Тактовая частота usb самая высокая

Обновлено: 06.07.2024

Внешние накопители применяются для хранения данных, переноса важных файлов на другие устройства и даже для установки операционных систем. Скорость работы таких гаджетов играет важную роль, ведь иногда приходится передавать большие объемы информации.

Мы решили рассказать, как выбрать флешку USB . Подробно разобраться в этом вопросе нам помог эксперт компьютерного центра «Lion» Андрей Морозов .

В магазинах очень большой ассортимент, поэтому непросто решить, какую флешку выбрать для отдельных задач. Производители предлагают разные варианты. Мы выделили основные критерии и технические особенности накопителей, влияющие на качество и скорость их работы.

Также предлагаем ознакомиться с тремя флешками для различных задач, которые рекомендуют эксперты благодаря хорошим характеристикам:

Флешка USB Transcend JetFlash 780

  • стандарт USB 3.0;
  • чтение – 180 МБ/с;
  • запись – 40 МБ/с;
  • есть колпачок.

Скоростная флешка от компании Transcend. Основана на чипах MLC, использующихся во многих современных твердотельных накопителях. У них хороший ресурс, в плане циклов перезаписи. Флешка заключена в крепкий пластиковый корпус. Коннектор защищен таким же колпачком. Хорошо справляется с объемными файлами.

Быстродействие достаточное, чтобы использовать устройство для установки Windows. Файлы с накопителя считываются со скоростью 180 Мб в секунду, для записи она составляет 40 Мб. При интенсивной работе флешка греется умеренно. Подходит для просмотра фильмов на телевизоре.

Отзывы

Здесь высокая скорость записи на флешку при использовании ее с соответствующим портом. Большие файлы передаются на ура. Используется накопитель для разных задач. Греется не очень сильно. Корпус довольно крепкий.

Плюсы:

  • скорость;
  • чипы памяти MLC;
  • корпус из пластика;
  • стандарт 3.0;
  • справляется с большими файлами;
  • подходит для установки ОС.

Минусы:

SanDisk iXpand Mini 32GB с разъемом для iPhone

  • коннектор Lightning;
  • поддержка OTG;
  • стандарт 3.0;
  • защита паролем.

Универсальный накопитель, предназначенный для работы с ПК и iPhone. Его используют как диск для хранения данных со смартфона. В комплекте идет программное обеспечение для шифрования информации и создания резервной копии. Также воспроизводятся файлы прямо с флешки при помощи смартфона и соответствующего софта.

Объем накопителя составляет 32 Гб. Скорость передачи данных при использовании компьютера составляет около 80 мегабит за секунду. В iPhone флешка определяется быстро. Но скорости не такие высокие, как на ПК. Корпус комбинированный. В его составе есть как пластик, так и металл. Присутствует колпачок для коннектора Lightning.

Отзывы

Неплохой накопитель для быстрого обмена данными между смартфоном и компьютером. Скорость передачи файлов высокая. Флешка почти не греется. Но бывают проблемы с iPhone: накопитель часто отваливается.

Плюсы:

  • коннектор Lightning;
  • USB 3.0;
  • поддержка OTG;
  • скорость;
  • объем – 32 ГБ;
  • установка пароля;
  • резервное копирование.

Минусы:

Samsung BAR Plus 256GB с высокой скоростью чтения данных

  • объем – 256 ГБ;
  • стандарт 3.1;
  • водонепроницаемый корпус;
  • скорость – 300 МБ/с.

У этого накопителя максимальная скорость чтения флеш-памяти – 300 мегабит в секунду. Такой показатель был достигнут благодаря поддержке стандарта USB 3.1. Вся начинка спрятана в водонепроницаемый металлический корпус. Емкость флешки равна 256 Гб. При этом размер накопителя всего 5 см.

Эта высокоскоростная флешка умеет работать с различными устройствами. Внутри располагаются надежные чипы памяти стандарта MLC от компании Samsung. При интенсивной работе накопитель сильно греется. Алюминиевый корпус надежно защищает внутренности от повреждения, но плохо отводит тепло.

Отзывы

У продукта большая скорость чтения данных. Он действительно выдает 300 мегабит в режиме чтения. Интерфейс 3.1 делает свое дело. Но с 3.0 он несовместим. Единственный недостаток: флешка ощутимо греется при интенсивной работе.

Плюсы:

  • стандарт 3.1;
  • корпус из алюминия;
  • водонепроницаемая конструкция;
  • емкость – 256 ГБ;
  • скорость – 300 мегабит;
  • память MLC.

Минусы:

Виды флешек

Поговорим о том, чем отличаются флешки друг от друга. Они делятся на типы по форме коннектора, соответствующего определенным стандартам. Естественно, подойдут не под каждый порт. Эти особенности нужно знать для выбора правильного устройства, иначе вы просто не сможете им пользоваться.

Вот какие виды флешек бывают:

  • USB . Классический стандарт. Именно такие накопители используются в большинстве компьютеров. Порт USB появился десятки лет назад. Его до сих пор активно используют. Есть несколько ревизий такого типа: А и В. Каждый поддерживает определенный стандарт передачи данных. Классификация здесь особой роли не играет, так как обе ревизии совместимы между собой. То есть, флешку стандарта USB A можно использовать в разъеме B и наоборот. Отказываться от такого коннектора пока никто не собирается.
  • MicroUSB . Стандарт, использующийся в смартфонах и планшетах. Коннекторами такого типа оснащаются накопители, предназначенные для мобильных устройств. Подключить диск к компьютеру без переходника не получится. В настоящее время многие производители мобильной техники начинают отказываться от этого стандарта, используя более актуальные решения. Лет через пять таких портов и коннекторов уже не будет. Равно, как и накопителей, их поддерживающих. Поэтому приобретать эти диски не стоит.
  • Type-C . Относительно новый стандарт. Он обеспечивает высокую скорость передачи данных и существенно отличается от классического USB. Коннектор плоский и маленький, поэтому в порт USB вставить его без переходника не получится. Многие современные гаджеты оснащаются подобным разъемом. В них он используется для зарядки, а также подключения переносных накопителей. Именно этот стандарт перспективен. Производители готовы дальше развивать его, а также использовать в своих устройствах.
  • OTG . Гибридные флешки. Они предназначены для работы на ПК и на смартфонах. Оснащаются двумя коннекторами: один – классический USB, а второй может быть представлен разъемом Lightning, microUSB или USB Type-C. Такие накопители позволяют быстро обмениваться данными между телефоном и компьютером. Однако важно, чтобы сам смартфон поддерживал технологию OTG, иначе ничего дельного из этого не получится. Подобные накопители становятся интересными для пользователей, так как считаются универсальными.

Интерфейс

Существует также классификация на основе поддерживаемого интерфейса. Он определяет скорость передачи данных, а также делает возможной работу накопителя с некоторыми специфичными устройствами. Есть несколько типов интерфейсов. Некоторые из них устарели.

Так что мы рассмотрим только актуальные:

  • Стандарт 2.0 . Несмотря на скромные характеристики и стремительное устаревание, такая версия интерфейса до сих пор используется в некоторых устройствах. Скорость передачи данных обычно не превышает 35 мегабит в секунду. Некоторые производители уже отказались от такого стандарта, но он пока еще окончательно не умер. Однако мы не рекомендуем флешки версии 2.0, поскольку они не смогут обеспечить достаточной производительности.
  • Версия 3.0 . Более современная редакция. Флешки, соответствующие подобному стандарту, обладают дополнительной парой контактов на коннекторе. В таких накопителях скорость может переваливать за сотни мегабит. Стандарт сейчас повсеместно распространен. У многих материнских плат большое количество соответствующих портов. Мы рекомендуем приобретать флешки стандарта 3.0. Они не особенно дорогие, зато обладают хорошей скоростью и являются современными.
  • Стандарт 3.1 . Самый свежий интерфейс. Именно он используется в накопителях Type-C. Скорость в этом случае может достигать 10 гигабит в секунду. Такими портами комплектуются самые современные устройства. Также именно разъемы стандарта 3.1 обеспечивают наивысшую силу тока при зарядке смартфонов при помощи компьютера или ноутбука. За этим интерфейсом будущее. Но приобретать соответствующие флешки стоит только в том случае, если ваш ПК или лэптоп оснащен нужными разъемами. В обычный порт USB установить такой накопитель не получится.

Объем памяти

Выбор USB флешки в соответствии с объемами должен основываться на том, что именно планирует делать с ней пользователь. Ведь для разных задач нужны определенные размеры накопителя. Сейчас мы расскажем о том, какие объемы использовать в тех или иных случаях.

Эта информация поможет понять, какую модель выбрать:

  • 2–4 ГБ . Используются исключительно для офисной работы. На них удобно хранить документы и перекидывать их на разные машины. Многие приобретают флешки такого размера для прослушивания музыки МР3 в машине. Но по большей части их используют в офисах для рутинной работы с документами.
  • 4–8 ГБ . Такой объем актуален для загрузочной флешки. Образ современной ОС теперь занимает более 4 Гб. Так что лучше выбирать модель с 8 ГБ на борту, если вам нужна флешка для установки операционки на компьютер. Для просмотра фильмов на телевизоре такие варианты не подойдут: слишком мало места для Full HD видео.
  • 32 ГБ . Уже можно использовать в телевизорах – несколько фильмов в формате HD на них поместится. Также подойдет для прослушивания музыки. Если вы захотите перенести на накопитель библиотеку фото, то с этим тоже никаких проблем не возникнет. Это универсальный объем, подходящий для многих задач.
  • 64 ГБ и выше . Подобные объемы идеально подходят для хранения коллекции фильмов и их последующего просмотра. Для этих целей вообще рекомендуются флешки со 128 или 256 Гб на борту. Но есть один недостаток: подобные продукты дорогие. Если у вас нет острой необходимости в больших объемах, то возьмите что-нибудь проще.

На что влияют показатели скорости чтения и записи данных

Скорость флешки – это очень важная характеристика. Она определяет, как быстро будут записываться на накопитель большие файлы. Есть также такое понятие, как скорость чтения. Этот параметр влияет на быстроту считывания файлов с поверхности диска. Характеристики эти целиком и полностью зависят от стандарта флешки.

Но не нужно путать скорость с пропускной способностью, ведь последняя определяет теоретическую быстроту передачи данных в идеальных условиях. В соответствии с этим показателем даже накопители стандарта 2.0 могут выдать 400 МБ в секунду. Но это только в теории. Хотя нормальная скорость для этого стандарта не превышает 30 или 35 мегабит в секунду.

Для накопителей больших объемов скорость должна быть не менее 100 Мб на чтение. Если показатель будет меньше, то о комфортной работе можно забыть. Для компьютера это не так критично, но просадка по этому показателю будет очень заметна при воспроизведении фильма в Full HD на телевизоре.

Другие параметры, важные при выборе USB флешки

Выше мы рассмотрели основные характеристики, которым должна соответствовать хорошая флешка. Но есть также второстепенные параметры, которые не менее важны, чем технические особенности. На производительность они влияют мало. Скорее речь идет о влиянии на комфорт при использовании девайса.

Стоит рассмотреть их подробнее:

  • Размеры накопителя . Если вам нужно использовать флешку вместе с другими USB устройствами, то проследите, чтобы ее ширина позволяла воткнуть еще один коннектор рядом. У некоторых накопителей такие габариты, что в гнезде рядом более ничего не помещается. Если вы приобретаете накопитель для ноутбука, то лучше вовсе обращать внимание на компактные модели. Большие девайсы будут сильно выпирать из корпуса. Можно ненароком зацепить флешку и сломать порт.
  • Тип корпуса . На рынке существует огромное количество моделей разной формы и конструкции. Можно найти флешки с поворотным механизмом, с выдвижным коннектором, с колпачком и так далее. Выбор зависит от ваших предпочтений. Но есть одна рекомендация: модели с открытой конструкцией лучше не приобретать. У них незащищенные контакты, которые можно легко повредить. Тогда ваша информация пропадет навсегда.
  • Материал корпуса . Современные накопители обладают корпусами из различных материалов. Наиболее распространены пластик и металл. Первый считается универсальным, а также довольно крепким. Металл же позволяет защитить накопитель от механических воздействий. Но при этом диск существенно греется. Самым практичным является корпус из резины. Но модели в таком исполнении встречаются редко.
  • Защита от воды . Некоторые модели полностью защищены от попадания воды на важные компоненты девайса. Это весьма полезно, так как флешка – продукт, который всегда носится с собой. Достаточно попасть под сильный ливень, и устройство выйдет из строя. Для того чтобы этого не случилось, лучше выбирать варианты, надежно защищенные от попадания влаги. Это продлит срок службы устройства и даст гарантию, что ваши файлы не пропадут в самый ответственный момент.
  • Поддержка OTG . Это не обязательная опция. Искать продукт с поддержкой данной технологии стоит только в том случае, если вы хотите одновременно использовать накопитель в смартфоне и на компьютере.
  • Лучшие бренды . Выпуском таких продуктов занимаются как известные фирмы, так и компании, которые появились относительно недавно. Мы рекомендуем приобретать девайсы уважаемых брендов, которые успели заработать определенную репутацию в этой сфере. Лучшие производители – это Samsung, SanDisk, Transcend, Kingston, Silicon Power, Apacer. Следует остерегаться компаний с невнятными названиями, похожими на наименования китайских брендов.

Заключение

Поскольку моделей флешек много, необходимо понимать, как правильно выбрать подходящую. Мы привели несколько рекомендаций, способных помочь решить данный вопрос. Достаточно просто им следовать. Или же выберите себе накопитель из тех вариантов, что были рассмотрены нами в самом начале.

Напомним об их особенностях:

• Флешка USB Transcend JetFlash 780 . Простой, недорогой накопитель стандарта 3.0. С успехом используется в компьютерах, телевизорах, магнитолах и других девайсах. Отличается простотой конструкции, а также достаточной скоростью.
• SanDisk iXpand Mini 32GB с разъемом для iPhone . Универсальный продукт с поддержкой OTG. В его составе два коннектора: USB 3.0 и Lightning. Подходит для использования с iPhone. Обеспечивает хорошую скорость.
• Скоростной Samsung BAR Plus 256GB . Топовый продукт от компании из Южной Кореи. Заключен в металлический корпус. Есть защита от воды. Заявленная скорость – 300 Мб в секунду. Соответствует стандарту 3.1.

Перед выбором переносного накопителя убедитесь, что он подойдет к вашим устройствам. Ведь некоторые стандарты коннекторов не взаимозаменяемы. Если флешка не поместится в порт на вашем компьютере, то приятного будет мало. Изучите спецификации ПК и сравните с особенностями накопителя. Тогда вы не сделаете ошибки.

Типы стандартов USB и разница между ними

Вроде мы слышали, что USB 3.0 — это круче, чем USB 2.0. Но чем именно — знают не все. А тут еще появляются какие-то форматы Gen 1, Gen 2, маркировки Superspeed. Разбираемся, что значат все эти маркировки и чем они отличаются друг от друга. Спойлер: версий USB всего четыре.

USB 2.0

Когда-то было слово только USB 1.0. Сейчас это уже практически архаика, которую даже на старых устройствах почти не встретить. Еще 20 лет назад на смену первопроходцу USB 1.0 пришел улучшенный USB 2.0. Как и первая версия, эта спецификация использует два вида проводов. По витой паре идет передача данных, а по второму типу провода — питание устройства, от которого и идет передача информации. Но такой тип подключения подходил только для устройств с малым потреблением тока. Для принтеров и другой офисной техники использовались свои блоки питания.

USB версии 2.0 могут работать в трех режимах:

  • Low-speed, 10–1500 Кбит/c (клавиатуры, геймпады, мыши)
  • Full-speed, 0,5–12 Мбит/с (аудио и видеоустройства)
  • High-speed, 25–480 Мбит/с (видеоустройства, устройства для хранения данных)

USB 3.0

Стандарт USB 3.0 появился в 2008 году и до сих пор используется во многих устройствах. Скорость передачи данных выросла с 480 Мбит/с до 5 Гбит/с. Помимо скорости передачи данных, USB 3.0 отличается от версии 2.0 и силой тока. В отличие от более ранней версии, которая выдавала 500 мА, USB 3.0 способен отдавать до 4.5 Вт (5 В, 900 мА).

Новое поколение USB обратно совместима с предыдущими версиями. То есть USB 3.0 может работать и с разъемами USB 2.0 и даже 1.1. Но в этом случае буду ограничения по скорости. Подключив USB 3.0 к устройству с USB 2.0 скорость, вы получите не больше 480 Мбит/с — стандарт для версии 2.0. И наоборот, кабель 2.0 не станет более скоростным, если подключить его в устройство с USB 3.0. Это связано с количеством проводов, используемых в конкретной технологии. В версии USB 2.0 всего 4 провода, тогда как у USB 3.0 их 8.

Если вы хотите получить скорость передачи, заявленную стандартом USB 3.0, оба устройства и кабель должны быть именно версии 3.0.

USB 3.1

В 2013 году появляется версия USB 3.1 с максимальной заявленной скорость передачи данных до 10 Гбит/с, выходной мощностью до 100 Вт (20 В, 5 А). С появлением USB 3.1 произошла революция в маркировках всех стандартов. Но с ней мы разберемся чуть позже. А пока запомним главное: пропускная способность USB 3.1 увеличилась вдвое по сравнению с версией 3.0. И одновременно с обновленным стандартом появился и принципиально новый разъем — USB type-С. Он навсегда решил проблему неправильного подключения кабеля, так как стал симметричным и универсальным, и теперь все равно, какой стороной подключать провод к устройству.

USB 3.2

В 2017 году появилась информация о новой версии — USB 3.2. Она получила сразу два канала (больше проводов богу проводов) по 10 Гбит/с в каждую сторону и суммарную скорость в 20 Гбит/с. Стандарт USB 3.2 также обратно совместим с режимами USB 3.1, 3.0 и ниже. Поддерживается типом подключения USB-C на более современных гаджетах.

Типы разъемов

Версий разъемов USB несколько, и для каждого есть свое предназначение.

  • type-А — клавиатуры, флешки, мышии т. п.
  • type-B — офисная техника (принтеры, сканеры) и т. п.
  • mini type-B — кардридеры, модемы, цифровые камеры и т. п.
  • micro type-B — была наиболее распространенной в последние годы . Большинство смартфонов использовали именно этот тип подключения, пока не появился type-C. До сих пор остается довольно актуальным.
  • type-C — наиболее актуальный и перспективный разъем, полностью симметричный и двухсторонний. Появился одновременно со стандартом USB 3.1 и актуален для более поздних версий стандартов USB.


Superspeed, Gen или как разобраться в маркировках стандартов USB

Как только в типах стандартов появилась USB 3.1, привычная цифровая маркировка изменилась и здорово запуталась. Вполне понятный и простой USB 3.0 автоматически превратился в USB 3.1 Gen 1 и ему была присвоена маркировка SuperSpeed. А непосредственно сам USB 3.1 стал называться USB 3.1 Gen 2 с маркировкой SuperSpeed +.

Но и это уже потеряло свою актуальность с выходом стандарта USB 3.2. Он получил название USB 3.2 Gen 2×2 и маркировку SuperSpeed ++. В итоге маркировка всех предшествующих стандартов опять меняется. Теперь USB 3.0, она же USB 3.1 Gen 1, превращается задним числом в USB 3.2 Gen 1 с прежней маркировкой SuperSpeed. А USB 3.1, ставшая USB 3.1 Gen 2, тоже поднялась до USB 3.2 Gen 2. При этом конструктивно все стандарты остались прежними — изменяются только названия. Если вы уже запутались во всех этих цифрах и маркировках, таблица ниже поможет внести ясность в актуальных названиях.


Если еще более кратко, то сейчас опознать стандарты USB можно так:

USB 3.0 — это USB 3.2 Gen 1, он же Superspeed
USB 3.1 — это USB 3.2 Gen 2, он же Superspeed+
USB 3.2 — это USB 3.2 Gen 2x2, он же Superspeed++

USB-контроллер обеспечивает аппаратную связь между USB шиной и данными в двойной памяти порта ( double port RAM, DPRAM).

Для работы USB контроллера требуется опорная частота a 48 МГц ±0.25%, которая является выходом внутреннего ФАПЧ. ФАПЧ генерирует высокую внутреннюю частоту (48 МГц) для USB интерфейса, используя внешнюю низкую частоту (генератор на кристалле или внешний генератор, подключенный к входу XTAL1; только этот источник тактовых сигналов соответствует требованиям USB по точности частоты и джиттера и обеспечивает нормальную работу USB-контроллера).

Тактовый сигнал частотой 48 МГц используется для выделения 12 МГц ( для Full Speed) тактового сигнала синхронизации битов из полученных дифференциальых данных (или 1.5 МГц для Low Speed) и для передачи данных в соответствии с выбранной скоростью работы USB-устройства. Воостановление тактового сигнала происходит с помощью цифровой системы ФАПЧ (DPLL), которая соответствует спецификации на джиттер для USB шины. Согласно электрической спецификации USB, USB выводы (D+ или D-) должны быть подключены к напряжению питания в диапазоне от 3.0 до 3.6 В. Т.к. ATmega32U6, AT90USB64/128 может использовать напряжение питания до 5.5 В, внутренний регулятор обеспечивает питание выводов USB.

Общая блок-схема USB-контроллера


Рисунок 21.1. Общая блок-схема USB-контроллера

21.3. Типичные схемы включения

В зависимости от режима USB (только устройство, сокращенный хост или режим OTG) и питания целевого приложения для его реализации на ATmega32U6, AT90USB64/128 требуются различные аппаратные средства.

Режимы работы в зависимости от частоты и напряжения питания


Рисунок 21.2. Режимы работы в зависимости от частоты и напряжения питания

21.3.1. Режим устройства

21.3.1.1. Устройство с питанием от шины

Типичное устройство с питанием от шины с 5В входом/выходом


Рисунок 21.3. Типичное устройство с питанием от шины с 5В входом/выходом (питанием)

Типичное устройство с питанием от шины с 3В входом/выходом


Рисунок 21.4. Типичное устройство с питанием от шины с 3В входом/выходом (питанием)

21.3.1.2. Устройство с внешним питанием

Типичное устройство с внешним питанием с от 3.4 до 5.5 В входом/выходом


Рисунок 21.5. Типичное устройство с внешним питанием с от 3.4 до 5.5 В входом/выходом (питанием)

Типичное устройство с внешним питанием с от 3.0 до 3.6 В входом/выходом


Рисунок 21.6. Типичное устройство с внешним питанием с от 3.0 до 3.6 В входом/выходом (питанием)

21.3.2 Режим хоста/OTG

Хост/OTG с от 3.0 до 3.6 В входом/выходом


Рисунок 21.7. Хост/OTG с от 3.0 до 3.6 В входом/выходом (питанием)

Хост/OTG с 5 В входом/выходом (питанием)


Рисунок 21.8. Хост/OTG с 5 В входом/выходом (питанием)

Универсальная последовательная шина ( USB ) - это промышленный стандарт , устанавливающий спецификации для кабелей, разъемов и протоколов для подключения, связи и питания ( взаимодействия ) между компьютерами, периферийными устройствами и другими компьютерами. Существует широкий спектр оборудования USB , включая одиннадцать различных разъемов , из которых USB-C является самым последним.

Выпущенный в 1996 году стандарт USB поддерживается Форумом разработчиков USB (USB-IF). Было четыре поколения спецификаций USB: USB 1. x , USB 2.0 , USB 3. x и USB4 .

СОДЕРЖАНИЕ

Обзор

USB был разработан для стандартизации подключения периферийных устройств к персональным компьютерам как для связи, так и для подачи электроэнергии. Он в значительной степени заменил такие интерфейсы, как последовательные порты и параллельные порты , и стал обычным явлением для широкого спектра устройств. Примеры периферийных устройств, которые подключаются через USB, включают компьютерные клавиатуры и мыши, видеокамеры, принтеры, портативные медиаплееры, мобильные (переносные) цифровые телефоны, дисководы и сетевые адаптеры.

USB-разъемы все чаще заменяют другие типы зарядных кабелей портативных устройств.

Идентификация розетки (розетки)


Порты USB-A 3.1 Gen 1 (ранее известный как USB 3.0; позже переименованный в USB 3.1 Gen 1)

Этот раздел предназначен для быстрой идентификации USB-розеток (розеток) на оборудовании. Дальнейшие схемы и обсуждение вилок и розеток можно найти в основной статье выше.

Универсальная последовательная шина была разработана для упрощения и улучшения интерфейса между персональными компьютерами и периферийными устройствами по сравнению с существующими ранее стандартными или специализированными интерфейсами.

С точки зрения пользователя компьютера, интерфейс USB упрощает использование несколькими способами:

  • Интерфейс USB самоконфигурируется, что избавляет пользователя от необходимости настраивать параметры устройства для скорости или формата данных, а также настраивать прерывания , адреса ввода / вывода или каналы прямого доступа к памяти.
  • USB-разъемы стандартизированы на хосте, поэтому любое периферийное устройство может использовать большинство доступных розеток.
  • USB использует все преимущества дополнительной вычислительной мощности, которую можно экономично вложить в периферийные устройства, чтобы они могли управлять собой. Таким образом, USB-устройства часто не имеют настраиваемых пользователем параметров интерфейса.
  • Интерфейс USB поддерживает горячую замену ( замену устройств можно производить без перезагрузки главного компьютера).
  • Маленькие устройства могут получать питание непосредственно от интерфейса USB, что устраняет необходимость в дополнительных кабелях питания.
  • Поскольку использование логотипа USB разрешено только после тестирования на соответствие , пользователь может быть уверен, что устройство USB будет работать должным образом без подробного взаимодействия с настройками и конфигурацией.
  • Интерфейс USB определяет протоколы восстановления после распространенных ошибок, повышая надежность по сравнению с предыдущими интерфейсами.
  • Установка устройства, основанного на стандарте USB, требует минимальных действий оператора. Когда пользователь подключает устройство к порту на работающем компьютере, оно либо полностью автоматически настраивается с использованием существующих драйверов устройств , либо система предлагает пользователю найти драйвер, который затем устанавливает и настраивает автоматически.

Стандарт USB также обеспечивает множество преимуществ для производителей оборудования и разработчиков программного обеспечения, в частности, в относительной простоте реализации:

  • Стандарт USB устраняет необходимость разрабатывать собственные интерфейсы для новых периферийных устройств.
  • Широкий диапазон скоростей передачи, доступных через интерфейс USB, подходит для устройств, начиная от клавиатур и мышей и заканчивая интерфейсами потокового видео.
  • Интерфейс USB может быть спроектирован для обеспечения максимально возможной задержки для функций, критичных ко времени, или может быть настроен для фоновой передачи больших объемов данных с минимальным влиянием на системные ресурсы.
  • Интерфейс USB является универсальным, без сигнальных линий, предназначенных только для одной функции одного устройства.

Ограничения

Как и все стандарты, конструкция USB имеет несколько ограничений:

  • Кабели USB имеют ограниченную длину, поскольку стандарт предназначен для периферийных устройств на одной и той же столешнице, а не между комнатами или зданиями. Однако порт USB можно подключить к шлюзу, который получает доступ к удаленным устройствам.
  • Скорость передачи данных USB ниже, чем у других межсоединений, таких как 100 Gigabit Ethernet .
  • USB имеет строгую древовидную топологию сети и протокол ведущий / ведомый для адресации периферийных устройств; эти устройства не могут взаимодействовать друг с другом, кроме как через хост, а два хоста не могут напрямую общаться через свои USB-порты. Некоторое расширение этого ограничения возможно через USB On-The-Go , Dual-Role-Devices и Protocol Bridge .
  • Хост не может транслировать сигналы на все периферийные устройства одновременно - каждое должно быть адресовано индивидуально.
  • Хотя существуют преобразователи между некоторыми устаревшими интерфейсами и USB, они могут не обеспечивать полную реализацию устаревшего оборудования. Например, преобразователь USB в параллельный порт может хорошо работать с принтером, но не со сканером, который требует двунаправленного использования контактов данных.

Для разработчика продукта использование USB требует реализации сложного протокола и подразумевает наличие «интеллектуального» контроллера в периферийном устройстве. Разработчики USB-устройств, предназначенных для публичной продажи, обычно должны получить идентификатор USB, который требует от них уплаты взноса Форуму разработчиков USB . Разработчики продуктов, использующих спецификацию USB, должны подписать соглашение с форумом разработчиков. Использование логотипов USB на продукте требует ежегодных взносов и членства в организации.

История


Группа из семи компаний начала разработку USB в 1994 году: Compaq , DEC , IBM , Intel , Microsoft , NEC и Nortel . Цель заключалась в том, чтобы существенно упростить подключение внешних устройств к ПК за счет замены множества разъемов на задней панели ПК, решения проблем удобства использования существующих интерфейсов и упрощения конфигурации программного обеспечения всех устройств, подключенных к USB, а также обеспечения большего скорость передачи данных для внешних устройств и функции Plug and Play . Аджай Бхатт и его команда работали над стандартом в Intel; Первые интегральные схемы с поддержкой USB были произведены Intel в 1995 году.

Исходная спецификация USB 1.0, представленная в январе 1996 года, определяла скорость передачи данных 1,5 Мбит / с на низкой скорости и 12 Мбит / с на полной скорости . В предварительных проектах требовалась односкоростная шина 5 Мбит / с, но низкая скорость была добавлена ​​для поддержки недорогих периферийных устройств с неэкранированными кабелями , что привело к раздельному дизайну со скоростью передачи данных 12 Мбит / с, предназначенной для более высокой скорости. устройства, такие как принтеры и дисководы гибких дисков, и более низкая скорость 1,5 Мбит / с для устройств с низкой скоростью передачи данных, таких как клавиатуры, мыши и джойстики . Microsoft Windows 95, OSR 2.1 при условии поддержки OEM для устройств в августе 1997 года первый широко используется версия USB 1.1 был, который был выпущен в сентябре 1998 года компания Apple Inc. «s ИМАК был первый основной продукт с USB и успех ИАЦ популяризировал сам USB. Следуя дизайнерскому решению Apple удалить все устаревшие порты с iMac, многие производители ПК начали создавать ПК без устаревших версий , что привело к расширению рынка ПК с использованием USB в качестве стандарта.

Спецификация USB 2.0 была выпущена в апреле 2000 г. и ратифицирована Форумом разработчиков USB (USB-IF) в конце 2001 г. Hewlett-Packard , Intel, Lucent Technologies (ныне Nokia), NEC и Philips совместно возглавили инициативу по развивают более высокую скорость передачи данных, в результате чего скорость передачи данных достигает 480 Мбит / с, что в 40 раз быстрее, чем исходная спецификация USB 1.1.

Спецификация USB 3.0 была опубликована 12 ноября 2008 года. Ее основными целями были повышение скорости передачи данных (до 5 Гбит / с), снижение энергопотребления, увеличение выходной мощности и обеспечение обратной совместимости с USB 2.0. USB 3.0 включает новую, более высокоскоростную шину SuperSpeed ​​параллельно с шиной USB 2.0. По этой причине новую версию также называют SuperSpeed. Первые устройства с интерфейсом USB 3.0 были представлены в январе 2010 года.

По состоянию на 2008 год на мировом рынке было около 6 миллиардов USB-портов и интерфейсов, и около 2 миллиардов продавались ежегодно.

Спецификация USB 3.1 была опубликована в июле 2013 года.

В декабре 2014 года USB-IF представила спецификации USB 3.1, USB Power Delivery 2.0 и USB-C в МЭК ( TC 100 - Аудио, видео и мультимедийные системы и оборудование) для включения в международный стандарт IEC 62680 ( интерфейсы универсальной последовательной шины для данные и питание) , который в настоящее время основан на USB 2.0.

Спецификация USB 3.2 была опубликована в сентябре 2017 года.

USB 1.x

Выпущенный в январе 1996 года, USB 1.0 определял скорость передачи сигналов 1,5 Мбит / с (низкая пропускная способность или низкая скорость) и 12 Мбит / с (полная скорость) . Он не позволял использовать удлинительные кабели или сквозные мониторы из-за ограничений по времени и мощности. На рынке появилось немного USB-устройств, пока в августе 1998 года не был выпущен USB 1.1. USB 1.1 был самой ранней версией, которая получила широкое распространение и привела к тому, что Microsoft назвала « ПК без устаревших версий ».

Ни в USB 1.0, ни в 1.1 не указана конструкция для любого разъема, меньшего, чем стандартный тип A или тип B. Хотя многие конструкции миниатюрных разъемов типа B появились на многих периферийных устройствах, соответствие стандарту USB 1.x затруднялось из-за обработки периферийных устройств, которые имели миниатюрные разъемы, как если бы они были связаны привязкой (то есть: без вилки или розетки на периферийном конце). До появления USB 2.0 (версия 1.01) миниатюрный разъем типа A не был известен.

Пользователи ПК оценили по достоинству действительно универсальные USB-порты своих машин. Однако высокоскоростные периферийные устройства, типа внешних жестких дисков, вполне могут превратить обеспечиваемую USB скорость передачи данных, равную 1,5 Мбайт/с (12 Мбит/с), в то узкое место, которое будет сдерживать общую производительность системы. Что же, обратитесь в таком случае к порту USB 2.0, иначе называемому Hi-Speed USB (высокоскоростной USB-порт). По заявлению разработчиков, в нем сочетаются универсальность предшественника, совместимость с нынешними USB-продуктами и скорость обмена данными, достигающая 60 Мбайт/с (480 Мбит/с). Это в 40 раз быстрее, чем позволяли аппараты с USB 1.1.

Для того чтобы выяснить, соответствуют ли реальные свойства USB 2.0 рекламным обещаниям, мы провели серию тестов. Первыми были дисководы CD-RW, которые в полной мере реализовать скоростные преимущества USB 2.0 не смогли.

Но с началом массового выпуска плат расширения и периферийных аппаратов стандарта USB 2.0 мы решили исследовать их более детально.

Хорошая новость: хотя некоторые из производителей периферийных устройств рекомендуют для каждого из своих продуктов конкретный адаптер USB 2.0, испытания, проведенные в Тестовом центре журнала PC World , продемонстрировали значительную степень совместимости между продуктами с портами Hi-Speed USB. Быстродействие, однако, не соответствует широко разрекламированным обещаниям. Максимальное ускорение переноса данных, достигнутое при обмене информацией между ПК и внешним жестким диском, свелось к увеличению в 12,6 раза. При тестировании других устройств с USB 2.0, дисковода CD-RW и сканера прирост производительности оказался существенно меньшим по причине более низкой пиковой производительности самих этих аппаратов.

И все же Hi-Speed USB — это отнюдь не пустышка. По сравнению с любыми другими модернизациями, кроме разве что установки интерфейса IEEE 1394, — это самый эффективный способ вложения денег. Пользователь получает реальный шанс реализовать дополнительные преимущества современных внешних устройств. Прогресс тем более впечатляет, если учесть, что ожидаемая стоимость платы PCI USB 2.0 вместе с соответствующим кабелем — менее 100 долл. (Здесь и далее даны цены в США. — Прим. ред. )

Тесты и их результаты

Мы проанализировали работу пяти плат PCI c портами Hi-Speed USB: USB2connect 3100LP корпорации Adaptec (49 долл.), USB 2.0 F5U220 фирмы Belkin (69 долл.), USB 2.0 U2PCI-5 компании Keyspan (59 долл.), OrangeUSB 2/0 Hi-Speed PCI производства Orange Micro (69 долл.) и, наконец, USB 2.0 5-Port PCI компании SIIG (40 долл.) Для каждой из них использовался драйвер, предоставляемый производителем.

Все пять перечисленных USB 2.0 PCI-плат тестировались со следующими устройствами: 200-долл. внешним жестким диском Personal Storage 3000LE фирмы Maxtor емкостью 40 Гбайт и скоростью вращения 5400 об/мин, 400-долл. планшетным фотосканером Perfection 2450 компании Epson и 200-долл. внешним 24X/10X/40X-дисководом CD-RW 241040UE VeloCD производства TDK.

Тест проводился на ПК IBM NetVista в следующей конфигурации: процессор Intel Pentium 4 с тактовой частотой 1,4 ГГц, оперативная память объемом 256 Мбайт, внутренний жесткий диск на 60 Гбайт и операционная система Windows XP Professional. Мы поочередно устанавливали платы на этот компьютер и тестировали их со всеми тремя периферийными устройствами перед тем, как переходить к испытанию следующей платы. Чтобы результаты были сопоставимы, тесты для USB 1.1 проводились с использованием интегрированных портов USB 1.1 того же самого ПК (см. табл. «USB 2.0 против 1.1. »)

Начнем с главного: каждая из комбинаций платы и периферийного устройства работала. Это, конечно, закономерно для продуктов, соответствующих какому бы то ни было единому стандарту. Тем не менее оказалось приятной неожиданностью, так как некоторые из производителей, рекомендуя для каждого из своих устройств с USB 2.0 совершенно конкретную плату PCI, заставляли сомневаться в совместимости различных комбинаций плат и периферии. Например, когда компания Sony прошлой осенью выпустила изящный комбинированный дисковод CD-RW/DVD-ROM (модель CRX85U/A2), то она, ссылаясь на результаты «многочисленных тестов на совместимость», советовала использовать плату производства компании Adaptec. В настоящее время, оставляя в силе прежние рекомендации, представитель Sony отмечает, однако, что их дисковод должен работать с любой платой, несущей на себе логотип Hi-Speed USB.

На упаковках всех протестированных нами PCI-адаптеров этот логотип имелся. Его наличие означает, что продукт прошел тест на совместимость, введенный поддерживающей соответствующий стандарт организацией USB Implementers Forum (USB-IF).

Второе наше наблюдение — это поразительное сходство в быстродействии плат: различие по этому параметру в большинстве тестов составило 1% или менее того. Мы приписываем этот результат в основном тому обстоятельству, что во всех платах использован один и тот же контроллер фирмы NEC.

Уже после того, как мы завершили тестирование, о котором здесь рассказано, компания Microsoft выпустила окончательную версию драйвера USB 2.0 для операционной системы Windows XP. По заявлению ее представителей, вскоре появятся драйверы для Windows 2000. А вот аналогичных планов в отношении операционных систем Windows Me и Windows 98 у нее, к сожалению, нет.

Довольно-таки шустро

Из трех периферийных устройств, которые мы протестировали, наибольший прирост скорости передачи данных показал внешний жесткий диск компании Maxtor. Среднее время, потребовавшееся пяти платам на завершение копирования файлов на этот диск, составило 58 с — в 12,6 раза быстрее, чем 12 мин 13 с, затраченные при использовании порта USB 1.1. Средний показатель для пяти адаптеров в тесте на работу с Photoshop составил 4 мин 24 с — в 8,5 раза быстрее, чем 37 мин 19 с для порта USB 1.1. Но при всем этом простенький анализ показал, что внутренний жесткий диск со скоростью вращения 5400 об/мин и стандартной шиной UDMA/100 работает значительно быстрее протестированного внешнего с портом USB 2.0.

Однако обвинять диск компании Maxtor не стоит: он-то как раз способен на устойчивую передачу данных со скоростью до 46,7 Мбайт/с (около 374 Мбит/с). Это медленнее, чем теоретический максимум, достижимый Hi-Speed USB, но все же много быстрее, чем фактически показанная им скорость в 11,2 Мбайт/с (90 Мбит/с). Чтобы выяснить причину замедления, мы обратились к Джейсону Зиллеру, президенту USB-IF и менеджеру по техническим инициативам компании Intel. По его словам, по меньшей мере от 10 до 15% всей заявленной скорости в 60 Мбайт/с (480 Мбит/с) уходит на протокольные (служебные) данные, т. е. на поддержание коммуникационного протокола между платой и периферийным устройством. Кроме того, считает Д. Зиллер, за более низкие, чем ожидалось, показатели, несут ответственность ОС и контроллер, пока еще не вполне оптимизированные для обеспечения максимального быстродействия. По мере того как производители соответствующих микросхем и создатели драйверов будут отлаживать свою продукцию, реальная производительность USB 2.0 возрастет.

Сканеры и дисководы CD-RW

Наши тесты с использованием внешнего дисковода CD-RW компании TDK также выявили значительное приращение быстродействия, обеспечиваемое Hi-Speed USB, хотя ограничения, присущие даже очень быстрому накопителю CD-RW, не позволяют получить прирост производительности, подобный тому, который показал жесткий диск. В тесте на извлечение цифровых аудиоданных наши пять плат Hi-Speed USB завершили задачу со средним результатом в 98 с, что означало четырехкратное ускорение по сравнению с 6 мин 32 с для порта USB 1.1. В тесте с записью на CD-R интерфейс Hi-Speed USB дал пятикратное приращение быстродействия: скорость передачи составила около 2,7 Мбайт/с (21 Мбит/с). Заявленная для дисковода производительность, 24X, теоретически должна быть в состоянии обеспечить максимальную скорость передачи данных, равную 3,6 Мбайт/с (28,8 Мбит/с), а для чтения — 40X, т. е. 6 Мбайт/с (48 Мбит/с).

Результаты, полученные при тестировании CD-RW, оказались сопоставимы с показателями внутренних дисководов, исследованных нами ранее. Это означает, что с портом USB 2.0 пользователю уже не приходится приносить быстродействие в жертву удобству применения внешнего аппарата.

В случае сканера ограничения на скорость передачи данных еще более заметны. Сканер фирмы Epson в нашем тесте на передачу изображения с разрешением 300 т/д работал с портом USB 2.0 в 1,7 раза быстрее, чем с портом USB 1.1, а при разрешении 1600 т/д приращение скорости было двукратным. По словам инженеров фирмы Epson, это соответствует их ожиданиям, поскольку буферы памяти большинства сканеров попросту слишком малы для того, чтобы в полной мере реализовать преимущества Hi-Speed USB. Но даже с учетом этого сканирование изображения высокого разрешения было завершено через Hi-Speed USB всего лишь за 6 мин 44 с — почти на 7 мин быстрее, чем при использовании USB 1.1. Эта разница может оказаться действительно существенной, если приходится часто и много сканировать.

Вполне может статься, что скоро каждый ПК будет укомплектован Hi-Speed USB. В январе 2002 г. фирма Gateway стала первым крупным поставщиком ПК, предлагающим системы с Hi-Speed USB на системной плате. Джейсон Зиллер из USB-IF ожидает, что другие производители компьютерных систем последуют этому примеру уже в ближайшие месяцы.

Готовьтесь к повсеместному распространению

Но настоящий прирост производительности пользователи ощутят только тогда, когда добавлять в свои продукты оборудование для USB 2.0 станут производители наборов микросхем. Зиллер говорит, что компания Intel запустит в производство новый набор микросхем со встроенным Hi-Speed USB предстоящим летом, а фирмы Silicon Integrated Systems и Via Technologies намерены добавить Hi-Speed USB к линейкам своей продукции в течение ближайших месяцев.

А пока что, если вы намереваетесь приобретать новый сканер, внешний дисковод CD-RW, внешний жесткий диск или любое другое периферийное устройство, которое способно хотя бы частично использовать более высокую скорость передачи данных, обеспечиваемую USB 2.0, мы рекомендуем оснастить компьютер платой расширения. В конце концов, любая модернизация, которая позволяет безболезненно увеличить быстродействие ПК в два—пять раз (или даже больше) и обходится при этом менее чем в 100 долл., заслуживает внимания.

Читайте также: