Новый стандарт USB Type-C до сих пор недостаточно широко развит на рынке, однако производители постепенно принимают свежую технологию. В смартфоностроении USB-C уже можно назвать новым трендом, потому что это не только усовершенствованный разъем для зарядки, но и средство для отказа от традиционного 3,5-миллиметрового порта для наушников. Сегодня мы более детально поговорим о USB Type-C, и данная статья расскажет вам, что это такое.
Сегодня практически все электронные устройства оснащаются разъемом USB. От настольных компьютеров до смартфонов и разнообразных накопителей с ноутбуками. USB является повсеместным стандартом, когда дело доходит до подключения периферии или передачи данных между устройствами. Последнее крупное обновление USB вышло в 2013 году с выходом USB 3.1, сопровождающегося релизом нового разъема Type-C. Как видите, с тех пор прошло уже почти 4 года, а Type-C так и не прижился.
В настоящее время на рынке можно по пальцам пересчитать устройства, использующие технологию USB Type-C. Среди компьютеров это последние ноутбуки от Apple, от Google, линейка от Samsung и еще несколько гибридных устройств. Среди смартфонов - в основном флагманы уходящего года: , и .
Так почему USB Type-C лучше, чем предшественники? Давайте выясним.
Что такое USB Type-C
USB Type-C - это новый и в настоящее время активно развивающийся отраслевой стандарт передачи данных для компьютеров и мобильных устройств. Главным и самым значительным нововведением Type-C является измененный разъем - универсальный, симметричный, способный работать любой стороной. Разъем USB-C был придуман USB Implementers Forum - группой компаний, которая разработала и сертифицировала новый стандарт USB. В нее также входят крупнейшие технологические компании, а именно Apple, Samsung, Dell, HP, Intel и Microsoft. К слову, это важно знать, ведь поэтому USB Type-C был легко принят большинством производителей ПК.
USB-C - это новый стандарт
В первую очередь нужно знать, что USB Type-C является новым стандартом для индустрии. Точно так же, как когда-то ими были USB 1.1, USB 2.0, USB 3.0 или самый последний USB 3.1. Только предыдущие поколения USB больше были сосредоточены на увеличении скорости передачи данных и различных других улучшениях, тогда как Type-C с физической точки зрения меняет конструкцию разъема аналогично модификациям технологии - MicroUSB и MiniUSB. Однако, решающее различие в данном случае заключается в том, что, в отличие от MicroUSB и MiniUSB, Type-C направлен на замену абсолютно всех стандартов, причем с обеих сторон (пример USB-MicroUSB).Основные характеристики:
- 24 сигнальных вывода
- Поддержка USB 3.1
- Альтернативный режим для реализации сторонних интерфейсов
- Скорость до 10 Гбит/с
- Передача энергии до 100 Вт
- Габариты: 8,34х2,56 мм
USB Type-C и USB 3.1
Одним из возможных вопросов незнающих о USB Type-C может быть нечто подобное: какое отношение USB 3.1 имеет к USB Type-C? Дело в том, что USB 3.1 является основным протоколом передачи данных для Type-C. Скорость версии 3.1 составляет 10 Гбит в секунду - в теории это в 2 раза быстрее, чем USB 3.0. Еще USB 3.1 может быть представлен в оригинальном формате разъема - такой порт называется USB 3.1 Type-A. Но сегодня гораздо проще встретить USB 3.1 с универсальным разъемом нового типа Type-C.Версии USB
Чтобы лучше понять, почему Type-C станет заменой традиционным версиям USB, в первую очередь необходимо понимать разницу между ними. Существуют различные версии USB, а также даже разные коннекторы - например, Type-A и Type-B.Версии USB относятся к общему стандарту, но их различие состоит в максимальной скорости передачи данных и мощности работы. Конечно, есть и многие другие факторы.
USB 1.1
Хотя USB 1.0 технически является первой версией USB, она не смогла полноценно выйти на рынок. Вместо нее была выпущена новая версия USB 1.1 - как раз она стала первым стандартом, к которому мы все привыкли. USB 1.1 может передавать данные на скорости 12 Мбит в секунду и максимально потребляет 100 мА тока.
USB 2.0
Вторая версия USB была представлена в апреле 2000 года. Она обеспечила стандарт значительным приростом в максимальной скорости передачи данных - до 480 Мбит в секунду. Также USB 2.0 стал мощнее, потребляя 1,8А на 2,5В.
USB 3.0
Выход USB 3.0 принес с собой не только ожидаемые улучшения в скорости передачи данных и мощности, но и новые типы разъемов. Более того, USB 3.0 даже получил свой цвет - новую версию стандарта обозначили синим, чтобы доблестно отличать его от старых поколений USB. USB 3.0 может работать со скоростью до 5 Гбит в секунду, беря для своего функционирования 5В на 1,8А. Кстати, эту версию представили в ноябре 2008 года.
USB 3.1
Новейшая и самая лучшая версия USB была выпущена в июле 2013 года, хотя до сих пор она не используется повсеместно. USB 3.1 может обеспечить пользователей пропускной способностью до 10 Гбит в секунду с максимальным потреблением энергии в 5В/1А, либо опционально 5А/12В (60 Вт) или 20В (100 Вт).
Type-A
Type-A является классическим интерфейсом USB. Короткий и прямоугольный штепсель стал оригинальным дизайном для USB и по сей день остается стандартным разъемом для использования в конце хоста USB-кабеля. Есть также некоторые вариации Type-A - Mini Type-A и Micro Type-A, но они никогда не были широко принятыми общественностью в связи со сложнохарактерным гнездом. В настоящее время обе эти вариации Type-A признаны устаревшими.
Type-B
Если Type-A стал одной стороной привычного для нас USB-кабеля, то Type-B является другой. Оригинальный Type-B - это высокий разъем со скошенными верхними углами. Обычно встречается на принтерах, хотя сам по себе является расширением стандарта USB 3.0 для введения новых возможностей соединения. Классические MiniUSB и MicroUSB тоже есть в версии Type-B, наряду с абсолютно неуклюжим MicroUSB 3.0, в котором используются дополнительные штекеры.
Type-C
Таким образом, спустя Type-A и Type-B мы подошли, очевидно, к новейшему Type-C. Версии Type-A и Type-B должны были работать совместно друг с другом посредством обратной совместимости, однако прибытие Type-C полностью разрушило эти планы, поскольку USB-C предполагает полную замену устаревших технологий USB-соединения. Также Type-C был разработан специальным образом, чтобы дополнительные варианты типа Mini или Micro не понадобилось выпускать вообще. Это, опять же, связано с намерениями заменить все нынешние разъемы на USB Type-C.
Главной особенностью стандарта Type-C является универсальность или симметричность разъема. USB-C можно использовать обеими сторонами подобно технологии Apple Lightning - больше никаких специальных сторон для соединения, которые к тому же еще и в темноте сложно найти. Также версия Type-C основана на USB 3.1, что означает поддержку всех преимуществ последней версии, включая высочайшую скорость.
USB-C по-прежнему является обратно совместимым с существующими вариантами USB, но для такого сценария использования, конечно, понадобятся адаптеры.
Недостатки USB Type-C
Проблемы у нового стандарта USB Type-C, естественно, тоже имеются. Одним из главных и самых серьезных опасений последней версии технологии называют физическую конструкцию разъема - она очень хрупкая ввиду симметричного дизайна. Apple, несмотря на такую же универсальность своего Lightning, использует прочный металлический штекер, который является гораздо более устойчивым к внешним воздействиям.Еще более актуальной и вызывающей значительное беспокойство проблемой USB Type-C является нерегулируемая работа коннектора, что привело к ряду опасных поступающих в продажу аксессуаров. Некоторые из таких аксессуаров за счет использования неподдерживаемых уровней напряжения способны «поджарить» подключенное устройство. Например, так было с великолепным на старте флагманом , который впоследствии начал сперва воспламеняться, а потом и вовсе взрываться в руках, брюках, машинах и квартирах своих владельцев.
Данная проблема привела к очевидному и единственному решению - массовому запрету на производство и продажу неоригинальных аксессуаров с поддержкой USB Type-C. Так, если аксессуар не будет соответствовать стандартным спецификациям USB Implementers Forum Inc., то продукт не будет допущен к продаже. Также для проверки рабочего состояния и подлинности различных сторонних аксессуаров компания USB-IF представила защищенное 128-битным шифрованием ПО, которое позволит устройствам с данным разъемом осуществлять автоматическую проверку подключенного устройства или аксессуара с USB-C.
Минусы:
- Конструкция. Дизайн USB Type-C хорош, но пострадала конструкция - она довольно хрупкая. Apple в своем Lightning использует цельнометаллический штекер, когда в Type-C используется овальная форма с размещением сигнальных выводов в центральной части.
- Работа коннектора. Если позволить USB Type-C работать с неподдерживаемыми уровнями напряжения, то, вероятнее всего, кабель и/или устройство подвергнется возгоранию.
- Совместимость. USB Type-C - это инновации в мире USB, но новейшее поколение оставляет в прошлом старые устройства, поскольку не поддерживает работу с ними.
- Переходники. Для полноценной работы с USB Type-C на старых устройствах придется докупать переходники. Это дополнительная трата денег.
Преимущества USB Type-C
Несмотря на все вышенаписанное, USB Type-C можно уверенно назвать шагом вперед для индустрии. Установка данного разъема позволит производителям делать более тонкие компьютеры и мобильные устройства с меньшим количеством портов, высочайшей скоростью передачи данных и в наушники. В будущем, если USB Type-C выбьется в массы, разъему удастся заменить не только порт 3,5 мм для наушников, но и HDMI - интерфейс, используемый для передачи видео. Так USB Type-C заменит привычные сегодня разъемы и станет универсальным стандартом в любой ситуации.
Плюсы:
- Симметричность. USB Type-C позволяет забыть о ситуациях, когда приходится вспоминать, с какой стороны вставлять кабель в разъем. Также отныне можно не бояться не найти нужную сторону USB в темноте.
- Компактность. Габариты USB Type-C составляют 8,4х2,6 мм - это позволяет производителям делать компьютеры и мобильные устройства значительно тоньше.
- Универсальность. Благодаря интеграции единого разъема станет возможной зарядка одним кабелем как ноутбука, так и планшета или смартфона.
Прошло определённое время, прежде чем версия USB 2.0, относящаяся ко второму поколению шины Universal Serial Bus, приобрела нынешнюю популярность. Intel объявила шину USB ещё в 1996 году в качестве альтернативы последовательному порту RS-232 и параллельному 25-контактному порту. Конечно, преимущества USB прекрасно говорят сами за себя, но потребовалась широкая поддержка на уровне платформы, чтобы шину стали считать успешной.
Хотя Intel реализовала поддержку USB в своём чипсете 440FX для Pentium Pro и Pentium II, шина не получила широкого признания из-за отсутствующей поддержки в операционных системах Microsoft Windows 95 и Windows NT 4.0. Кроме того, в те времена на рынке было очень мало USB-устройств, что ещё сильнее затрудняло продвижение нового интерфейса. USB 1.0 со скоростью передачи 12 Мбит/с стартовал как нишевой интерфейс.
Многие пользователи стали по-новому смотреть на Universal Serial Bus когда Intel обновила спецификации в 1998 году. В версии 1.1 появились передачи по прерыванию, которые довольно важны для устройств ввода, таких как мыши и клавиатуры. Однако стандарт USB 1.1 так и не дал более высокой скорости передачи, то есть пропускная способность осталась на уровне 1,5 Мбит/с в низкоскоростном режиме и 12 Мбит/с на полной скорости.
Через два года в 2000 году стандарт USB получил ещё одно обновление. На сей раз им стала версия USB 2.0, которая увеличила пропускную способность в 40 раз - до 480 Мбит/с в высокоскоростном режиме. К счастью, шина USB 2.0 была по-прежнему совместима с USB 1.1, что было довольно важно для поддержки USB-брелоков первого поколения, которые изначально строились на стандарте USB 1.1 с пропускной способностью 12 Мбит/с.
"Родные" устройства USB 2.0 вышли на массовый рынок в 2002 года, когда новый интерфейс, наконец, смог утвердиться. Пропускная способность 480 Мбит/с была не только достаточно быстрой для флэш-брелоков, но её хватало и для внешних накопителей, MP3-плееров, смартфонов и цифровых камер, которым требовалась передавать большое количество данных.
После своего широкого внедрения USB 2.0 удалось полностью заменить последовательный и параллельный интерфейсы - этот факт наиболее заметен, если посмотреть на последние материнские платы. Только немногие продукты по-прежнему содержат параллельный и последовательный порты, поскольку они уже не требуются для потребительской периферии. Устаревшие интерфейсы нужны, разве что, для серверных окружений или промышленных компьютеров.
Но история успеха USB на этом не заканчивается, поскольку скоро на массовый рынок выходит USB 3.0.
SuperSpeed быстрее High-Speed
USB Implementers Forum финализировал спецификации стандарта USB 3.0 в конце 2008 года. Как и можно было ожидать, новый стандарт увеличил пропускную способность, хотя прирост не такой значительный, как 40-кратное увеличение скорости при переходе от USB 1.1 на USB 2.0. В любом случае, 10-кратное повышение пропускной способности можно приветствовать. USB 3.0 поддерживает максимальную скорость передачи 5 Гбит/с. Пропускная способность почти в два раза превышает современный стандарт Serial ATA (3 Гбит/с с учётом передачи информации избыточности).
Каждый энтузиаст подтвердит, что интерфейс USB 2.0 является основным "узким местом" современных компьютеров и ноутбуков, поскольку его пиковая "чистая" пропускная способность составляет от 30 до 35 Мбайт/с. Но у современных 3,5" жёстких дисков для настольных ПК скорость передачи уже превысила 100 Мбайт/с (появляются и 2,5" модели для ноутбуков, приближающиеся к данному уровню). Скоростные твёрдотельные накопители успешно превзошли порог 200 Мбайт/с. А 5 Гбит/с (или 5120 Мбит/с) соответствует 640 Мбайт/с.
Мы не думаем, что в обозримом будущем жёсткие диски приблизятся к уровню 600 Мбайт/, но следующие поколения твёрдотельных накопителей могут превысить это число уже через несколько лет. Увеличение пропускной способности становится всё более важным, поскольку количество информации увеличивается, соответственно, растёт и время её резервирования. Чем быстрее работает хранилище, тем меньше будет время резервирования, тем проще будет сделать "окна" в расписании резервирования.
Цифровые видеокамеры сегодня могут записывать и хранить гигабайты видеоданных. Доля HD-видеокамер увеличивается, а им требуются более ёмкие и быстрые хранилища для записи большого количества данных. Если использовать USB 2.0, то на передачу нескольких десятков гигабайт видеоданных на компьютер для монтажа потребуется значительное время. USB Implementers Forum считает, что пропускная способность останется принципиально важной, и USB 3.0 будет достаточно для всех потребительских устройств на протяжении ближайших пяти лет.
Кодирование 8/10 бит
Чтобы гарантировать надёжную передачу данных интерфейс USB 3.0 использует кодирование 8/10 бит, знакомое нам, например, по Serial ATA. Один байт (8 бит) передаётся с помощью 10-битного кодирования, что улучшает надёжность передачи в ущерб пропускной способности. Поэтому переход с битов на байты осуществляется с соотношением 10:1 вместо 8:1.
* - кодирование 8/10 бит.
Режимы энергосбережения
Конечно, основной целью интерфейса USB 3.0 является повышение доступной пропускной способности, однако новый стандарт эффективно оптимизирует энергопотребление. Интерфейс USB 2.0 постоянно опрашивает доступность устройств, на что расходуется энергия. Напротив, у USB 3.0 есть четыре состояния подключения, названные U0-U3. Состояние подключения U0 соответствует активной передаче данных, а U3 погружает устройство в "сон".
Если подключение бездействует, то в состоянии U1 будут отключены возможности приёма и передачи данных. Состояние U2 идёт ещё на шаг дальше, отключая внутренние тактовые импульсы. Соответственно, подключённые устройства могут переходить в состояние U1 сразу же после завершения передачи данных, что, как предполагается, даст ощутимые преимущества по энергопотреблению, если сравнивать с USB 2.0.
Больший ток
Кроме разных состояний энергопотребления стандарт USB 3.0 отличается от USB 2.0 и более высоким поддерживаемым током. Если USB 2.0 предусматривал порог тока 500 мА, то в случае нового стандарта ограничение было сдвинуто до планки 900 мА. Ток при инициации соединения был увеличен с уровня 100 мА у USB 2.0 до 150 мА у USB 3.0. Оба параметра весьма важны для портативных жёстких дисков, которые обычно требуют чуть большие токи. Раньше проблему удавалось решить с помощью дополнительной вилки USB, получая питание от двух портов, но используя только один для передачи данных, пусть даже это нарушало спецификации USB 2.0.
Новые кабели
Перейдём к кабелям. USB 3.0 не использует волоконную оптику, поскольку она слишком дорога для массового рынка. Поэтому перед нами старый добрый медный кабель. Однако теперь у него будет девять, а не четыре провода. Передача данных осуществляется по четырём из пяти дополнительных проводов в дифференциальном режиме (SDP--Shielded Differential Pair). Одна пара проводов отвечает за приём информации, другая - за передачу. Принцип работы похож на Serial ATA, при этом устройства получают полную пропускную способность в обоих направлениях. Пятый провод - "земля".
Цветовое кодирование
Стандарт USB 3.0 обратно совместим с USB 2.0, то есть вилки кажутся такими же, как и обычные вилки типа A. Контакты USB 2.0 остались на прежнем месте, но в глубине разъёма теперь располагаются пять новых контактов. Это означает, что вам нужно полностью вставлять вилку USB 3.0 в порт USB 3.0, чтобы удостовериться в режиме работы USB 3.0, для которого требуются дополнительные контакты. Иначе вы получите скорость USB 2.0. USB Implementers Forum рекомендует производителям использовать цветовое кодирование Pantone 300C на внутренней части разъёма.
Ситуация получилась схожей и для USB-вилки типа B, хотя различия визуально более заметны. Вилку USB 3.0 можно определить по пяти дополнительным контактам.
Разъёмы мобильных устройств
У разъёмов для мобильных устройств изменения более заметны. Старый разъём Micro-B USB 2.0 имел ширину 6,86 мм, однако теперь ширина разъёма USB 3.0 Micro-B для мобильных телефонов, плееров и смартфонов увеличилась до 12,25 мм. Опять же, разъёмы были сделаны таким образом, чтобы обеспечить совместимость c USB 2.0.
Длина кабеля тоже изменилась. Стандарт USB 2.0 позволял использовать кабели с длиной до пяти метров, однако USB 3.0 поддерживает максимальную длину только три метра.
Концентраторы USB 3.0
Конечно, USB 3.0 потребует новых USB-концентраторов (хабов), позволяющих подключать несколько устройств через одно физическое соединение. Концентраторы USB 3.0 будут сложнее, чем устройства класса USB 2.0, поскольку им придётся включать в себя два концентратора: первый SuperSpeed для работы USB 3.0, второй - для поддержки USB 2.0. Пользователю всё будет прозрачно, поскольку все порты будут соединяться к обоим концентраторам. Впрочем, такой подход всё же не повышает максимальное количество устройств на порт USB, которое осталось 127.
Реализация двух таких концентраторов в одном устройстве наверняка негативно скажется на цене первого поколения хабов USB 3.0, но, как нам кажется, будущие поколения начнут использовать один унифицированный чип, который будет поддерживать стандарты обоих типов. Кроме того, нам следует отметить возможные проблемы совместимости со стандартом USB 1.1, поскольку устройства USB 3.0 не гарантируют совместимость со старым стандартом на 12 Мбит/с. Поэтому концентраторы USB 3.0 не будут работать со старыми контроллерами USB 1.1.
Появление на рынке к 2010 году
Спецификации уже утверждены, но пройдёт ещё несколько месяцев, прежде чем на рынок выйдут устройства USB 3.0 в сколько-нибудь заметных количествах. USB 3.0 Promoter Group ожидает, что потребительские продукты USB 3.0 будут доступны к 2010 году - на год позже, чем предполагалось раньше. Многие компании будут разрабатывать продукты USB 3.0 оставшуюся часть года, но, как нам кажется, контроллеры должны появиться довольно скоро.
Microsoft уже объявила, что компания не будет поддерживать USB 3.0 в "родном" режиме после выхода Windows 7. Время между финализацией спецификаций USB 3.0 и завершением Windows 7 было слишком коротким, чтобы добавить поддержку в Windows 7. Впрочем, Microsoft определённо добавит поддержку USB 3.0 через обновления. Но пока не известно, будет ли доступна поддержка USB 3.0 для пользователей операционных систем Windows XP или Windows Vista, чтобы и они смогли выиграть от технологии SuperSpeed.
Задержка также повлияла на разработку продуктов и других производителей, таких как Intel. Изначально ходили слухи, что чипсет Ibex Peak (P55) будет поддерживать USB 3.0, но этого не случилось. Пользователям придётся ждать платформы Intel для 2010 года, чтобы получить встроенную поддержку USB 3.0.
Раньше, когда принятая у Intel стратегия «тик-так» не давала сбоев, а AMD старалась не сдавать своих позиций на рынке настольных процессоров, весна традиционно оказывалась периодом обновления не только для всей живой природы, но и для десктопных платформ. Совершенно неудивительно, что в этих условиях демонстрация новых продуктов на весенних отраслевых выставках прочно вошла в привычку у производителей материнских плат. Но в этом году давняя традиция грозила срывом: никаких новых наборов системной логики в ближайшее время не ожидается, и, казалось бы, производителям плат этой весной должно быть нечем порадовать своих поклонников. Однако прошедшая на прошлой неделе выставка CeBIT показала, что разработчики всё-таки нашли выход из положения, и этим выходом стал новый интерфейс USB 3.1.
Хотя никаких новых процессорных разъемов и чипсетов в ближайшей перспективе не ожидается, многие производители плат решили дополнить имеющуюся у них линейку продукции новыми моделями с поддержкой портов USB 3.1. Реализация таких портов не требует серьёзных инженерных затрат, зато позволяет увеличить привлекательность материнских плат путём расширения функциональности и добавления совместимости с внешними устройствами нового поколения. К настоящему моменту платы с новыми портами уже появились в ассортименте компаний ASUS, ASRock и MSI, и, очевидно, остальные производители плат присоединятся к «клубу USB 3.1» в самое ближайшее время.
А раз так, то самое время посмотреть, что же может дать новый интерфейс с практической точки зрения. Пока устройств с поддержкой USB 3.1 в продаже нет, но компания ASUS предоставила в наше распоряжение комплект оборудования, включающий не только пару плат с поддержкой USB 3.1, но и внешний USB 3.1-накопитель. Используя всю эту совокупность устройств, мы получили возможность провести подробное тестирование нового интерфейса.
⇡ Стандарт USB 3.1: что нового
Введённый в обиход ещё в 2009 году стандарт USB 3.0 (также известный как SuperSpeed USB) десятикратно повысил скорость передачи данных по сравнению с USB 2.0 (Hi-Speed USB) и получил теоретическую пропускную способность на уровне 5 Гбит/с. Тогда казалось, что такого впечатляющего прироста скорости должно хватить очень надолго. Но увеличение объёмов передаваемых данных и не думало замедляться, поэтому дальнейшее развитие интерфейса на этом не остановилось, и теперь ему на смену приходит новая версия - USB 3.1 (получившая маркетинговое название SuperSpeed+ USB). Она способна обеспечить очередное, теперь уже двукратное, увеличение полосы пропускания - до 10 Гбит/с. С практической точки зрения это означает, что вместо современных USB 3.0-устройств, реальная скорость передачи данных от которых составляет в лучшем случае 400-450 Мбайт/с, теперь смогут получить распространение их последователи с интерфейсом USB 3.1, которые будут способны отдавать и получать данные как минимум вдвое быстрее.
|
Теоретическая пропускная способность |
||||
|
Кодирование |
8/10-бит |
|||
|
Теоретическая скорость передачи данных |
1,2 Мбайт/с |
48 Мбайт/с |
625 Мбайт/с |
1250 Мбайт/с |
Двукратное расширение полосы пропускания - не единственное преимущество нового стандарта USB 3.1. В дополнение к этому USB 3.1 использует и более эффективное кодирование данных, позаимствованное из протокола PCI Express 3.0. Если USB 3.0 предполагал кодирование по схеме 8/10-бит (к каждым восьми битам полезных данных добавляется два бита контрольной суммы), то USB 3.1 переходит на более совершенную схему кодирования 128/132 бит с исправлением ошибок. Иными словами, в то время как предыдущая версия протокола расходовала 20 % своей полосы пропускания на передачу служебной информации, теперь накладные расходы снижаются до менее чем 4 %. Причём новый алгоритм расчёта контрольных сумм позволяет исправлять однобитовые искажения в 128-битном пакете без необходимости его повторной передачи. В результате интерфейс USB 3.1 на практике способен обеспечивать полезную пропускную способность, превосходящую скорость USB 3.0 даже более чем вдвое. Путём простого арифметического подсчёта несложно получить, что скорость передачи полезных данных по USB 3.1 может достигать величин более 1,2 Гбайт/с. Однако это - лишь теория, и из этого числа необходимо вычесть издержки драйвера, добавки, возникающие при формировании пакетов, неэффективность микропрограммного обеспечения и прочее. А значит, в итоге мы вполне можем ожидать практического максимума скорости где-то в районе 1 Гбайт/с, что выразится в уменьшении времени передачи больших объёмов данных по сравнению с USB 3.0 примерно в 2,4-2,5 раза.
В новый стандарт заложены и другие усовершенствования, уже не касающиеся скорости. Например, электрическая реализация портов при использовании особых разъёмов и специальной схемы подключения предполагает их способность отдавать до 100 Вт мощности. Это значит, что порты USB 3.1 в некоторых случаях будет допустимо использовать не только для питания переносных устройств хранения данных и для зарядки смартфонов и планшетов, но и даже для подпитки энергией, например, полноценных ноутбуков. В дополнение к этому выполненные в соответствии с новым стандартом USB-кабели получили поддержку специального «альтернативного режима», который позволяет передавать аудио и видео по протоколу DisplayPort.
Немалым достоинством стандарта USB 3.1 выступает его обратная совместимость. Это значит, что порты USB 3.1 способны работать в режимах USB 1.x, 2.0 и 3.0. То есть как старые устройства можно подключать к новым портам, так и новые устройства без каких-либо ограничений смогут работать в старых системах.
Впрочем, всё-таки существует один нюанс, который может несколько ограничить совместимость устройств и портов USB 3.1 . Дело в том, что новая версия стандарта вводит в употребление ещё один тип разъёма - так называемый USB тип C. Это значит, что появляется дополнительный, независимый вариант портов, который не имеет механической совместимости ни с какими другими разъёмами.
Но даже несмотря на это, разъёмы USB типа C имеют сразу несколько преимуществ по сравнению с остальными реализациями. Самое главное — их можно беспрепятственно переворачивать на 180 градусов: они не имеют верха и низа и их стороны равноправны. Таким образом, вероятность правильно воткнуть штекер в порт увеличивается вдвое - это всегда можно будет сделать с первого раза. Кроме того, новый коннектор имеет сравнительно скромные габариты - он немного похож своими размерами на micro-USB тип B, обычно используемый в смартфонах, а значит, внедрение портов USB типа C может стать повсеместной тенденцией и со временем они станут негласным стандартом для портов USB, которыми будут оснащаться любые устройства.
⇡ USB 3.1 в исполнении ASUS
Компания ASUS смогла начать внедрение USB 3.1 на своих материнских платах одной из первых. Это неудивительно, так как наибольших успехов в разработке необходимых контроллеров достигла компания ASMedia, состоящая с ASUS в тесных партнёрских отношениях. В результате сегодня ASUS может предложить сразу два различающихся варианта реализации портов USB 3.1 - непосредственно на плате или через дочернюю PCIe-карту. Полный список моделей материнских плат, в которых появилась поддержка новых портов, выглядит следующим образом:
- Rampage V Extreme/U3.1;
- X99-Deluxe/U3.1;
- X99-Pro/USB3.1;
- X99-A/USB3.1;
- X99-E WS/USB3.1;
- Z97-Deluxe/USB3.1;
- Z97-Pro(Wi-Fi ac)/USB3.1;
- Z97-A/USB3.1;
- Z97-E/USB3.1;
- Z97-K/USB3.1;
- Sabertooth Z97 Mark 1/USB3.1;
- B85M-G Plus/USB3.1;
- B85-Plus/USB3.1.
Те платы, которые имеют в своём названии маркировку USB3.1, оборудуются двумя портами USB 3.1, выведенными на заднюю панель. Модели же с суффиксом U3.1 комплектуются дополнительной PCIe x2-картой с двумя такими портами.
Обратите внимание, в приведённом списке фигурируют лишь платы для процессоров Intel, и в нём почти нет плат серии ROG. Однако это не значит, что у приверженцев таких решений нет шансов заполучить в свою систему новомодные порты USB. Попутно ASUS готова предложить и отдельную PCIe x2-карту расширения с двумя портами USB 3.1, которую можно будет приобрести независимо от материнской платы.
Нам же на тестирование достались две материнские платы: ASUS X99-A/USB3.1 и ASUS Z97-A/USB3.1.
|
|
|
Хотя они и имеют между собой коренные различия, так как поддерживают процессоры разного класса (LGA2011-3 и LGA1150), принципы реализации USB 3.1 на этих платах оказались совершенно одинаковыми. Обновлённые версии материнских плат почти полностью повторяют дизайн предшественниц — ASUS X99-A и ASUS Z97-A , — а изменения кроются лишь в появлении на них дополнительного чипа ASMedia ASM1142, который представляет собой двухпортовый контроллер USB 3.1, подключаемый либо к одной линии PCIe 3.0, либо к двум линиям PCIe 2.0. На обеих платах реализован второй вариант, то есть контроллер USB 3.1 в реализации ASUS использует чипсетные линии PCI Express, разделяемые с одним из имеющихся на плате слотов PCI Express 2.0 через мультиплексор. А это значит, что выбран далеко не самый быстрый вариант: на контроллер, реализующий два порта USB 3.1 с максимальной пропускной способностью 1,25 Гбайт/с, приходит шина с реальной полосой пропускания менее 1 Гбайт/с, да ещё и не напрямую, а через промежуточные узлы. Впрочем, на данный момент этого должно хватать: скоростные возможности USB 3.1 по современным меркам явно избыточны.
Сами порты USB 3.1 выведены на платах ASUS на заднюю панель в виде традиционных разъёмов типа A. Для их визуального выделения используется видоизменённая цветовая схема: в то время как порты USB 3.0 имеют сердцевину синего цвета, у USB 3.1 она бирюзовая.
|
|
|
Таким образом, нетрудно заметить, что на ASUS X99-A/USB3.1 порты USB 3.1 заняли место пары портов USB 3.0, которые на прошлой версии этой платы были реализованы дополнительным контроллером ASMedia, а на Z97-A/USB3.1 разъёмы USB 3.1 заменили пару чипсетных портов USB 2.0. В части же остальных характеристик между X99-A и Z97-A и их преемницами X99-A/USB3.1 и Z97-A/USB3.1 никаких различий нет.
Как видите, ASUS пока воздержалась от добавления на свои платы нового USB-разъёма типа C. И это касается не только рассматриваемой пары материнок, но и всей линейки USB 3.1-продуктов. Инженеры решили, что на данном этапе для пользователей важнее совместимость. Устройства, использующие интерфейс USB 3.1, только-только начинают свой жизненный путь, а порты USB 3.1 типа A, которые устанавливаются на платы, без каких-либо ограничений работают со всем старым USB 1.x/2.0/3.0-оборудованием по стандартным кабелям.
Учитывая отсутствие на рынке внешних устройств с новым интерфейсом, компания ASUS предоставила нам не только платы, но и инженерный образец собственного внешнего USB 3.1-контейнера. Однако это - не пример перспективного продукта, а лишь экспериментальный образец, который никогда не будет воспроизводиться серийно.
Устройство собрано во внешнем корпусе для 2,5-дюймовых накопителей Lian Li EX-M2. При этом внутри контейнера находится не обычный SSD, а плата, объединяющая два mSATA-накопителя в RAID-массив. Основывается она на контроллере ASMedia ASM1352R, как раз предназначенном для подключения к интерфейсу USB 3.1 одного или нескольких SATA-накопителей. Поскольку данный чип представляет собой вполне стандартное и общедоступное решение, можно ожидать, что агрегаты, подобные нашему экспериментальному тестовому устройству ASUS, через некоторое время смогут предложить другие производители, традиционно занимающиеся компьютерной периферией.
В варианте же, предоставленном ASUS, в RAID-массив уровня 0 было объединено два mSATA-накопителя Samsung SSD 840 EVO ёмкостью по 250 Гбайт каждый. Благодаря этому полученный 500-гигабайтный массив обладает возможностью выдавать при последовательных операциях скорости, существенно превышающие пропускную способность интерфейса SATA 6 Гбит/с. В частности, по утверждению инженеров ASUS, предельные пиковые результаты устройства при подключении через интерфейс USB 3.1 могут достигать величины 860 Мбайт/с.
Внешний накопитель ASUS для своей работы требует подсоединения сразу двух USB-кабелей. Через старомодный разъём micro-B USB на него подаётся питание, а современный разъём типа C служит для передачи данных. Кроме того, по соседству с разъёмами располагается технологическая перемычка и три диагностических светодиода. Отметим, что одновременное использование для подключения контейнера к ПК сразу двух USB-разъёмов в данном случае избыточно, и серийные продукты наверняка смогут обходиться одним разъёмом, например типа C, на который допускается вешать электрическую нагрузку мощностью до 15 Вт.
⇡ Технология ASUS USB 3.1 Boost
Говоря о стандарте USB 3.1 и о росте скорости этого интерфейса, нельзя не упомянуть и о том, что инженеры компании ASUS проделали дополнительную работу и активировали в стандартном протоколе передачи данных некоторые по умолчанию отключенные оптимизации - режимы Turbo и UASP. Они были доступны на платах ASUS и для USB 3.0, но теперь их адаптировали для нового стандарта, что должно позволить достичь более высокой скорости передачи данных по интерфейсу USB. Конечно, максимальная теоретическая пропускная способность при этом не превышается, однако включение технологии USB 3.1 Boost использует возможности интерфейса более эффективно и дополнительно приближает реальные скорости к теоретическому максимуму.
В стандартном режиме передачи данных BOT (Bulk-only transport), который остался неизменным со времён первых версий USB и используется по умолчанию, информация и команды передаются через интерфейс последовательно, причём никакая параллельная обработка при этом не поддерживается, все команды обрабатываются по одной за раз. Очевидно, что при такой схеме производительность интерфейса оказывается напрямую связанной с размером транзакций. В частности, переход на более крупные пакеты снижает трафик, приходящийся на долю команд и служебной информации, и увеличивает скорость при последовательной передаче данных, то есть при обмене большими файлами. Однако у увеличения размера транзакций есть и обратная сторона: производительность при передаче мелких порций информации, размер которых меньше объёма транзакции, замедляется. Поэтому инженеры ASUS в своём режиме Turbo, суть которого заключается в оптимизации размеров транзакций BOT-протокола, применили комбинированный подход. В новой версии этого режима, которая была введена именно для USB 3.1, не просто увеличивается размер транзакций. Для того чтобы исключить возможные падения производительности, теперь добавлено ещё и кеширование, которое должно минимизировать случаи передачи небольших порций данных.
Более того, в дополнение к обновлённому Turbo-режиму инженеры ASUS добавили и включение нового протокола UASP (USB Attached SCSI Protocol), который появился в стандарте USB 3.0. Он предполагает использование наборов команд SCSI поверх USB-транспорта. Принципиальное отличие UASP заключается в его многопоточности и способности обрабатывать по несколько команд одновременно, что снижает время ожидания и поднимает скорость передачи за счёт увеличения полезной загрузки интерфейса. UASP предусматривает выделение четырёх независимых каналов, разделяющих обмен данными, командами и статусом по разным конвейерам. Фактически UASP добавляет многозадачность и возможность перестановки команд в очереди (аналог NCQ) для USB, однако для работы этого протокола требуется специальная поддержка как со стороны хоста, так и со стороны клиента. К сожалению, UASP поддерживали далеко не все устройства и контроллеры USB 3.0, однако с вводом в употребление стандарта USB 3.1 ситуация, вероятно, изменится к лучшему, и эффективность этого параллельного протокола смогут ощутить все пользователи без исключения.
На платах ASUS активация режимов UASP и Turbo выполняется через входящую в пакет AI Suite III специализированную утилиту ASUS USB 3.1 Boost.
Эта утилита проверяет совместимость портов и подключенных устройств и вносит необходимые настройки в параметры USB-драйвера.
Вам приходилось встречать человека, который с восторгом говорил: «В моем смартфоне есть Type-C»?
Дебаты о современности и пользе нового интерфейса ведутся достаточно долго. Одни считают его будущим, другие - утопией. Вся беда в том, что обе стороны имеют весомые доказательства своей правоты. Чтобы разобраться в ситуации, необходимо всесторонне изучить вопрос.
Развитие
Не все помнят первый разъем USB Type-A, который по сей день используется в новейших компьютерах, ноутбуках и планшетах. В далеких 90-х годах он имел такую же физическую форму, но другой стандарт - USB 1.1. Если говорить более подробно, были ограничения по скорости передачи данных.
В 2001 году был разработан стандарт 2.0, который является самым распространенным на сегодняшний день. Он обеспечил скорость передачи данных до 480 Мбит/с. В этот момент началась эпоха создания универсального и скоростного разъема для подключения.
Первым общепринятым разъемом, получившим большую популярность и распространение, стал Type-B Mini. Он успешно применяется в телефонах, фотоаппаратах, видеокамерах и позволяет подключить устройства к компьютеру. Однако не стоит считать это большим прорывом, так изменилась только форма, стандарт остался прежним - USB 2.0. Другими словами, скорость передачи не увеличилась.
Стремление минимизировать габариты гаджетов привело к созданию нового Type-B Micro. Он продолжает оставаться главным героем подавляющего количества современной техники, но не может предложить пользователям больших преимуществ.
Настоящим прорывом стала спецификация USB 3.0, которая кардинально поменяла взгляд на многие вещи. Новый интерфейс позволил увеличить скорость передачи данных до 5 Гбит/с. Изменения коснулись и внутреннего строения. В новом 3.0 представлена 9-контактная группа (в 2.0 было всего 4 контакта).
Последним шагом на пути к появлению Type-C стало принятие стандарта 3.1, который остается самым быстрым и эффективным в наши дни. Пользователи получили возможность передавать данные со скоростью до 10 Гбит/с. Новый стандарт также позволяет передавать заряд мощностью в 100 Вт.
Стандарт состоит из 24 пинов: два ряда по 12 штук. 8 пинов интерфейса USB 3.1 применяются для обмена данными с высокой скоростью. Пины B8 и A8 (SUB1 и 2) используются для передачи аналоговых сигналов в наушники (правый и левый), A5 и B5 (СС1 и 2) необходимы для выбора режима питания. Также есть выводы земли (GND) и питания (V+).
Преимущества Type-C
Он не так уж и необходим, а просто является очередной физической модификацией, получившей поддержку USB 3.1. Но не стоит спешить с выводами, так как есть целый ряд преимуществ, которые предлагает новый разъем:
- Безопасность . Разъем является двусторонним, т.е. можно подключать кабель в любом положении. Это обеспечивает полную безопасность и сохранность гаджета от поломок, которые сопровождаются загнутыми или сломанными контактами.
- Универсальность . Обеспечена полная совместимость со всеми стандартами старого поколения, начиная с USB 1.1.
- Независимость . Type-C, поддерживающий USB 3.1, может обеспечивать подключаемые устройства питанием до 100 Вт. Проще говоря, при подключении идет не просто полноценное энергоснабжение, но и подзарядка аккумуляторов других гаджетов, как от « ».
- Компактность . Разъем имеет очень маленькие габариты, поэтому активно используется в производстве современных и планшетов.
Недостатки
С технической точки зрения USB Type-C практически совершенен. Так почему он до сих пор не стал самым популярным? Почему производители не спешат оснастить им свою технику? Для технического оснащения нет никаких препятствий, однако есть весомые причины, которые тормозят этот процесс.
В первую очередь, он имеет уникальную физическую структуру, поэтому для подключения большинства гаджетов необходимы кабели-переходники, всевозможные разветвители и адаптеры. Если подключаемое устройство не поддерживает USB 3.1, такое подключение просто теряет смысл, так как не будет обеспечена максимальная скорость передачи данных и поддержка питания.
Большинство выпущенной компьютерной, мобильной, аудио- и видеотехники оснащено Type-A, Type-B Mini/Micro, которые не имеют поддержки USB 3.1 или даже 3.0. Массовый переход на USB Type-C снизит спрос на существующие товары, у которых он отсутствует. Независимо от желаний и надежд пользователей, производители осознанно отодвигают эффективную технологию и тормозят ее распространение.
Во-вторых, даже при наличии в двух подключаемых устройствах Type-C получение всех преимуществ может быть недоступно. Это связанно с несовершенной технологией обработки и передачи информации определенных категорий устройств. Например, можно синхронизировать смартфон и персональный компьютер/ноутбук через Type-C. Однако передача данных в обоих направлениях будет ограничена, так как максимальную скорость не сможет обеспечить винчестер.
Да, новая технология доступна, она используется, но до полного перехода пока далеко. Нужно понимать, что в случае полного перехода на USB Type-C придется отправить на утилизацию всю устаревшую технику.
