает три унаследованные скорости в дополнение к SuperSpeed. Это достигается путем ссылки, а не замены спецификации USB 2.0. Низкоскоростные, полноскоростные и высокоскоростные устройства совместимы с USB 2.0, но не совместимы с USB 3.0, поэтому высокоскоростное устройство USB не должно маркироваться как устройство USB 3.0. Форум разработчиков USB (USB-IF) разработал логотипы для каждой из четырех скоростей передачи данных. Ищите эти логотипы при покупке устройства USB.

Вы можете определить, является ли ваше устройство USB 2.0 высокоскоростным устройством в диспетчере устройств Windows ( рисунок A ), хотя это не простое упражнение. Вам, вероятно, придется попробовать более одного USB Root Hub прежде чем вы найдете устройство, которое вы ищете.

Рисунок А

Откройте Диспетчер устройств и раскройте элемент Контроллеры универсальной последовательной шины. Откройте окно «Свойства» для корневого USB-концентратора. Совет: начните с нижнего USB Root Hub.

Затем перейдите на вкладку Power ( рисунок B ). Если устройство подключено к этому концентратору, оно появится в разделе «Подключенные устройства». В этом примере я подключил флэш-накопитель, и он отображается как запоминающее устройство USB. Обратите внимание, что у этого корневого концентратора есть шесть доступных портов - один из них используется запоминающим устройством USB.

Рисунок Б

Наконец, нажмите вкладку Advanced, чтобы увидеть скорость USB ( рисунок C ). В моей системе шесть верхних корневых концентраторов USB работают на низкой и полной скорости, а два нижних работают на высокой скорости.

Рисунок С

4: фактическая пропускная способность

Фактическая пропускная способность данных, как правило, намного меньше максимальной заявленной спецификации USB и является функция многих переменных в том числе накладные. Фактическая пропускная способность на практике обычно составляет до 35 - 40 МБ / с для USB 2.0 и может превышать 400 МБ / с для USB 3.0. NEC недавно продемонстрировала свой новый контроллер USB 3.0 передача 500 МБ за 4,4 секунды или «только» 113,6 МБ / с. Symwave и MCCI утверждают, что продемонстрировано более 270 МБ / с пропускная способность данных на форуме разработчиков Intel в сентябре 2009 г.

Итог: не ожидайте, что фактическая скорость передачи данных SuperSpeed ​​скоро достигнет 400 МБ / с.

У меня есть флэш-накопитель USB, который может читать со скоростью 26 МБ / с и записывать со скоростью 6,6 МБ / с, что типично для флэш-накопителей, доступных на конец 2009 года. Эти скорости передачи данных находятся в пределах фактической скорости высокоскоростной передачи данных. Но Более быстрые флешки USB 3.0 находятся на пути, который может воспользоваться скоростью передачи данных SuperSpeed.

Большинство жестких дисков могут передавать данные быстрее, чем 40 МБ / с. USB 3.0 будет приветствоваться любителями резервного копирования данных на внешний жесткий диск или SSD диск или у кого есть USB-устройство, которое передает большие объемы данных.

5: кабель и максимальная длина кабеля

Во время работы в авиастроительной компании Hughes я всегда искал способы сэкономить. Я предложил, чтобы мой руководитель, который сидел в следующем кубе, поделился со мной лазерным принтером. Но печать по длинному параллельному кабелю приводила к тому, что символы периодически печатались как тарабарщина, столь привычная при потере или повреждении данных. Кабели USB имеют аналогичное ограничение. Но в отличие от моей проблемы с параллельным кабелем, есть решение.

Таблица D

показывает максимальную длину кабеля и общую длину.

Таблица D

* В спецификации USB 3.0 не указана максимальная длина кабеля, но рекомендуется 3,0 метра или 9,8 фута.

Всего можно соединить шесть кабелей с использованием пяти концентраторов для достижения максимальной общей длины. На практике кабель к устройству USB считается одним из шести кабелей, что уменьшает максимальную общую длину.

Если пятиметровое ограничение USB 2.0 недостаточно для ваших нужд, вы можете приобрести один или несколько концентраторов USB или специальные кабели. Существует два типа концентраторов: с питанием и без питания. Для устройств с более высокой потребляемой мощностью может потребоваться концентратор с питанием.

Более длинные общие длины могут быть реализованы с использованием удлинитель повторителя а также Удлинители CAT5 для USB 1.0, 1.1 и 2.0. Также есть специальный класс USB 3.0 кабелей которые содержат схемы для достижения длины в шесть метров (19,7 фута). Веб-сайт USB-IF рекомендует USB-мост для достижения длины более 30 метров.

Спецификация USB 2.0 для высокоскоростного / высокоскоростного кабеля предусматривает четыре провода, два для передачи данных и два для питания, и внешний плетеный экран.

Спецификация USB 3.0 требует в общей сложности 10 проводов плюс плетеный внешний экран. Два провода используются для питания. Одна неэкранированная витая пара (UTP) используется для высокоскоростной и более низкой передачи данных и обеспечивает обратную совместимость.

Были добавлены две экранированные дифференциальные пары (SDP). Каждый SDP содержит три провода, два для передачи сигнала и один сливной провод. Два SDP используются для передачи данных SuperSpeed, позволяющих одновременный двунаправленный поток данных.

В разделе «Примечания автора» в конце статьи приведена ссылка на схему поперечного сечения кабеля USB 3.0.

6: Мощность

Одним из наиболее значительных нововведений в USB по последовательным и параллельным протоколам является добавление мощности к спецификации. Подключите USB-устройство, и оно может получать питание от хост-компьютера.

Чтобы узнать требования к питанию для USB-устройств, откройте Диспетчер устройств, разверните элемент Контроллеры универсальной последовательной шины, щелкните правой кнопкой мыши универсальный USB-концентратор, как в этом примере, или USB-корневой концентратор (рисунок B), выберите Свойства и перейдите на вкладку Питание, как показано на рисунке D.

Рисунок D

Больше энергии было добавлено в спецификации USB 3.0 для энергоемких устройств. Таблица E показывает максимальную силу тока на порт в миллиамперах.

Таблица E

Существует четыре основных состояния питания, чтобы приспособить множество устройств и состояний устройства. Информацию о USB-концентраторах и питании читайте в статье Грега Шульца. Понимать и использовать топологию USB в Windows XP ,

Примечание: спецификация USB 3.0 описывает больше состояний питания, в том числе в режиме ожидания и сна.

7: ограничения

Мы уже обсудили некоторые ограничения USB:

• Максимальные скорости передачи данных
• Фактическая пропускная способность
• Длина кабеля и общая длина
• Мощность

Есть несколько других ограничений, о которых вы должны знать.

Хотя вы, вероятно, никогда не найдете в этом проблемы, существует ограничение 127 устройств на контроллер .

Каждый хост-контроллер с расширенным интерфейсом хоста USB 2.0 (EHCI) имеет ограничение общей пропускной способности 60 МБ / с, а полоса пропускания используется всеми подключенными высокоскоростными USB-устройствами. Если, например, два высокоскоростных устройства, таких как цифровая видеокамера и внешний жесткий диск, используются одновременно, последнее подключенное высокоскоростное устройство может работать с более низкой скоростью передачи данных или Превышена пропускная способность контроллера USB ошибка может возникнуть. Если в вашей системе есть два хост-контроллера EHCI, вы можете устранить ошибку пропускной способности, переместив одно из высокоскоростных устройств в другой порт USB. Википедия имеет список контроллеров ввода-вывода с двумя или более хост-контроллерами EHCI.

Хотите знать, какая пропускная способность была выделена для каждого USB-устройства в Windows? В соответствии с эта статья MSDN Вы можете проверить Диспетчер устройств, если вы используете Vista или более позднюю версию:

«Начиная с Windows Vista, пользователи могут видеть, какую пропускную способность выделил контроллер USB, проверив свойства контроллера в диспетчере устройств. Выберите свойства контроллера, а затем перейдите на вкладку« Дополнительно ». Это показание не указывает, сколько пропускной способности USB-концентраторов выделено. для перевода транзакции.

«Функция диспетчера устройств, которая сообщает об использовании полосы пропускания контроллера USB, не работает должным образом в Windows XP».

показано, что трем USB-устройствам выделено 4% полосы пропускания, доступной для этого универсального хост-контроллера. Цифровая камера Fujifilm FinePix S700 - это высокоскоростное USB-устройство, поэтому она включена в список одного из универсальных хост-контроллеров, а не в число усовершенствованных хост-контроллеров. Спецификация USB определяет четыре типа передачи данных: контроль , Прерывание , изохронный , а также насыпной , Показанное здесь 10% системное зарезервированное значение используется для контрольных и массовых передач данных и не может быть изменено.

Рисунок Е

Во время загрузки системы и при подключении USB-устройства процесс называется перечисление происходит. Устройство распознается, его скорость определяется, и назначается уникальный адрес. Для устройств, использующих типы передачи данных с прерыванием или изохронной передачей, запрашивается определенный объем оставшейся доступной полосы пропускания, что гарантирует доступность полосы пропускания. Если пропускная способность доступна, она распределяется, а описание устройства и зарезервированная пропускная способность будут перечислены на вкладке «Дополнительно».

Примечание: не беспокойтесь о поиске пропускной способности, используемой Массовое хранение устройство вроде флешки. это учебный класс устройства USB обычно использует тип массовой передачи данных и не отображается на вкладке «Дополнительно».

В дополнение к любой доступной пропускной способности системы, которая может быть доступна, устройства, использующие режим массовой передачи данных, могут использовать оставшуюся незарезервированную пропускную способность. Заголовок столбца «Используемая пропускная способность» вводит в заблуждение. Полоса пропускания распределена / зарезервирована, но может фактически не использоваться.

Как видно из рисунка F , южный мост ICH9R поддерживает шесть хост-контроллеров интерфейса универсального хост-контроллера (UHCI) и два хост-контроллера расширенного интерфейса хост-контроллера (EHCI). Количество хост-контроллеров UHCI и EHCI может отличаться в вашей системе. ICH9R поддерживает в общей сложности 12 портов USB. Шесть универсальных хост-контроллеров работают на низкой и полной скорости, и каждый из них разделяет свою пропускную способность с двумя портами USB. Два усовершенствованных хост-контроллера USB2 работают на высокой скорости, и каждый из них разделяет свою пропускную способность с шестью USB-портами. Вкладка «Дополнительно» показывает, что каждый расширенный хост-контроллер резервирует 20% пропускной способности для управления и массовой передачи данных.

Рисунок F

Примечание. Существует другой тип хост-контроллера, который не показан, который называется USB Open Host Controller Interface (OHCI), который поддерживает низкоскоростные и полноскоростные устройства. Имя новой спецификации хост-контроллера Intel SuperSpeed ​​- «Расширяемый интерфейс хост-контроллера» (xHCI).

8: Типы разъемов и розеток

Существует несколько типов разъемов и разъемов USB 3.0:

• Стандарт-А разъем и розетка
• Стандартный B разъем и розетка
• Разъем и разъем Powered-B (новый в USB 3.0)
• Micro-AB сосуд
• Микро-А разъем
• Разъем и розетка Micro-B

В таблице в таблице F показаны типы разъемов USB 2.0 и USB 3.0, которые будут работать с гнездами USB 2.0 и USB 3.0. Обратите внимание, что в соответствии с таблицей 5.1 спецификации USB 3.0 единственным разъемом USB 3.0, который будет работать в гнезде USB 2.0, является разъем Standard-A.

Таблица F

Была разработана новая многоуровневая система для дополнительных выводов, необходимых для USB 3.0. Разъем Standard-A немного длиннее, а гнездо немного глубже, чтобы соответствовать новому дизайну. Пять контактов были добавлены к разъему и разъему Standard-A специально для передачи и приема данных SuperSpeed ​​и заземления.

Спецификация USB 3.0 рекомендует использовать синюю цветовую схему для разъемов и розеток USB 3.0 Standard-A, чтобы отличать их от разъемов и розеток USB 2.0 Standard-A.

Спецификация USB 3.0 включает в себя новый тип разъема и розетки, который называется разъемом USB 3.0 Powered-B и разъемом USB 3.0 Powered-B . Они идентичны разъему USB 3.0 Standard-B и розетке, за исключением того, что для питания и заземления были добавлены два контакта. Он предназначен для подачи питания на устройство USB без необходимости использования какого-либо другого источника питания. Разъем USB 3.0 Powered-B может принимать разъемы как Standard-B, так и Powered-B.

Семейство разъемов и розеток Micro предназначено для портативных устройств. В отличие от разъемов Standard-A с их элегантным дизайном, разъемы и розетки Micro имеют более сложную конструкцию с двумя разъемами и розетками, расположенными рядом - один для USB 2.0, а другой для USB 3.0.

В разделе «Примечания автора» приведены ссылки на схемы для разъема USB 3.0 Standard-A, разъема USB 3.0 Standard-B и семейства микроразъемов USB 3.0.

9: Горячая замена устройств и повреждение данных

Я не могу написать статью о USB, не затронув проблему повреждения данных. Извлечение любого USB-устройства, способного записывать данные, может привести к повреждению данных, если оно сделано неправильно. Существует три способа минимизировать риск повреждения данных:

• Убедитесь, что кэширование с обратной записью отключено
• Обратите внимание на светодиоды устройства
• Безопасно удалить / извлечь устройство

Сначала убедитесь, что для устройства USB отключено кэширование с обратной записью. Чтобы проверить состояние кэширования записи, откройте диспетчер устройств и щелкните правой кнопкой мыши устройство USB. Выберите Properties из выпадающего списка ( рисунок G ). В этом примере я проверяю флешку SanDisk Cruzer.

Рисунок G

Затем перейдите на вкладку Policies ( рисунок H ). Должен быть выбран параметр «Быстрое удаление (по умолчанию)». Если нет, выберите его, чтобы уменьшить риск повреждения данных.

Рисунок H

Во-вторых, обратите внимание на светодиоды устройства. Некоторые USB-устройства сообщают вам, когда данные передаются на устройство или с него, с мигающим светодиодом. Проще говоря, не извлекайте USB-устройство, когда светодиод пытается вам этого не делать.

В-третьих, безопасно удалить / извлечь устройство. Без сомнения, вы уже знаете, как безопасно удалить USB-устройство, но я включаю его, чтобы быть тщательным. Чтобы безопасно удалить USB-устройство в Windows 7, щелкните область уведомлений в области уведомлений панели задач и щелкните значок USB ( рисунок I ).

Рисунок I

Нажмите на USB-устройство, которое вы хотите извлечь - в этом примере Cruzer Micro ( рисунок J ).

Рисунок J

Всплывающее окно с уведомлением о безопасном удалении оборудования появится, когда можно будет безопасно извлечь флэш-диск ( рисунок K ).

Рисунок К

Существует альтернативный способ извлечения USB-устройства, с которым вы, возможно, не знакомы. Чтобы безопасно удалить флэш-накопитель с помощью проводника, щелкните правой кнопкой мыши логический диск, назначенный флэш-накопителю, и выберите «Извлечь» в раскрывающемся списке ( рисунок L ). Вы можете извлечь подключенные диски в Проводнике, но помните, что может потребоваться извлечь более одного диска.

10: Недостатки USB

USB может вызвать проблемы это может быть трудно отладить. Например, однажды мне не удалось установить XP, пока я не отключил кабель USB-параллельный, подключенный к моему принтеру.

USB настолько удобен и прост в использовании, что создает проблемы на рабочем месте , Флэш-накопители являются самой большой проблемой для ИТ-менеджеров. Флэш-накопители настолько малы, что их легко положить на рабочее место в кармане или сумочке. Флэш-накопитель является каналом для передачи конфиденциальных или конфиденциальных данных, оставляя офис или вредоносные программы.

Кроме того, люди, которые осознают риски перенос вирусов через дискету, CD или DVD не думайте дважды о подключении флэш-накопителя и передаче файлов в / из дома. Возможно, лучшее решение этой проблемы - это образование. Флэш-накопители запрещены в некоторых государственных учреждениях и компаниях, хотя эффективность этой политики сомнительна. Интересно, что DOD частично лифтинг запрет на флешку.

Последнее слово

USB имел такой огромный успех, что повышение скорости более чем в 10 раз и увеличение мощности на 80% почти наверняка будут такими же успешными, верно? Ну, может и нет. Intel, оригинальные концептуальные проекты для кабеля USB 3.0 указан оптоволоконный кабель для передачи данных SuperSpeed. Медь заменила оптоволокно в окончательной спецификации USB 3.0, но Intel продолжает работать над вариантом этой конструкции, известным как Светлый Пик , Это может быть доступно уже в 2010 году В продуктах Apple раньше Intel планирует поддерживать USB 3.0 в своих чипсетах.

Light Peak обещает удвоить скорость передачи данных по USB 3.0 сейчас, причем скорость, возможно, в 20 раз превысит скорость USB 3.0 по мере развития новой технологии. Возможно, что более важно в краткосрочной перспективе, длина кабелей Light Peak может достигать 100 метров (328 футов) и может быть меньше в диаметре и легче.

Может ли Light Peak пробраться на платформу Wintel? Это, безусловно, может, и его возможности передачи данных перепрыгнут через USB 3.0. Так что пока не спорим, что USB 3.0 будет таким же успешным, как и его предшественники. Независимо от того, что происходит с Light Peak, USB SuperSpeed ​​должен удовлетворять требованиям скорости передачи данных USB-устройств на долгие годы.

Ресурсы, использованные при написании этой статьи

Авторские заметки

Я хотел бы поблагодарить Microsoft за ее неоценимую помощь.

В пункте 5, « Кабели и максимальная длина кабеля» , вам также понадобится USB-переключатель и соответствующие USB-кабели, если вы используете USB-принтер совместно с двумя компьютерами.

Я хотел включить некоторые из диаграмм USB-IF, которые демонстрировали его новые конструкции кабелей и разъемов. Я также хотел включить его USB-логотипы, чтобы показать вам, что нужно искать при покупке высокоскоростного или суперскоростного USB-устройства. Мне было отказано в использовании всех диаграмм USB-IF. Вот список изображений, так что вы можете посмотреть их сами, если захотите. Они хорошо описывают изменения, которые вы увидите в кабелях, разъемах и розетках USB 3.0.

Пункты 5 и 8

- Кабели и максимальная длина кабеля и типы разъемов и розеток :

От SuperSpeed_USB_DevCon_Physical_Heck.pdf (PDF, 2,33 МБ):

Страница 11 - Кабель с разъемом USB 3.0 (схема поперечного сечения кабеля)

Страница 11 - Кабель с разъемом USB 3.0 (схема контактов разъема типа A)

- Типы разъемов и розеток :

От SuperSpeed_USB_DevCon_Architecture_Overview_Dunstan.pdf (PDF, 3,15 МБ):

Страница 9 - Разъем USB 3.0 Standard-A

Страница 10 - Разъем USB 3.0 Standard-B

Страница 11 - Семейство USB 3.0 Micro Connector