SuperSpeed + логотип USB | |||
Тип | USB | ||
---|---|---|---|
Разработан | ноябрь 2010 г.; 9 лет назад (2010-11) | ||
Производитель | USB 3.0 Promoter Group (Hewlett-Packard, Intel, Microsoft, NEC, ST-Ericsson и Texas Instruments ) | ||
Заменено | USB 2.0 Hi-Speed | ||
Заменено на | USB 3.1 (июль 2013) | ||
Ширина | 12 мм (штекер A), 8 мм (штекер B), 12,2 мм (штекеры Micro-A и Micro-B) | ||
Высота | 4,5 мм (Штекер), 10,44 мм (штекер B), 1,8 мм (штекеры Micro-A и Micro-B) | ||
Контакты | 9 | ||
Макс. Ток | 900 мА | ||
Сигнал данных | Да | ||
Битрейт | 5 Гбит / с (500 МБ / с) |
USB 3.0 - третья основная версия универсальной последовательной шины (USB) стандарт для взаимодействия компьютеров и электронных устройств. Среди других улучшений, USB 3.0 добавляет новую скорость передачи, называемую SuperSpeed USB (SS), которая может передавать данные со скоростью до 5 Гбит / с (625 МБ / с ), что примерно в 10 раз быстрее, чем стандарт USB 2.0. Производителям рекомендуется различать разъем USB 3.0. s от их аналогов USB 2.0, используя синий цвет для розеток и вилок Standard-A, а также инициалы SS.
USB 3.1, выпущенный в июле 2013 года, является преемником стандарта, который заменяет стандарт USB 3.0. USB 3.1 сохраняет существующую скорость передачи SuperSpeed, давая ему новый ярлык USB 3.1 Gen 1, а также определяет новый режим передачи SuperSpeed +, называемый USB 3.1 Gen 2, который может передавать данные со скоростью до 10 Гбит / с через существующий USB3-type- Разъемы A и USB-C (1250 МБ / с, вдвое больше, чем у USB 3.0).
USB 3.2, выпущенный в сентябре 2017 года, заменяет стандарт USB 3.1. Он сохраняет существующие режимы передачи данных USB 3.1 SuperSpeed и SuperSpeed + и представляет два новых режима передачи данных SuperSpeed + через разъем USB-C с использованием двухполосной работы со скоростью передачи данных 10 и 20 Гбит / с (1250 и 2500 МБ. / с).
Спецификация USB 3.0 аналогична USB 2.0, но с множеством улучшений и альтернативная реализация. Более ранние концепции USB, такие как конечные точки и четыре типа передачи (групповая, управляющая, изохронная и прерывание), сохраняются, но протокол и электрический интерфейс отличаются. Спецификация определяет физически отдельный канал для передачи трафика USB 3.0. Изменения в этой спецификации вносят улучшения в следующих областях:
USB 3.0 имеет скорость передачи до 5 Гбит / с, примерно в десять раз быстрее, чем USB 2.0 (0,48 Гбит / с), даже без учета того, что USB 3.0 является полнодуплексным, тогда как USB 2.0 это полудуплекс. Это дает USB 3.0 потенциальную общую двунаправленную полосу пропускания в двадцать раз больше, чем у USB 2.0.
В USB 3.0 используется архитектура с двумя шинами, позволяющая использовать как USB 2.0 (Full Speed, Low Speed или High Speed), так и USB 3.0 (SuperSpeed).) операции выполняются одновременно, что обеспечивает обратную совместимость. Структурная топология такая же, состоящая из многоуровневой звездообразной топологии с корневым концентратором на уровне 0 и концентраторами на более низких уровнях для обеспечения подключения устройств к шине.
Транзакция SuperSpeed инициируется запросом хоста, за которым следует ответ от устройства. Устройство либо принимает запрос, либо отклоняет его; если принято, устройство отправляет данные или принимает данные от хоста. Если конечная точка остановлена, устройство отвечает квитированием STALL. Если не хватает места в буфере или данных, он отвечает сигналом Not Ready (NRDY), чтобы сообщить хосту, что он не может обработать запрос. Когда устройство готово, отправляет сообщение Endpoint Ready (ERDY) на хост, который затем перепланирует транзакцию.
Использование одноадресной и ограниченного количества многоадресных пакетов в сочетании с асинхронными уведомлениями позволяет ссылкам, которые не передают активно пакеты, переводиться в состояния пониженного энергопотребления., что позволяет лучше управлять питанием.
Шина «SuperSpeed» обеспечивает режим передачи с номинальной скоростью 5,0 Гбит / с в дополнение к трем существующим режимам передачи. С учетом накладных расходов на кодирование, пропускная способность необработанных данных составляет 4 Гбит / с, и спецификация считает разумным достичь на практике 3,2 Гбит / с (400 МБ / с) или более.
Все данные отправляются как поток восьмибитовых (однобайтовых) сегментов, которые скремблируются и преобразуются в 10-битные символы посредством кодирования 8b / 10b ; это помогает приемнику правильно декодировать даже при наличии электромагнитных помех (EMI). Скремблирование реализуется с использованием автономного сдвигового регистра с линейной обратной связью (LFSR). LFSR сбрасывается всякий раз, когда отправляется или принимается символ COM.
В отличие от предыдущих стандартов, стандарт USB 3.0 не определяет максимальную длину кабеля, требуя только, чтобы все кабели соответствовали электрическим характеристикам: для медных кабелей с AWG 26 проводов, максимальная практическая длина составляет 3 метра (9,8 фута).
Как и в более ранних версиях USB, USB 3.0 обеспечивает питание при 5 вольт номинальный. Доступный ток для маломощных (одна единица нагрузки) устройств SuperSpeed составляет 150 мА, что выше 100 мА, определенных в USB 2.0. Для высокомощных устройств SuperSpeed ограничение составляет шесть единиц нагрузки или 900 мА (4,5 Вт ) - почти вдвое больше, чем 500 мА для USB 2.0.
Порты USB 3.0 могут поддерживать другие спецификации USB. для увеличения мощности, включая Спецификацию зарядки аккумулятора USB до 1,5 А или 7,5 Вт, или, в случае USB 3.1, Спецификацию подачи питания USB для зарядки хост-устройства до 100 Вт.
USB 3.0 Promoter Group объявила 17 Ноябрь 2008 г., когда спецификация версии 3.0 была завершена, и был осуществлен переход к Форуму разработчиков USB (USB-IF), руководящему органу спецификаций USB. Этот шаг фактически открыл спецификацию для разработчиков оборудования для реализации в будущих продуктах.
Первые потребительские продукты USB 3.0 были анонсированы и поставлены Buffalo Technology в ноябре 2009 года, а первые сертифицированные потребительские продукты USB 3.0 были анонсированы 5 января 2010 года в Лас-Вегасе Выставка потребительской электроники (CES), включая две материнские платы от Asus и Gigabyte Technology.
Производители хост-контроллеров USB 3.0 включают, помимо прочего, Renesas Electronics, Fresco Logic, ASMedia, Etron, VIA Technologies, Texas Instruments, NEC и Nvidia. По состоянию на ноябрь 2010 года Renesas и Fresco Logic прошли сертификацию USB-IF. Материнские платы для процессоров Intel Sandy Bridge также были замечены с хост-контроллерами Asmedia и Etron. 28 октября 2010 года Hewlett-Packard выпустила HP Envy 17 3D с хост-контроллером Renesas USB 3.0 на несколько месяцев раньше, чем некоторые из их конкурентов. AMD работала с Renesas над добавлением реализации USB 3.0 в свои наборы микросхем для платформ 2011 года. На выставке CES2011 Toshiba представила ноутбук под названием «Toshiba Qosmio X500», который включал USB 3.0 и Bluetooth 3.0, а Sony выпустила новый серия ноутбуков Sony VAIO , которые будут включать USB 3.0. По состоянию на апрель 2011 года серии Inspiron и Dell XPS были доступны с портами USB 3.0, а по состоянию на май 2012 года ноутбуки серии Dell Latitude были такими же Что ж; однако корневые хосты USB не смогли работать на SuperSpeed под Windows 8. 11 июня 2012 года Apple анонсировала новые MacBook Air и MacBook Pro с USB 3.0.
Дополнительное питание для нескольких портов на портативном ПК может быть получено следующими способами:
На материнских платах настольных ПК, которые имеют разъемы PCI Express (PCIe) (или более старый стандарт PCI ), поддержка USB 3.0 может быть добавлена как PCI Express карта расширения. Помимо пустого слота PCIe на материнской плате, многие карты расширения «PCI Express to USB 3.0» должны быть подключены к источнику питания, например к адаптеру Molex или внешнему источнику питания, чтобы обеспечить питание многих USB-устройств. Устройства 3.0, такие как мобильные телефоны или внешние жесткие диски, у которых нет источника питания, кроме USB; с 2011 года он часто используется для питания от двух до четырех портов USB 3.0 с полной мощностью 0,9 А (4,5 Вт), на которую способен каждый порт USB 3.0 (одновременно с передачей данных), тогда как сам слот PCI Express не может обеспечивать необходимое количество мощности.
Если более быстрое подключение к устройствам хранения данных является причиной использования USB 3.0, альтернативой является использование eSATAp, возможно, путем добавления недорогой планки слота расширения, которая обеспечивает порт eSATAp; некоторые внешние жесткие диски имеют интерфейсы USB (2.0 или 3.0) и eSATAp. Для обеспечения совместимости между материнскими платами и периферийными устройствами все USB-сертифицированные устройства должны быть одобрены Форумом разработчиков USB (USB-IF). На рынке доступна по крайней мере одна полная система сквозного тестирования для разработчиков USB 3.0.
USB Promoter Group объявила о выпуске USB 3.0 в ноябре 2008 г. 5 В январе 2010 года USB-IF анонсировала первые две сертифицированные материнские платы USB 3.0: одну от ASUS и одну от Giga-Byte Technology. Предыдущие объявления включали в себя список Gigabyte за октябрь 2009 года из семи материнских плат с набором микросхем P55 USB 3.0 и материнскую плату Asus, которая была снята с производства перед выпуском.
Ожидается, что серийное производство коммерческих контроллеров начнется в первом квартале 2010 г. 14 сентября 2009 г. Freecom анонсировала внешний жесткий диск USB 3.0. 4 января 2010 года Seagate анонсировала небольшой портативный жесткий диск в комплекте с дополнительным USB 3.0 ExpressCard, предназначенный для ноутбуков (или настольных компьютеров с дополнительным слотом ExpressCard) на выставке CES в Лас-Вегасе, Невада.
Основная ветка ядра Linux содержит поддержку USB 3.0 начиная с версии 2.6.31, выпущенной в сентябре 2009 года.
FreeBSD поддерживает USB 3.0 начиная с версии 8.2, которая была выпущен в феврале 2011 года.
Windows 8 была первой операционной системой Microsoft, предлагающей встроенную поддержку USB 3.0. В Windows 7 поддержка не была включена в первоначальный выпуск операционной системы. Однако драйверы, обеспечивающие поддержку Windows 7, доступны на веб-сайтах производителей оборудования.
Intel выпустила свой первый набор микросхем со встроенными портами USB 3.0 в 2012 году с выпуском набора микросхем Panther Point. Некоторые отраслевые аналитики утверждали, что Intel не спешила интегрировать USB 3.0 в чипсет, что замедляло массовое внедрение. Эти задержки могут быть вызваны проблемами в производственном процессе CMOS, ориентацией на продвижение платформы Nehalem, ожиданием разработки всех стандартов соединений 3.0 (USB 3.0, PCIe 3.0, SATA 3.0 ) перед разработкой нового набора микросхем, или тактика Intel в пользу своего нового интерфейса Thunderbolt. Apple, Inc. анонсировала ноутбуки с портами USB 3.0 11 июня 2012 года, почти через четыре года после того, как USB 3.0 был завершен.
AMD начала поддерживать USB 3.0 в своих Fusion Controller Hubs в 2011 году. Samsung Electronics объявила о поддержке USB 3.0 в своих ARM -сайтах Exynos 5 Dual платформа, предназначенная для портативных устройств.
В различных ранних реализациях USB 3.0 широко использовалось семейство хост-контроллеров NEC / Renesas µD72020x, которые, как известно, требуют обновления прошивки для правильной работы с некоторыми устройствами.
Фактором, влияющим на скорость USB-накопителей (более очевидным для устройств USB 3.0, но также заметным для USB 2.0) является то, что Драйверы протокола USB Mass Storage Bulk-Only Transfer (BOT) обычно работают медленнее, чем драйверы протокола USB Attached SCSI (UAS [P]).
На некоторых старых (2009–2010) материнских плат на базе Ibex Peak, встроенные чипсеты USB 3.0 по умолчанию подключаются через линию 2.5 GT/s PCI Express PCH, который тогда не обеспечивал полную скорость PCI Express 2.0 (5 ГТ / с), поэтому не обеспечивал достаточной пропускной способности даже для одного порта USB 3.0. Ранние версии таких плат (например, Gigabyte Technology P55A-UD4 или P55A-UD6) имеют ручной переключатель (в BIOS), который может подключать микросхему USB 3.0 к процессору (вместо PCH), который даже тогда обеспечивала полноскоростное соединение PCI Express 2.0, но это означало использование меньшего количества линий PCI Express 2.0 для видеокарты. Однако на более новых платах (например, Gigabyte P55A-UD7 или Asus P7P55D-E Premium) использовалась технология соединения каналов (в случае тех плат, обеспечиваемых PLX PEX8608 или PEX8613 PCI Express switch), который объединяет две полосы PCI Express 2,5 ГТ / с в одну полосу PCI Express 5 ГТ / с (среди других функций), таким образом получая необходимую пропускную способность от PCH.
Устройства и кабели USB 3.0 могут создавать помехи беспроводным устройствам, работающим в диапазоне ISM 2,4 ГГц. Это может привести к падению пропускной способности или полной потере ответа от устройств Bluetooth и Wi-Fi. Когда производители не смогли вовремя устранить проблемы с помехами, некоторые мобильные устройства, такие как Vivo Xplay 3S, были вынуждены отказаться от поддержки USB 3.0 непосредственно перед отправкой. Для решения проблемы могут применяться различные стратегии, начиная от простых решений, таких как увеличение расстояния устройств USB 3.0 от маршрутизаторов Wi-Fi и устройств Bluetooth, до применения дополнительной защиты вокруг внутренних компонентов компьютера.
A USB 3.0 Standard- В розетку можно установить штекер USB 3.0 Standard-A или USB 2.0 Standard-A. И наоборот, можно подключить штекер USB 3.0 Standard-A к розетке USB 2.0 Standard-A. Это принцип обратной совместимости. Standard-A используется для подключения к порту компьютера на стороне хоста.
Розетка USB 3.0 Standard-B подходит для вилки USB 3.0 Standard-B или USB 2.0 Standard-B. Обратная совместимость касается подключения штекера USB 2.0 Standard-B к розетке USB 3.0 Standard-B. Однако подключить штекер USB 3.0 Standard-B к розетке USB 2.0 Standard-B невозможно из-за физически большего разъема. Standard-B используется на стороне устройства.
Поскольку порты USB 2.0 и USB 3.0 могут сосуществовать на одном компьютере и выглядят одинаково, в спецификации USB 3.0 рекомендуется, чтобы розетка Standard-A USB 3.0 имела синюю вставку (Pantone 300C цвет). Такая же цветовая кодировка применяется к штекеру USB 3.0 Standard-A.
USB 3.0 также представил новый штекер кабеля Micro-B, который состоит из стандартного штекера кабеля USB 1.x / 2.0 Micro-B, с дополнительным 5-контактным разъемом, «уложенным» внутри него. Таким образом, хост-разъем USB 3.0 Micro-B сохранил обратную совместимость с разъемами кабеля USB 1.x / 2.0 Micro-B, позволяя устройствам с портами USB 3.0 Micro-B работать на скоростях USB 2.0 на USB 2.0 Micro-B. кабели. Однако подключить штекер USB 3.0 Micro-B к розетке USB 2.0 Micro-B невозможно из-за более крупного разъема.
Разъем имеет ту же физическую конфигурацию, что и его предшественник, но с еще пятью контактами.
Контакты VBUS, D−, D + и GND необходимы для связи через USB 2.0. Дополнительные контакты USB 3.0 - это две дифференциальные пары и одна земля (GND_DRAIN). Две дополнительные дифференциальные пары предназначены для передачи данных SuperSpeed; они используются для полнодуплексной сигнализации SuperSpeed. Вывод GND_DRAIN предназначен для оконечной нагрузки дренажного провода и для управления электромагнитными помехами и поддержания целостности сигнала.
Контакт | Цвет | Название сигнала | Описание | |
---|---|---|---|---|
Разъем A | Разъем B | |||
Корпус | N/A | Экран | Металлический корпус | |
1 | Красный | VBUS | Power | |
2 | Белый | D− | USB 2.0 Дифференциальная пара | |
3 | Зеленый | D + | ||
4 | Черный | GND | Земля для возврата питания | |
5 | Синий | StdA_SSRX- | StdB_SSTX− | Дифференциальная пара приемника SuperSpeed |
6 | Желтый | StdA_SSRX+ | StdB_SSTX + | |
7 | N/A | GND_DRAIN | Земля для возврата сигнала | |
8 | Фиолетовый | StdA_SSTX- | StdB_SSRX- | Дифференциальная пара датчика SuperSpeed |
9 | Оранжевый | StdA_SSTX + | StdB_SSRX + | |
Разъем USB 3.0 Powered-B имеет два дополнительных контакта для питания и заземления устройства. | ||||
10 | N/A | DPWR | Питание устройства (только Powered-B) | |
11 | DGND | Заземление для возврата DPWR (только Powered-B) |
USB 3.0 и USB 2.0 (или более ранняя версия) вилки и розетки типа A предназначены для взаимодействия.
Разъемы USB 3.0 Type-B, такие как те, что есть на периферийных устройствах, больше, чем USB 2.0 (или более ранние версии), и подходят как для более крупного разъема USB 3.0 Type-B, так и для меньшего USB 2.0 ( или ранее) Вилка типа B. Штекеры USB 3.0 типа B больше, чем штекеры USB 2.0 (или более ранние) типа B; поэтому штекеры USB 3.0 Type-B нельзя вставлять в розетки USB 2.0 (или более ранней версии) Type-B.
Вилка и розетка Micro USB 3.0 (Micro-B) предназначены в первую очередь для небольших портативных устройств, таких как смартфоны, цифровые камеры и устройства GPS. Разъем Micro USB 3.0 обратно совместим с разъемом Micro USB 2.0.
Розетка для eSATAp, представляющая собой комбинацию eSATA / USB, предназначена для подключения разъемов USB Type-A от USB 2.0 (или более ранних версий), поэтому он также принимает USB 3.0 Type- Пробки.
В январе 2013 года группа USB объявила о планах обновления USB 3.0 до 10 Гбит / с (1250 МБ / с). В итоге группа создала новую спецификацию USB, USB 3.1, которая была выпущена 31 июля 2013 года и заменила стандарт USB 3.0. Спецификация USB 3.1 берет на себя существующую скорость передачи данных USB 3.0 SuperSpeed USB, также называемую USB 3.1 Gen 1, и представляет более высокую скорость передачи, называемую SuperSpeed USB 10 Гбит / с, называемую USB 3.1 Gen 2, ставя его в один ряд с одним каналом Thunderbolt первого поколения. На логотипе нового режима есть подпись, стилизованная под SUPERSPEED +. Стандарт USB 3.1 Gen 2 также снижает накладные расходы на линейное кодирование до 3%, изменяя схему кодирования на 128b / 132b с эффективной скоростью передачи данных 1212 МБ / с. Первая реализация USB 3.1 Gen 2 продемонстрировала реальную скорость передачи данных 7,2 Гбит / с.
Стандарт USB 3.1 обратно совместим с USB 3.0 и USB 2.0. Он определяет следующие режимы передачи:
Номинальная скорость передачи данных в байтах для накладных расходов на битовое кодирование. Физическая скорость передачи данных SuperSpeed составляет 5 Гбит / с. Поскольку передача каждого байта занимает 10 бит раз, служебные данные необработанных данных составляют 20%, поэтому скорость передачи байтов составляет 500 МБ / с, а не 625. Точно так же при скорости SS + кодирование составляет 128/132, поэтому физическая передача 16 байтов занимает 16,5 байта, или 3% накладных расходов. Следовательно, байтовая скорость в SS + составляет 128/132 * 10 Гбит / с = 9,697 ГБит / с = 1212 МБ / с. На самом деле шина SS имеет некоторые дополнительные служебные издержки (управление каналом, ответ протокола, задержки хоста), поэтому в лучшем случае достижимые скорости передачи данных примерно на 10% меньше.
Этот ребрендинг USB 3.0 как «USB 3.1» Поколение 1 »позволило производителям рекламировать продукты со скоростью передачи всего 5 Гбит / с как« USB 3.1 », исключая поколение.
25 В июле 2017 года в пресс-релизе USB 3.0 Promoter Group подробно описывается ожидаемое обновление спецификации USB Type-C, определяющее удвоение пропускной способности для существующих кабелей USB-C. В соответствии со спецификацией USB 3.2, выпущенной 22 сентября 2017 года, существующие сертифицированные SuperSpeed кабели USB-C 3.1 Gen 1 смогут работать со скоростью 10 Гбит / с (вместо 5 Гбит / с), а сертифицированные SuperSpeed + кабели USB-C 3.1 Gen 2 сможет работать на скорости 20 Гбит / с (вместо 10 Гбит / с). Увеличение пропускной способности является результатом многополосной работы по существующим проводам, которые были предназначены для триггерных возможностей разъема USB-C.
Стандарт USB 3.2 обратно совместим с USB 3.1 / 3.0 и USB 2.0. Он определяет следующие режимы передачи:
Как и в предыдущей версии, применяются те же соображения относительно кодирования и эффективных скоростей передачи данных. Хотя оба поколения 1 × 2 и 2 × 1 сигнализируют со скоростью 10 Гбит / с, Gen 1 × 2 использует более старое, менее эффективное линейное кодирование, что приводит к меньшей скорости передачи байтов.
В мае 2018 года Synopsys продемонстрировала первое соединение USB 3.2 Gen 2 × 2, при котором ПК с Windows был подключен к запоминающему устройству со средней скоростью 1600 МБ / с.
USB 3.2 поддерживается стандартными USB-драйверами Windows 10 и ядром Linux 4.18.
В феврале 2019 года USB-IF упростил маркетинговые рекомендации и потребовал, чтобы логотипы SuperSpeed с трезубцем указывали максимальную скорость передачи.
USB-IF рекомендованное торговое название | Логотип | USB 3.2 режим передачи | Старые спецификации | Двухканальный | Кодирование | Номинальная скорость | Разъемы | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Гбит / с | Гб / с | USB-A, B, micro B (SuperSpeed) | USB-C | |||||||
SuperSpeed USB 5 Гбит / с | USB 3.2 Gen 1 × 1 | USB 3.1 Gen 1 | USB 3.0 | Нет | 8b / 10b | 5 | 0,5 | Да | Да | |
SuperSpeed USB 10 Гбит / с | USB 3.2 Gen 2 × 1 | USB 3.1 Gen 2 | Не отображается | Нет | 128b / 132b | 10 | 1,2 | Да s | Да | |
Н / Д | USB 3.2 Gen 1 × 2 | Не отображается | Да | 8b / 10b | 10 | 1.0 | Нет | Да | ||
SuperSpeed USB 20 Гбит / с | USB 3.2 Gen 2 × 2 | Не отображается | Да | 128b / 132b | 20 | 2,4 | Нет | Да |
На Wikimedia Commons есть носители, относящиеся к USB 3.0. |