На заре компьютерных технологий одной из основных проблем пользователя была плохая совместимость устройств - за подключение периферии отвечало множество разнородных портов, большинство из которых отличалось громоздкостью и низкой надёжностью. Решением стала «универсальная последовательная шина» или, сокращённо, USB. Впервые новый порт был представлен широкой публике в далёком 1996 году. В 2001-м покупателям стали доступны материнские платы и внешние устройства стандарта USB 2.0, а в 2010-м появился USB 3.0. Так в чём же отличия этих технологий и почему обе до сих пор востребованы?
Отличия стандартов USB 2.0 и 3.0
Прежде всего, стоит отметить, что все USB-порты совместимы между собой. Это значит, что подключение медленного устройства к быстрому порту и наоборот возможно, однако скорость обмена данными будет минимальной.
«Опознать» стандарт разъёма можно визуально - у USB 2.0 внутренняя поверхность окрашена в белый цвет, а у USB 3.0 - в синий.
Кроме того, новые кабели состоят не из четырёх, а из восьми проводов, что делает их более толстыми и менее гибкими. С одной стороны, это увеличивает функциональные возможности устройств, улучшает параметры передачи данных, с другой - повышает стоимость кабеля. Как правило, кабели USB 2.0 в 1,5–2 раза длиннее своих «быстрых» сородичей. Есть различия в размерах и конфигурации схожих версий разъёмов. Так, USB 2.0 делится на:
- тип A (обычный) – 4×12 мм;
- тип B (обычный) – 7×8 мм;
- тип A (Mini) – 3×7 мм, трапециевидный со скруглёнными углами;
- тип A (Micro) – 2×7 мм, прямоугольный;
- тип B (Micro) – 2×7 мм, прямоугольный со скруглёнными углами.
В компьютерной периферии чаще всего используется обычный USB Тип A, в мобильных гаджетах - Тип Б Mini и Micro. Классификация USB 3.0 тоже сложная:
- тип A (обычный) – 4×12 мм;
- тип B (обычный) – 7×10 мм, сложной формы;
- тип B (Mini) – 3×7 мм, трапециевидный с прямыми углами;
- тип B (Micro) – 2×12 мм, прямоугольный со скруглёнными углами и выемкой;
- тип C - 2,5×8 мм, прямоугольный со скруглёнными углами.
В компьютерах по-прежнему превалирует Тип A, но Тип C с каждым днём набирает всё большую популярность. Переходник для этих стандартов показан на рисунке.
Таблица: основные сведения о возможностях портов второго и третьего поколения
Пока что рано списывать USB 2.0 со счетов - этот стандарт широко применяется для подключения клавиатуры, мыши, принтеров, сканеров и других внешний устройств, используется в мобильных гаджетах. Но для флешек и внешних дисков, когда первична скорость чтения и записи, лучше подходит USB 3.0. Он же позволяет подключать больше устройств к одному хабу и быстрее заряжать аккумуляторы из-за большей силы тока.
USB 3.0 или USB Super Speed - новое поколение интерфейса USB (Universal Serial Bus).
Его ключевым отличием от предыдущей версии USB 2.0 (или High Speed) является возросшая с 480Мбит/сек до 5Гбит/cек максимальная теоретическая скорость передачи данных.
Менее очевидный, но столь же принципиальный момент - с версией 3.0 USB не только разгонится, но и станет изохронным и полнодуплексным, т.е. обретёт возможность независимо передавать данные в обе стороны с максимальной скоростью. Более ранние версии USB были полудуплексными, и заявленная максимальная скорость достигалась только при передаче данных в одном направлении. Это усовершенствование крайне важно для будущих высокоскоростных USB 3.0 и прочих устройств хранения данных, поскольку интерфейс не будет ограничивать потенциальные возможности устройства при одновременном выполнении операций чтения и записи.
На практике между контроллером и устройством достигается максимальная устоявшаяся скорость передачи данных около 380Мбайт/cек, что например, быстрее, чем фактическая скорость SATA-II (около 250Мбайт/cек), и более чем на порядок превышает аналогичный параметр для USB2.0 и IEEE1394.
Для того чтобы достичь таких характеристик, в USB 3.0 SuperSpeed впервые серьёзно была изменена конструкция разъёмов и с сохранением максимальной совместимости с предыдущими версиями стандарта там, где это возможно.
В дополнение к имеющимся в предыдущих версиях стандарта линиям питания, земли и дифференциальной пары для передачи данных добавлено ещё две дифференциальные пары для SuperSpeed-режима и отдельный экран, из-за чего сам конструкцией и диаметром стал напоминать экранированную витую пару (STP) категории 6, а SuperSpeed часть USB 3.0 производительностью и использованными методами передачи информации очень напоминает PCI-E 2.0 1x во внешнем исполнении, к сожалению, являясь с ним полностью несовместимой.
Был добавлен новый тип разъёма - USB Powered B. В дополнение к уже имеющимся в USB 3.0 контактам там добавлены два принципиально новых - DPWR и DGND, которые обеспечивают возможность питания контроллера подключенным к нему устройством (а не наоборот, как было во всех других версиях интерфейса).
Усилено питание устройств - теперь USB3.0 контроллер может отдать до 900 мА вместо 500 мА у предыдущей версии интерфейса. Минимальная "порция" тока увеличена до 150мА, т.е. с одного контроллера может "кормиться" 6 устройств по 150мА или одно - съесть все 900. Естественно, возможны промежуточные варианты. Минимальное рабочее напряжение подключенного устройства снижено до 4 Вольт.
Усовершенствования коснулись не только физического уровня - в отличие от USB 2.0 HighSpeed, USB 3.0 SuperSpeed контроллер организует индивидуальный виртуальный канал до каждого устройства, а не транслирует все передаваемые данные всем подключенным к контроллеру устройствам (а те уже сами при этом разбираются, что из принятых пакетов данных действительно было им предназначено), это позволяет с некоторыми оговорками назвать USB 3.0 хаб - свитчем, коим он фактически и является.
Пожалуй, пока единственный заметный недостаток USB 3.0 - это снижение максимальной длины SuperSpeed до 3 метров, но, возможно, эта информация в дальнейшем будет уточнена, и по итогам массового внедрения эта цифра может непринципиально измениться как в большую, так и в меньшую сторону.
Механический ресурс обычных полноразмерных USB 3.0 коннекторов рассчитан на полторы тысячи циклов "подключение-отключение", коннекторов повышенной прочности - на пять тысяч таких циклов, а коннектор USB 3.0 Micro наиболее "живучий" - он должен выдерживать до десяти тысяч подключений и отключений.
2.Типы разъёмов и совместимость.
 |
 |
 |
| USB 3.0 MicroB коннектор | USB 3.0 коннекторы "A" и "B" | USB 3.0 обычный "A" и MicroB |
SuperSpeed разъёмы в дополнение к четырём контактам, сохранённым на привычных местах для совместимости с предыдущими версиями стандарта, получили ещё пять специфичных контактов, располагающихся глубже внутри разъёмов и необходимых для работы в новом скоростном режиме. Однако полной обратной совместимости не достигнуто, поэтому кратко перечисляем исходы возможных сочетаний:
- USB 2.0 устройство с разъёмом USB типа A, например, "флешку", можно подключить к USB 3.0 контроллеру, и оно будет там работать.
- USB 2.0 устройство с разъёмом USB типа B, например, можно подключить к USB 3.0 контроллеру стандартным кабелем USB 2.0 AB, и оно будет там работать, разъёмы на кабеле просто не достанут до отвечающих за USB 3.0 контактов.
- USB 3.0 устройство с разъёмом USB типа A можно подключить к контроллеру USB 2.0, и оно должно там работать в режимах USB 2.0.
- USB 3.0 устройство не будет работать с контроллером USB 1.1.
- Кабель USB 3.0 типа B невозможно подключить к разъёму USB 2.0 , разъёмы старого типа имеют другую форму. В тоже время кабель USB 2.0 типа B входит в разъем USB 3.0 тип B.
- Mini-B Connector ECN : извещение выпущено в октябре 2000 года.
- Errata, начиная с декабря 2000 : извещение выпущено в декабре 2000 года.
- Pull-up/Pull-down Resistors ECN
- Errata, начиная с мая 2002 : извещение выпущено в мае 2002 года.
- Interface Associations ECN
: извещение выпущено в мае 2003 года.
- Были добавлены новые стандарты, позволяющие ассоциировать множество интерфейсов с одной функцией устройства.
- Rounded Chamfer ECN : извещение выпущено в октябре 2003 года.
- Unicode ECN
: извещение выпущено в феврале 2005 года.
- Данное ECN специфицирует, что строки закодированы с использованием UTF-16LE .
- Inter-Chip USB Supplement : извещение выпущено в марте 2006 года.
- On-The-Go Supplement 1.3
: извещение выпущено в декабре 2006 года.
- USB On-The-Go делает возможным связь двух USB-устройств друг с другом без отдельного USB-хоста. На практике одно из устройств играет роль хоста для другого.
USB OTG
USB 3.0
USB 3.0 находится на финальных стадиях разработки. Созданием USB 3.0 занимаются компании: Microsoft, Texas Instruments, NXP Semiconductors. В спецификации USB 3.0 разъёмы и кабели обновлённого стандарта будут физически и функционально совместимы с USB 2.0. Кабель USB 2.0 содержит в себе четыре линии - пару для приёма/передачи данных, одну - для питания и ещё одну - для заземления. В дополнение к ним USB 3.0 добавляет пять новых линий (в результате чего кабель стал гораздо толще), однако новые контакты расположены параллельно по отношению к старым на другом контактном ряду. Теперь можно будет с лёгкостью определить принадлежность кабеля к той или иной версии стандарта, просто взглянув на его разъём. Спецификация USB 3.0 повышает максимальную скорость передачи информации до 4,8 Гбит/с - что на порядок больше 480 Мбит/с, которые может обеспечить USB 2.0. USB 3.0 может похвастаться не только более высокой скоростью передачи информации, но и увеличенной силой тока с 500 мА до 900 мА. Отныне пользователь сможет не только подпитывать от одного хаба гораздо большее количество устройств, но и само аппаратное обеспечение, ранее поставлявшееся с отдельными блоками питания, избавится от них.
Здесь GND - цепь «корпуса» для питания периферийных устройств, VBus - +5 В, так же для цепей питания. Данные передаются по проводам D+ и D− дифференциально (состояния 0 и 1 (в терминологии официальной документации diff0 и diff1 соответственно) определяются по разности потенциалов межу линиями более 0,2 В и при условии, что на одной из линий (D− в случае diff0 и D+ при diff1) потенциал относительно GND выше 2,8 В. Дифференциальный способ передачи является основным, но не единственным (например, при инициализации устройство сообщает хосту о режиме, поддерживаемом устройством (Full-Speed или Low-Speed), подтягиванием одной из линий данных к V_BUS через резистор 1.5 кОм (D− для режима Low-Speed и D+ для режима Full-Speed, устройства, работающие в режиме Hi-Speed, ведут себя на этой стадии как устройства в режиме Full-Speed). Так же иногда вокруг провода присутствует волокнистая обмотка для защиты от физических повреждений. .
Коннектор USB 3.0 тип B
Коннектор USB 3.0 тип А
Кабели и разъёмы USB 3.0
Недостатки USB
Хотя пиковая пропускная способность USB 2.0 составляет 480 Мбит/с (60 Мбайт/с), на практике обеспечить пропускную способность, близкую к пиковой, не удаётся. Это объясняется достаточно большими задержками шины USB между запросом на передачу данных и собственно началом передачи. Например, шина FireWire хотя и обладает меньшей пиковой пропускной способностью 400 Мбит/с, что на 80 Мбит/с меньше, чем у USB 2.0, в реальности позволяет обеспечить бо́льшую пропускную способность для обмена данными с жёсткими дисками и другими устройствами хранения информации.
USB и FireWire/1394
Протокол USB storage, представляющий собой метод передачи команд
Кроме того, USB storage не поддерживался в старых ОС (первоначальная Windows 98), и требовал установки драйвера. SBP-2 поддерживался и в них. Также в старых ОС (Windows 2000) протокол USB storage был реализован в урезанном виде, не позволяющем использовать функцию прожига CD/DVD дисков на подключенном по USB дисководе, SBP-2 никогда не имел таких ограничений.
Технология USB 3.0 появилась в 2008 году. В наше время все новые компьютеры или ноутбуки выпускаются с поддержкой USB 3.0. Но насколько выгоднее эта технология? Насколько быстрее? Можно ли заметить улучшение скорости при использовании носителей с поддержкой USB 3.0?
Устройства USB 3.0 обратно совместимы с портами USB 2.0 Они будут функционировать нормально, но только на максимальной для USB 2.0 скорости. Единственный недостаток в том, что они дороже. В этой статье мы рассмотрим, чем отличается usb 2.0 от usb 3.0. А также почему последняя технология намного лучше.
USB - это стандарт, и он определяет максимальную скорость передачи сигналов через порт. Стандарт USB 2.0 обеспечивает теоретическую максимальную скорость передачи сигналов на уровне 480 мегабит в секунду. В то время как USB 3.0 позволяет передавать данные со скоростью 5 гигабит в секунду. Теоретически USB 3.0 в десять раз быстрее, чем USB 2.0.
Если бы это было всё, то вопрос о модернизации можно было бы считать закрытым: кто бы не хотел, чтобы USB-накопитель работал в 10 раз быстрее, чем сейчас? Но не всё так просто. Стандарт только определяет максимальную скорость передачи данных. У различных устройств могут быть другие узкие места, например, для многих накопителей время передачи данных будет зависеть от скорости работы флеш-памяти.
Реальные показатели скорости
Теория - это хорошо, но давайте посмотрим, как в действительности работают флеш-накопители USB 3.0. Здесь всё будет очень сильно зависеть от накопителя. Мы взяли тест, выполненный tomshardware.com . Тест включает и USB 2.0-накопители, они в нижней части диаграммы. И мы можем видеть действительно интересный результат.
Накопители USB 2.0 способны выдавать скорость записи от 7,9 до 9,5 Мб/с, тогда как диски USB 3.0 от 11,9 Мб/с вплоть до 286,2 Мб/с. Мы видим, что наихудший USB 3.0-диск быстрее, чем все USB 2.0, но не намного. А лучший быстрее более чем в 28 раз.
Самые медленные накопители были самыми дешёвыми, в то время как более быстрые были дорогими. Самый быстрый носитель достигает такой скорости благодаря четырехканальной флеш-памяти, что требует от производителя определённых вложений.
Технические особенности
Несмотря на то, что стандарты USB 2.0 vs USB 3.0 совместимы между собой, они имеют некоторые отличия в строении. Для поддержки старых устройств USB 3.0 имеет всё те же четыре контакта. Одну пару для приёма и передачи данных, и вторую - для питания. Но тут начинается разница между USB 2.0 и 3.0. Для организации высокой скорости работы, быстрой зарядки и других преимуществ, было добавлено ещё четыре контакта, которые предназначены для работы с силой тока до 1 ампера.
Из-за этого было добавлено ещё две витых пары. Теперь сам шнур стал толще, а его максимальная длина от пяти метров сократилась до трёх. Благодаря увеличению силы тока теперь возможны быстрая зарядка смартфонов и подключение большего количества устройств к одному разъёму USB. Кроме того, для кабеля была добавлена защита от магнитных полей.
В чём разница USB 2.0 и USB 3.0 внешне? Во-первых, это количество контактов. Во-вторых, производители выпускают порты USB 3.0 синего или в некоторых случаях красного цвета. Поэтому определить, какой перед вами разъём, не составит труда.
Цена устройств
Цена - это по-прежнему очень важный фактор. Многие флеш-накопители USB 2.0 можно получить очень дёшево. Например, можно найти флешку на 8 Гб не более чем за $10, а на 4 Гб, даже за $5.
Чтобы увидеть значительный прирост скорости на USB 3.0, вам придётся потратить больше $40. Спросите себя, сколько вы готовы потратить и для чего будете использовать накопитель. Вам просто нужен небольшой, дешёвый инструмент для перемещения документов? Тогда USB 2.0 отлично подойдёт. С другой стороны, если скорость имеет большее значение, особенно для передачи увесистых файлов, вероятно, вам понадобится USB 3.0.
Выбор накопителя USB 3.0
USB 3.0 позволяет использовать более высокие скорости. Но перед тем, как купить нужное устройство, обратите внимание на другие параметры, которые будут иметь решающее значение, например, скорость работы флеш-памяти.
Если вы ищете хороший и быстрый USB-накопитель для передачи больших файлов, вам будет недостаточно пяти долларов. Нужно смотреть различные тесты и заранее определить, насколько быстро будет работать выбранный носитель той или иной марки. Это может сыграть важную роль при выборе USB 2.0 или USB 3.0.
Выводы
В этой статье мы рассмотрели, чем отличается USB 2.0 от USB 3.0. Как видите, различий достаточно много, но везде есть свои нюансы. Теперь вы знаете, как отличить USB 2.0 от USB 3.0. Обратите внимание, что не все устройства будут работать быстрее только потому, что они используют USB 3.0.
Если у вас USB-клавиатура или мышь, то, естественно, вы не заметите никаких изменений скорости при переходе на USB 3.0. Конечно, рано или поздно все устройства перейдут на этот стандарт. В этом нет ничего плохого. Но и смысла платить больше за них сейчас тоже нет. Вы можете подключить USB 2.0 устройство к порту USB 3.0, ведь они полностью совместимы.
Данный материал подойдет для новичков и профессионалов. Некоторых часто волнует вопрос, как определить тип USB порта. Особенно это вызывает трудности, когда в ноутбуке все порты помечены черным цветом, хотя в характеристиках сказано, что USB 3.0 и 2.0 присутствуют. Правда не написано с какой стороны.
Эта статья не только поможет определить USB 3.0, но и попробуем отличить подделку. Статья будет небольшой, но в полной мере поможет разобраться, что к чему.
Определить вид USB порта с помощью Windows
Сейчас я попробую показать все программным путем, а потом посмотрим на сами порты. Большинство из вас знают, что USB-порты имеют версии 1.0 , 2.0 и 3.0 . Сейчас уже есть версия 3.1, но это не важно. Чтобы определить тип USB порта, нужно зайти в Диспетчер устройств. В Windows 10 нажимаем правой кнопкой мыши по меню Пуск и выбираем соответствующий пункт (либо нажимаем сочетание Win+X и делаем то же самое).
Как только открылось окно ищем вкладку «Контроллеры USB» и раскрываем ее. Там можем увидеть множество драйверов для USB портов. Если в одном из устройств есть слово «xHCI» , то это есть USB 3.0, все остальное относится к USB 2.0.
Легко? Тогда перейдем к следующему варианту определения.
Как определить тип USB порта по внешнему виду?
Давайте начнем с самой первой версии – USB 1.0, сейчас данный вариант в ноутбуках практически не используется, но имеет место в некоторых мышках и других устройствах. Выглядит он следующим образом: белый порт с 4-мя контактами – это и есть USB 1.0.
USB 2.0 обычно окрашен черным цветом и внутри имеет также 4 контакта. Второй тип совместим с USB 1.0, но отличаются лишь пропускной способностью. Второй тип быстрее.
В данном примере мы рассмотрели флешку, а как же выглядит разъем, например, в ноутбуке? Вот так и выглядит:
Почти ничем не отличается. Важный момент – некоторые производители могут окрасить тот же USB 2.0 в другой цвет, например, оранжевый. Конечно, это никак не влияет на характеристики интерфейса.
USB 3.0 выглядит, как синий порт и имеет 9 контактов . Четыре находятся впереди, остальные пять сзади. Смотрите внимательнее. Те, что сзади немного приподняты. Если материал синего цвета, то это точно USB 3.0. Также, на некоторых компьютерах рядом с разъемом вы можете видеть надпись «SS» , что говорит о максимальной скорости передачи данных (Super Speed).
Хочется отметить, что USB 1.0, 2.0 и 3.0 совместимы друг с другом, поэтому смело можете использовать их так, как вздумается. Например, вставить разъем USB 2.0 в 3.0, правда скорость тут будет на уровне 2.0.
Итак, подведём небольшие итоги, сейчас я еще раз опишу особенности портов USB:
USB 1.0
- Материал белого цвета;
- Имеет 4 контакта.
USB 2.0
- Выполнен из материала черного или синего цвета. В зависимости от предпочтений разработчиков, может быть и любой другой цвет;
- Имеет 4 контакта.
USB 3.0
- Материал практически всегда синего цвета, но и встречается черный;
- Всегда 9 контактов – 4 впереди и 5 сзади.
Вот и все, что я хотел рассказать об определении типа USB портов.
