10 ting du bør vite om USB 2.0 og 3.0

USB 3.0 har blitt etterlengtet - og nå er den endelig her. På en måte. Finn ut om tilgjengeligheten, spesifikasjonene, fordelene og begrensningene.


USB 3.0 er her! Etter lange forsinkelser og mye anerkjent promotering av den nye spesifikasjonen, er USB 3.0 nå endelig tilgjengelig, eller snart vil det være på noen nye ASUS- og Gigabyte-hovedkort. ASUS har også kunngjort et tillegg PCIe x4-kort med USB 3.0-støtte, selv om det bare er kompatibelt med P55-serien av hovedkort etter en BIOS-oppgradering. Dane-Elec har annonsert en familie med eksterne SuperSpeed ​​SSD-stasjoner og tilleggskort, men du må betale en heftig premie for den ekstra ytelsen.

Det er imidlertid noen dårlige nyheter: Intel har kunngjort at det ikke vil ta med USB 3.0 i brikkesettene før 2011. AMD støtter kanskje ikke USB 3.0 før i 2011 heller. Det betyr at det ikke er sannsynlig at USB 3.0 går mainstream før da.

Nåværende versjoner av Windows støtter ikke USB 3.0, men det forventes støtte for Windows Vista og Windows 7 på et senere tidspunkt via en oppdatering eller servicepakke. Linux-kjernen støtter USB 3.0 fra versjon 2.6.31.

Nå som USB endelig har kommet, om enn knapt, er dette et godt tidspunkt å sammenligne de tidligere USB-spesifikasjonene med USB 3.0.

Merk: Jeg har lagt stor vekt på å bekrefte nøyaktigheten av denne informasjonen, men USB er sammensatt. Hvis du finner en feil i dokumentasjonen eller har tilleggsinformasjon, vennligst legg den ut i forumet. Eksemplene i dette dokumentet bruker alle Windows 7.

Denne artikkelen er også tilgjengelig som PDF-nedlasting.

1: USB-utgivelsesdatoer

USB (universal seriell buss) ble utviklet som et alternativ til seriell og parallell dataoverføringsprotokoller. USB 1.0 ble introdusert i januar 1996. Som du ser i tabell A, har det gått lenge siden USB 2.0-spesifikasjonen ble utgitt.

Tabell A

2: Endringer i USB 3.0

USB 3.0 er en av de mest forventede endringene på PCen på mange år. Her er et sammendrag av de viktigste endringene:

  • SuperSpeed ​​- Ny høyere signalrate på 5 Gbps (625 MB / sek)
  • Dobbeltbussarkitektur - Lavhastighets-, fullhastighets- og høyhastighetsbuss pluss SuperSpeed-buss
  • Asynkron i stedet for pollet trafikkflyt
  • Dobbelt-simplex samtidig toveis datastrøm for SuperSpeed ​​i stedet for halv-dupleks ensrettet dataflyt
  • Støtte for streaming
  • Rask synkronisering - N-Go-teknologi
  • Støtte for høyere kraft
  • Bedre strømstyring

3: Lavhastighets-, fullhastighets-, høyhastighets- og SuperSpeed-forvirring

Det er fire forskjellige datahastigheter - for ikke å forveksle med de fire USB-spesifikasjonene. Hver nye større USB-spesifikasjon introduserte en ny datahastighet. Tabell B viser USB-datahastighetstyper støttet av de fire USB-spesifikasjonene. Hver nye USB-spesifikasjon er bakoverkompatibel.

Tabell B

Tabell C viser maksimale datahastigheter for de fire datahastighetstypene.

Tabell C

USB 2.0 betyr ikke alltid høyhastighet. Dette er vanligvis, men ikke alltid, tilfelle. En enhet merket USB 2.0 kan fungere på full hastighet i stedet for høyhastighets.

Vil denne forvirrende merkingen finnes for USB 3.0? USB 3.0-spesifikasjonen støtter de tre gamle hastighetene i tillegg til SuperSpeed. Dette oppnås ved å referere til, ikke erstatte, USB 2.0-spesifikasjonen. Lavhastighets-, fullhastighets- og høyhastighetsenheter er USB 2.0-kompatible, men ikke USB 3.0-kompatible, så en USB-høyhastighetsenhet skal ikke merkes som en USB 3.0-enhet. USB Implementers Forum (USB-IF) har utviklet logoer for hver av de fire datahastighetene. Se etter disse logoene når du kjøper en USB-enhet.

Du kan bestemme om USB 2.0-enheten din er en høyhastighetsenhet i Windows Enhetsbehandling ( figur A ), selv om det ikke er en grei øvelse. Du må sannsynligvis prøve mer enn en USB Root Hub før du finner enheten du leter etter.

Figur A

Åpne Enhetsbehandler og utvid Universal Serial Bus-kontrollere. Åpne Egenskapsvinduet for en USB Root Hub. Tips: Start nederst på USB Root Hub.

Deretter klikker du på Power-fanen ( figur B ). Hvis enheten er festet til denne huben, vil den vises i delen Tilknyttede enheter. I dette eksemplet har jeg festet en flash-stasjon, og den vises som en USB-masselagringsenhet. Merk at denne Root Hub har seks porter tilgjengelig - en av dem som brukes av USB Mass Storage Device.

Figur B

Til slutt klikker du på fanen Avansert for å se USB-hastigheten ( figur C ). På systemet mitt fungerer de seks beste USB Root Hub-ene med lav hastighet og fullhastighet, og de to nederste opererer hver med høyhastighet.

Figur C

4: Faktisk datamengde

Faktisk datagjennomstrømning er vanligvis mye mindre enn den maksimale annonserte USB-spesifikasjonen og er en funksjon av mange variabler, inkludert overhead. Faktisk gjennomstrømning i praksis er vanligvis opptil 35 - 40 MB / sek for USB 2.0 og kan overstige 400 MB / sek for USB 3.0. NEC demonstrerte nylig sin nye USB 3.0-kontroller som overførte 500MB på 4, 4 sekunder eller "bare" 113, 6 MB / sek. Symwave og MCCI hevder å ha demonstrert over 270 MB / sek dataregulering på Intel Developer Forum i september 2009.

Hovedpoeng: Ikke forvent at faktiske SuperSpeed-datahastigheter nærmer seg 400MB / sek når som helst.

Jeg har en USB-flash-enhet som kan lese på 26MB / sek og skrive på 6, 6 MB / sek, og er typisk for tilgjengelige flash-stasjoner fra slutten av 2009. Disse datahastighetene er innenfor den faktiske High-Speed ​​datahastigheten. Men raskere USB 3.0-flash-stasjoner er på vei som kan dra nytte av SuperSpeed-datahastigheten.

De fleste harddiskstasjoner kan overføre data raskere enn 40MB / sek. USB 3.0 vil bli ønsket velkommen av de som liker å sikkerhetskopiere data til en ekstern harddisk eller SSD-stasjon, eller som har en USB-enhet som overfører store datamengder.

5: Kabling og maksimal kabellengde

I løpet av mine dager hos Hughes Aircraft Company var jeg alltid på utkikk etter måter å spare penger på. Jeg foreslo at min veileder, som satt i neste kube, skulle dele en laserskriver med meg. Men utskrift over den lange parallelle kabelen førte til at tegn ble skrevet ut med mellomrom som søppel som er så kjent når tap av data eller korrupsjon oppstår. USB-kabler har en lignende begrensning. Men i motsetning til mitt parallelle kabelproblem, er det en løsning.

Tabell D viser maksimal kabel og totale lengder.

Tabell D

* USB 3.0-spesifikasjonen har ikke detaljer om maksimal kabellengde, men 3.0 meter eller 9, 8 fot er anbefalt.

Totalt seks kabler kan spennes sammen ved hjelp av fem nav for å oppnå maksimal total lengde. I praksis teller kabelen til USB-enheten som en av de seks kablene, noe som reduserer den maksimale totale lengden.

Hvis USB 2.0-metersgrensen ikke er lang nok til dine behov, kan du kjøpe en eller flere USB-huber eller spesialkabler. Det er to typer nav: drevet og uten strøm. Enheter med høyere trekkraft kan kreve et drevet nav.

Lengre totale lengder kan realiseres ved bruk av repeaterforlengerkabler og CAT5-forlengere for USB 1.0, 1.1 og 2.0. Det er også en spesiell klasse USB 3.0-kabler som inneholder kretsløp for å oppnå en lengde på seks meter. USB-IF-nettstedet anbefaler en USB-bro for å oppnå lengder over 30 meter.

USB 2.0-spesifikasjonen for en fullhastighets- / høyhastighets-kabel krever fire ledninger, to for data og to for strøm, og et flettet ytre skjold.

USB 3.0-spesifikasjonen krever totalt 10 ledninger pluss et flettet ytre skjold. To ledninger brukes til strøm. Et enkelt uskjermet vridd par (UTP) brukes til høyhastighets og lavere dataoverføring og gir mulighet for bakoverkompatibilitet.

To skjermede differensialpar (SDP) er lagt til. Hver SDP inneholder tre ledninger, to for signaloverføring og en tappetråd. De to SDPene brukes til å overføre SuperSpeed-data, noe som gir mulighet for samtidig toveis datastrøm.

Se forfatterens merknader på slutten av artikkelen for en henvisning til et tverrsnittsdiagram over USB 3.0-kabler.

6: Kraft

En av de mest betydningsfulle nyvinningene innen USB over serie- og parallellprotokoller er tilleggskraft til spesifikasjonen. Koble til en USB-enhet, og den kan drives fra vertsdatamaskinen.

For å finne strømkravene til USB-enheter, åpne Device Manager, utvide Universal Serial Bus-kontrollere, høyreklikk på Generisk USB Hub som i dette eksemplet eller USB Root Hub (Figur B), velg Egenskaper og klikk på kategorien Strøm, som vist i figur D.

Figur D

Mer strøm er lagt til i USB 3.0-spesifikasjonen for strømmenes sultne enheter. Tabell E viser maksimal strømstyrke per havn i milliamp.

Tabell E

Det er fire grunnleggende strømtilstander for å imøtekomme en rekke enheter og enhetstilstander. For informasjon om USB-huber og strøm, kan du lese Greg Shultzs artikkel Forstå og utnytte USB-topologi i Windows XP.

Merk: USB 3.0-spesifikasjonen beskriver flere strømtilstander, inkludert inaktivitet og søvn.

7: Begrensninger

Vi har allerede diskutert noen av USB-begrensningene:

  • Maksimale datahastigheter
  • Faktisk datamengde
  • Kabellengde og total lengde
  • Makt

Det er flere andre begrensninger du bør vite om.

Selv om du sannsynligvis aldri vil finne det noe problem, er det en 127 enhetsbegrensning per kontroller .

Hver USB 2.0 Enhanced Host Controller Interface (EHCI) vertskontroller har en total båndbreddebegrensning på 60 MB / sek, og båndbredden deles av alle tilkoblede USB-enheter med høy hastighet. Hvis for eksempel to høyhastighetsenheter som et digitalt videokamera og en ekstern harddisk er i bruk samtidig, kan den siste høyhastighetsenheten som er koblet til fungere med en lavere datahastighet, eller en USB-kontroller båndbredde Overskredet feil skje. Hvis du har to EHCI-vertskontrollere på systemet ditt, kan det hende du kan løse båndbreddefeilen ved å flytte en av høyhastighetsenhetene til en annen USB-port. Wikipedia har en liste over I / O-kontrollhubber med to eller flere EHCI-vertskontrollere.

Vil du vite hvor mye båndbredde som er tildelt for hver USB-enhet i Windows? I henhold til denne MSDN-artikkelen , kan du sjekke Enhetsbehandling hvis du bruker Vista eller nyere:

"Fra Windows Vista kan brukere se hvor mye båndbredde en USB-kontroller har tildelt ved å sjekke kontrollerens egenskaper i Enhetsbehandler. Velg kontrollerens egenskaper og se deretter under fanen Avansert. Denne lesingen indikerer ikke hvor mye båndbredde USB-huber har tildelt for oversettelse av transaksjoner.

"Enhetsbehandlingsfunksjonen som rapporterer båndbreddebruken til en USB-kontroller, fungerer ikke ordentlig i Windows XP."

Figur E viser at tre USB-enheter har blitt tildelt 4% av den tilgjengelige båndbredden for denne Universal Host Controller. Fujifilm FinePix S700 digitale kamera er en USB full-speed enhet og er derfor oppført under en av Universal Host Controllers og ikke en av Enhanced Host Controllers. USB-spesifikasjonen definerer fire dataoverføringstyper: Kontroll, avbryt, isokron og bulk. Den 10% system reserverte verdien som vises her, brukes til overføring av kontroll og bulk data og kan ikke endres.

Figur E

Under oppstart av systemet og når en USB-enhet er koblet til, oppstår en prosess som kalles enumeration. Enheten gjenkjennes, hastigheten identifiseres og en unik adresse tilordnes. For enheter som bruker dataoverføringstypene Interrupt eller Isochronous, etterspørres en bestemt mengde av gjenværende tilgjengelig båndbredde, og garanterer dermed at båndbredden vil være tilgjengelig. Hvis båndbredden er tilgjengelig, blir den tildelt, og enhetsbeskrivelsen og reservert båndbredde vises på kategorien Avansert.

Merk: Ikke bry deg om å se etter båndbredden som brukes av en masselagringsenhet som en flash-stasjon. Denne klassen USB-enheter bruker vanligvis bulk dataoverføringstypen og er ikke oppført i kategorien Avansert.

I tillegg til hvilken som helst av systemreserverte båndbredder som kan være tilgjengelige, kan enheter som bruker bulk dataoverføringsmodus bruke den gjenværende ikke-reserverte båndbredden. Kolonnenoverskriften for båndbredde brukt er misvisende. Båndbredden er allokert / reservert, men kan ikke brukes.

Som du ser i figur F, støtter ICH9R Southbridge seks Universal Host Controller Interface (UHCI) vertskontrollere og to Enhanced Host Controller Interface (EHCI) vertskontrollere. Antall UHCI- og EHCI-vertskontrollere kan være forskjellige på systemet ditt. ICH9R støtter totalt 12 USB-porter. De seks Universal Host Controllers opererer med lav hastighet og full hastighet og deler hver sin båndbredde med to USB-porter. De to USB2 Enhanced Host Controllers opererer med høy hastighet og deler hver båndbredde med seks USB-porter. Fanen Avansert viser at 20% av båndbredden er reservert av hver Enhanced Host Controller for kontroll og bulk dataoverføring.

Figur F

Merk: Det er en annen vertskontrollertype, ikke vist, kalt USB Open Host Controller Interface (OHCI) som støtter lavhastighets- og fullhastighetsenheter. Navnet på den nye Intel SuperSpeed-vertskontroller-spesifikasjonen er Extensible Host Controller Interface (xHCI).

8: Koblings- og mottakertyper

Det finnes en rekke USB 3.0-kontakter og stikkontakter:

  • Standard-A-kontakt og stikkontakt
  • Standard-B-kontakt og stikkontakt
  • Powered-B-kontakt og stikkontakt (nytt i USB 3.0)
  • Micro-AB-stikkontakt
  • Micro-A-kontakt
  • Micro-B-kontakt og stikkontakt
Matrisen i tabell F viser hvilke typer USB 2.0- og USB 3.0-kontakter som fungerer med USB 2.0- og USB 3.0-kontakter. Merk at i henhold til USB 3.0-spesifikasjonen Tabell 5.1, er den eneste USB 3.0-kontakten som vil fungere i en USB 2.0-kontakt, Standard-A-kontakten.

Tabell F

Et nytt flerlagssystem er utviklet for de ekstra pinnene som trengs for USB 3.0. Standard-A-kontakten er litt lengre og beholderen litt dypere for å imøtekomme den nye designen. Fem pinner er lagt til Standard-A-kontakten og -kontakten spesielt for SuperSpeed-overføring og mottak av data og bakken.

USB 3.0-spesifikasjonen anbefaler å bruke et blått fargeskjema for USB 3.0 Standard-A-kontakter og stikkontakter for å skille dem fra USB 2.0 Standard-A-kontakter og stikkontakter.

USB 3.0-spesifikasjonen inkluderer en ny type kontakt og stikkontakt som kalles en USB 3.0 Powered-B-kontakt og USB 3.0 Powered-B-stikkontakt . De er identiske med USB 3.0 Standard-B-kontakten og stikkontakten, bortsett fra at to pinner er lagt til for strøm og jord. Den er designet for å gi strøm til en USB-enhet uten behov for noen annen strømkilde. USB 3.0 Powered-B-kontakten kan godta både Standard-B- og Powered-B-kontakter.

Micro-familien av kontakter og stikkontakter er definert for håndholdte enheter. I motsetning til Standard-A-kontaktene med sin elegante design, har Micro-kontaktene og stikkontaktene en mer kompleks design med to plugger og stikkontakter som sitter side om side - den ene for USB 2.0 og den andre for USB 3.0.

Se forfatterens merknader for referanser til diagrammer for USB 3.0 Standard-A-kontakten, USB 3.0 Standard-B-kontakten og USB 3.0 Micro Connector-familien.

9: Hot-swappable enheter og datakorrupsjon

Jeg kan ikke skrive en artikkel om USB uten å ta opp spørsmålet om datakorrupsjon. Hvis du fjerner USB-enheter som kan skrive data, kan det føre til datakorrupsjon hvis det gjøres feil. Det er tre måter å minimere risikoen for datakorrupsjon:

  • Kontroller at cache-tilbakemelding er av
  • Vær oppmerksom på lysdioder på enheten
  • Fjern / fjern enheten på en trygg måte
Først må du kontrollere at hurtigbufring ikke er slått av for USB-enheten. For å bekrefte å skrive hurtigbufringsstatus, åpner du Enhetsbehandling og høyreklikker på USB-enheten. Velg Egenskaper fra rullegardinlisten ( Figur G ). I dette eksemplet sjekker jeg en SanDisk Cruzer flash-enhet.

Figur G

Deretter klikker du på fanen Retningslinjer ( figur H ). Alternativet Rask fjerning (standard) bør velges. Hvis ikke, velg det for å redusere risikoen for datakorrupsjon.

Figur H

For det andre: vær oppmerksom på LED-enheter. Noen USB-enheter vil fortelle deg når data overføres til eller fra enheten med en blinkende LED. Enkelt sagt, ikke fjern USB-enheten når LED-en prøver å fortelle deg at du ikke skal gjøre det.

For det tredje, fjern / fjern enheten på en sikker måte. Ingen tvil om at du allerede vet hvordan du trygt kan fjerne en USB-enhet, men jeg inkluderer den for å være grundig. Hvis du vil fjerne en USB-enhet på en sikker måte i Windows 7, klikker du Oppgavelinjen Varsel-området Opp-pilen og klikker på USB-ikonet ( figur I ).

Figur I

Klikk på USB-enheten du vil ta ut - Cruzer Micro, i dette eksemplet ( figur J ).

Figur J

Varslingsballongen Safe to Remove Hardware vises når det er trygt å fjerne flash-stasjonen ( figur K ).

Figur K

Det er en alternativ metode for å løse ut en USB-enhet som du kanskje ikke er kjent med. For å fjerne en flash-stasjon på en sikker måte ved å bruke Explorer, høyreklikker du på den logiske stasjonen som er tilordnet flash-stasjonen og velger Løs ut fra nedtrekkslisten ( figur L ). Du kan løse ut tilkoblede stasjoner i Explorer, men vær klar over at mer enn en stasjon kan trenge å bli kastet ut.

10: USB-ulemper

USB kan forårsake problemer som kan være vanskelige å feilsøke. Ved en anledning klarte jeg for eksempel ikke å installere XP før jeg koblet fra USB til parallellkabel som er koblet til skriveren.

USB er så praktisk og enkel å bruke, det gir problemer på arbeidsplassen. Flash-stasjoner er den største bekymringen for IT-ledere. Flash-stasjoner er så små at de er enkle å ta med seg inn i arbeidslivet i lomme eller veska. Flash-stasjonen er en kanal for sensitive eller fortrolige data som forlater kontoret eller skadelig programvare.

I tillegg tenker ikke folk som er bevisste på risikoen ved å overføre virus via en diskett, CD eller DVD to ganger om å koble til en flash-stasjon og overføre filer til / hjemmefra. Den kanskje beste løsningen på dette problemet er utdanning. Flash-stasjoner er forbudt i noen offentlige etater og selskaper, selv om effektiviteten av denne policyen er tvilsom. Interessant er at DOD løfter sitt forbud mot flash-stasjoner delvis.

Det siste ordet

USB har vært en så stor suksess at mer enn ti ganger forbedring i hastighet og en 80% økning i kraft nesten garantert vil være like vellykket, ikke sant? Vel, kanskje ikke. Intels originale konseptuelle design for USB 3.0-kabelen spesifisert optisk fiberkabling for å bære SuperSpeed-data. Kobber erstattet fiberoptikk i den endelige USB 3.0-spesifikasjonen, men Intel fortsetter å jobbe med en variant av denne designen kjent som Light Peak. Det kan være tilgjengelig allerede i 2010 i Apple-produkter før Intel planlegger å støtte USB 3.0 i brikkesettene.

Light Peak lover å doble datahastigheten til USB 3.0 nå, med hastigheter som muligens når 20 ganger USB 3.0-hastighetene etter hvert som den nye teknologien modnes. Kanskje viktigere på kort sikt, kan Light Peak kabler nå 100 meter (328 fot) og kan være mindre i diameter og lettere.

Kunne Light Peak komme seg til Wintel-plattformen? Det kunne absolutt, og dataoverføringsevnen vil hoppe over forbi USB 3.0. Så ikke spill enda på at USB 3.0 vil være like vellykket som forgjengerne. Uansett hva som skjer med Light Peak, skal USB SuperSpeed ​​tilfredsstille kravene til datahastighet for USB-enheter i mange år fremover.

Ressurser brukt til å skrive denne artikkelen

  • USB Implementers Forum
  • Universal Serial Bus Revision 2.0-spesifikasjon (Zip, 10.2MB)
  • Universal Serial Bus Revision 3.0 spesifikasjon (Zip, 3.8MB)
  • Wikipedia - Universal seriell buss
  • Alt USB
  • Vanlige spørsmål om Windows USB: Innledende nivå
  • Beyond Logic - USB i et nøtteskall - Få mening om USB-standarden (PDF, 175KB)

Forfatterens merknader

Jeg vil takke Microsoft for uvurderlig hjelp.

I punkt 5, Kabling og maksimal kabellengde, trenger du også en USB-bryter og de riktige USB-kablene hvis du deler en USB-skriver med to datamaskiner.

Jeg ønsket å inkludere noen av USB-IF-diagrammer som viste frem de nye kabel- og kontaktdesignene. Jeg ønsket også å inkludere USB-logoene for å vise hva du skal se etter når du kjøper en USB-enhet med høy hastighet eller SuperSpeed. Jeg ble nektet bruk av alle USB-IF-diagrammer. Her er en liste over bildene slik at du kan slå dem opp selv om du ønsker det. De gjør en god jobb med å detaljere endringene du vil se i USB 3.0-kabler, kontakter og stikkontakter.

Elementer 5 og 8 - Kabling og maksimal kabellengde og tilkoblings- og mottakstyper :

Fra SuperSpeed_USB_DevCon_Physical_Heck.pdf (PDF, 2.33MB):

Side 11 - USB 3.0 kabelmontering (kabeltverrsnittskjema)

Side 11 - USB 3.0 kabelmontering (Type-A-kontaktstiftdiagram)

Punkt 8 - Koblings- og mottakertyper :

Fra SuperSpeed_USB_DevCon_Architecture_Overview_Dunstan.pdf (PDF, 3, 15 MB):

Side 9 - USB 3.0 Standard-A-kontakt

Side 10 - USB 3.0 Standard-B-kontakt

Side 11 - USB 3.0 mikrokontaktfamilie

© Copyright 2021 | pepebotifarra.com