"Цифровой журнал «Компьютерра» № 12" - читать интересную книгу автора (Компьютерра)

USB 3.0 — сделаем это по-быстрому! Игорь Осколков

Окончательные спецификации USB 3.0 были приняты организацией USB Implementation Forum ещё в ноябре 2008 года, однако первые устройства с поддержкой нового интерфейса стали появляться лишь недавно. Как же развивался USB, и чего нам ждать от версии 3.0?

Разработка универсальной последовательной шины (Universal Serial Bus — USB) началась в 1994 году. Инициативная группа состояла из семи компаний: Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Nortel. Основная идея была простой — создать действительно универсальный интерфейс для подключения любого типа устройств с высокой скоростью передачи данных (от 1,5 до 12 Мбит/с), возможностью горячей замены и прочими фишками, которых не хватало многим пользователям.

В 1995 году Intel представила первые образцы чипсетов с поддержкой USB, а в 1996 году был официально утверждёна первая версия стандарта. Увы, широкой популярности, на которую надеялись разработчики, новый интерфейс не приобрёл. Главным образом, это объяснялось отсутствием поддержки USB в Windows 95 и NT 4.0. К тому же USB 1.0 был далёк от совершенства, и многие вендоры попросту отказывались внедрять его в свои продукты. Компьютерные издания даже придумали альтернативную расшифровку аббревиатуры USB: Useless Serial Bus.

В версии 1.1, которая появилась в 1998 году, были исправлены ошибки и добавлены некоторые новые функции. В частности, была введена поддержка мышей и клавиатур. С этого момента популярность USB стала расти. А ещё через пару лет наконец-то появились спецификации интерфейса USB 2.0 High-Speed, к которому мы все привыкли. Ключевым отличием от предыдущих версий было увеличение пропускной способности в сорок раз — до 480 Мбит/с. Впрочем, реальная скорость передачи данных оказалась примерно в два раза ниже. Сейчас USB 2.0 повсеместно используется в флэшках, видеокамерах, фотоаппаратах, накопителях и так далее.

Проблема заключается в том, что современные жёсткие диски давно перешагнули порог скорости в 100 Мбайт/с, а твердотельные накопители “выжимают” больше 200 Мбайт/с. Очевидно, что USB 2.0 в данном случае становится самым узким местом.

В USB 3.0 максимально возможная скорость передачи данных была увеличена в десять раз — до 5 Гбит/с, что в полтора раза выше пропускной способности интерфейса SATA-300, который используется сейчас в накопителях. Вряд ли жёсткие диски достигнут таких скоростей в ближайшие несколько лет, так что у USB 3.0 есть определённый запас по этому параметру. Впрочем, SSD могут развиваться ещё быстрее. В USB-IF рассчитывают, что USB 3.0 будет актуален минимум пять лет, и за это время будет разработан новый стандарт.

Кроме того, были учтены недостатки USB 2.0. Во-первых, были введено несколько режимов энергосбережения. Если устройства не передают данные, то они автоматически “засыпают”. Переход из спящего состояния в активное происходит практически мгновенно. Во-вторых, была увеличена сила тока, которая подаётся на каждый порт — с 500 мА до 900 мА. Также был увеличен ток инициации соединения со 100 мА до 150 мА. Оба параметра очень важны для работы внешних HDD и других более-менее мощных устройств. Y-образные шнуры, позволяющие получить дополнительное питание от ещё одного USB-порта, вообще-то противоречат официальным спецификациям. С приходом USB 3.0 необходимость в таких «хаках» отпадает.

Раз уж речь зашла о кабелях, то стоит отметить несколько существенных изменений. Во-первых, увеличилось число проводов (с четырёх до девяти), и шнуры стали заметно толще. Данные передаются по четырём из пяти дополнительных проводов: одна пара отвечает за приём данных, а вторая за передачу. При этом поддерживается полнодуплексный режим, то есть устройство получает полную пропускную способность в обоих направлениях. Соответственно, изменилось и строение коннекторов, при этом разработчики постарались сохранить обратную совместимость с USB 2.0. Меньше всего проблем возникает при использовании вилок и разъёмов типа A, так как они полностью совпадают по размерам. А вот новый коннектор типа B воткнуть в старый разъём не удастся. То же самое касается и вилок Micro-B для мобильных устройств. В любом случае, с помощью кабелей USB 2.0 вы сможете соединить старые и новые устройства. Правда, некоторые преимущества USB 3.0 при этом будут недоступны. Наконец, последнее существенное нововведение касается максимальной длины кабеля — теперь он не может быть длиннее трёх метров (не более 5 м для USB 2.0). USB-IF также рекомендует производителям окрашивать коннекторы и разъёмы USB 3.0 в синий цвет, чтобы пользователям было легче сориентироваться.

Чтобы не быть совсем уж голословными и убедиться в преимуществах USB 3.0 на живом примере, мы протестировали два устройства Raidsonic Icy Box с поддержкой нового стандарта. Это внешний док для жёстких дисков IB-110StU3-B и плата IB-AC604 с двумя портами USB. Док ничем не отличается от ранее протестированного Icy Box IB-110, кроме отсутствия порта eSATA. Плата расширения подключается к PCI-Ex1 и имеет дополнительный разъём Molex для питания USB-портов. Оба устройства используют чип-контроллер NEC #956;PD720200, который поддерживает все версии USB. На данный момент это единственный массовый чип с USB 3.0. В ближайшее время на рынке появятся аналогичные решения от Fujitsu, Symwave и Via.

Для тестирования использовался жёсткий диск WD4001ABYS. Измерение скорости проводилось с помощью утилиты HD Tune Pro 3.50. Результаты тестов приведены в таблице ниже. Думаю, комментарии излишни — USB 3.0 действительно на порядок быстрее USB 2.0 и способен обеспечить комфортную работу с большими объёмами данных на внешних носителях.

Скорее всего, USB 3.0 в скором времени станет очень популярным. Правда, сейчас количество устройств с поддержкой этого стандарта очень невелико, но многие производители обещают внедрить поддержку USB 3.0 в свои новые продукты или выпустить обновлённые модели уже имеющихся устройств. Проблема ещё и в том, что первый контроллер NEC оказался не самым удачным. Он заметно нагревается и достаточно прожорлив, что приводит к трудностям при разработке флэш-накопителей или при внедрении его в мобильные устройства. Ну и цена в районе 15 долларов заметно влияет на конечную стоимость готовых устройств. Впрочем, ситуация совершенна аналогична той, которая была при появлении USB 2.0. Так что скоро нас ждёт светлое SuperSpeed-будущее…

К оглавлению