previous up index search
Previous: 3.4.1 Интерфейсная шина FireWire (IEEE1394)    UP: 3.4 Протокол SLIP и RS-интерфейсы

3.4.2 Универсальный последовательный интерфейс USB и Thunderbolt

Семенов Ю.А. (ИТЭФ-МФТИ)
Yu. Semenov (ITEP-MIPT)

Высокоскоростной USB (Hi-Speed)
Суперскоростной USB
Интерфейс Thunderbolt

Интерфейс USB 1.1

USB 1.1 (Universal Serial Bus) является новым поколением последовательных интерфейсов для подключения периферийных устройств персональной машины (мышки, клавиатуры, сканера, принтера, телефона, фотоаппарата, e-book-reader и т.д.). Предельное быстродействие интерфейса составляет 12 Мбит/сек. С середины 1996 года все базовые платы персональных компьютеров снабжаются USB-интерфейсом. Смотри PRG-USB-Protocol (9 страниц описания на русском языке), а также Шина USB и FireWire (21 страница на рус. языке). Имеется возможность скопировать книгу Шины PCI, USB и FireWire. Энциклопедия.

Высокоскоростной USB (Hi-Speed)

Стандарт USB 2.0 (IEEE 1394) вступил в строй в 2002 году и превосходит по быстродействию стандартный интерфейс USB в 40 раз (480Мбит/сек, 12Мбит/сек или 1.5Мбит/сек). Скорость обмена определяется автоматически в диалоговом режиме. Если вы хотите перейти с обычного интерфейса USB на Hi-Speed USB (USB 2.0), вам следует воспользоваться соответствующей картой PCI-USB.

Рис. 1. Схема подключения устройств USB 1.1 и 2.0 [3]

Быстродействие этого интерфейса позволяет его использовать для подключения внешних жестких дисков, видеокамер, DVD-драйвов и пр. Существует несколько стандартов для соединительных кабелей. Мне пришлось сталкиваться с тремя. На рис. 2 представлена пара примеров.

Рис. 2. Разъемы USB

Номер контакта Обозначение Цвет провода
1 +5 В красный
2 D- белый
3 D+ зелёный
4 GND чёрный

Суперскоростной USB

SuperSpeed USB (USB 3.0) обеспечивает скорость передачи данных 5 Гбит/сек, что превосходит в 10 раз быстродействие Hi-Speed USB. SuperSpeed USB использует технологию Sync-N-Go, которая минимизирует время ожидания пользователя. Данный интерфейс совместим с оборудованием USB 2.0. SuperSpeed USB оптимизирован по потреблению энергии. Hi-Speed USB-драйверы можно загрузить, используя процедуру Windows Update.

Ожидается, что в ближайшее время (2013-14) быстродействие USB SuperSpeed достигнет 10Гбит/c.

С подробностями устройства и использования USB-интерфейса можно познакомиться на форуме www.usb.org.

Таблица характеристик новых видов USB. Ожидается, что версия USB 4.0 появится в 2020 года.

НазваниеНовое имяБыстродействиеТипФирменное
название
USB 3.0USB 3.1 Gen15Гб/cUSB-A/CSuperSpeed USB
USB 3.1USB 3.2 Gen 210Гб/сUSB-A/CSuperSpeed USB 10Gbps
USB 3.2USB 3.2 Gen 2x220Гб/cUSB-CSuperSpeed USB 20Gbps

Интерфейс Thunderbolt

Разработан интерфейс Thunderbolt (раньше назывался Light Peak; смотри, например, http://ru.wikipedia.org/wiki/Thunderbolt и THUNDERBOLT TECHNOLOGY, а также http://www.ixbt.com/news/hard/index.shtml?14/36/48), который сможет заменить USB, SCSI, SATA и Firewire для внутренних и внешних обменов. Скорость обмена составляет 10 Гбит/c и более, передача возможна по оптоволокну или проводам. Этот интерфейс позволяет передать HD-фильм за 30 секунд.

Возможна передача данных и HD-мультимедиа по одному кабелю. Устройства Thunderbolt могут использовать общий разъем. Эта технология обеспечивает новые возможности гибкого расширения функциональности персонального компьютера. В Thunderbolt для передачи данных используется : PCI Express, а для подключения дисплеев DisplayPort (см. рис.4). Предусмотрено подключение нескольких устройств в цепочку.

Рис. 3. Одновременная передача данных по одному кабелю

Этот интерфейс открывает дополнительные возможности совершенствования внутренней архитектуры машины. Смотри рис. 4.

Рис. 4. Работа процессора и PCI с интерфейсом Thunderbolt

На рис. 5 сравнивается быстродействие интерфейсов USB-2, Firewire 800, Express Card, USB-3 и Thunderbolt (http://www.3dnews.ru/news/thunderbolt-ob-edinyaet-preimushchestva-pci-express-i-displayport).

Рис. 5. Сравнение технологий USB-2, Firewire 800, Express Card, USB-3 и Thunderbolt

Intel удвоила быстродействие интерфейса Thunderbolt (довела до 20Гбит/c). Ожидается, что к 2015 году скорость интерфейса Thunderbolt достигнет 50 Гбит/c. Эти разработки будут использоваться совместно с новейшими версиями SSD.

Литература

  1. USB protocol Specification (14 стр)
  2. Universal Serial Bus (USB). Device Class Definition for Human Interface Devices (HID). Firmware Specification—6/27/01 (97 страниц)
  3. A Technical Introduction to USB 2.0
  4. Распайка USB
  5. What you need to know about Thunderbolt 2
Previous: 3.4.1 Интерфейсная шина FireWire (IEEE1394)    UP: 3.4 Протокол SLIP и RS-интерфейсы