Интерфейс USB 3.1

Дальнейшим развитием интерфейса USB стал интерфейс USB 3.1. 5Теория обещает, что внедрение интерфейса USB 3.1 должно обеспечить более чем двукратное увеличение скорости передачи данных – вплоть до 1,25 Гбайт/с

·

·Страница 1 - USB 3.1: теория и практика

o§ Стандарт USB 3.1: что нового

o§ USB 3.1 в исполнении ASUS

o§ Технология ASUS USB 3.1 Boost

·Страница 2 - USB 3.1: тестирование и выводы

Что же нового в этом интерфейсе и что он может дать с практической точки зрения.

Введённый в обиход ещё в 2009 году стандарт интерфейса 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 разработана версия интерфейса 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 устройств с интерфейсом USB 3.0, реальная скорость передачи данных от которых составляет в лучшем случае (400-450)М байт/с, теперь смогут получить распространение их последователи с интерфейсом USB 3.1, которые будут способны отдавать и получать данные примерно вдвое быстрее. В таблице 28.1 приведены некоторые характеристики всех стандартов USB.

Таблица 28.1. Некоторые характеристики всех стандартов USB.

Двукратное расширение полосы пропускания – не единственное преимущество стандарта USB 3.1. В дополнение к этому в стандарте USB 3.1 используется и более эффективное кодирование данных, позаимствованное из протокола стандарта интерфейса PCI Express 3.0. Если в интерфейсе USB 3.0 кодирование осуществлялось по схеме 8/10-бит (к каждым восьми битам полезных данных добавляется два бита контрольной суммы), то в интерфейсе USB 3.1 перешли 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 интерфейса 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 программного обеспечения и прочее. А значит, в итоге вполне можно ожидать практического максимума скорости где-то в районе 1 Гбайт/с, что выразится в уменьшении времени передачи больших объёмов данных по сравнению с интерфейсом USB 3.0 примерно в 2,4-2,5 раза.

В стандарт интерфейса USB 3.1 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 интерфейса USB 3.1 в некоторых случаях будет допустимо использовать не только для питания переносных устройств хранения данных, 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 интерфейса USB 3.1 выступает его обратная совместимость. Это значит, что порты интерфейса 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 интерфейса USB 3.1. Дело в том, что эта версия стандарта вводит в употребление ещё один тип разъёма – так называемый разъем 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, правильно воткнуть штекер в порт можно будет с первого раза. Кроме того, новый разъем имеет сравнительно скромные габариты – он немного похож своими размерами на разъем 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.

Выводы

В целом даже на начальном этапе своего жизненного пути интерфейс USB 3.1 вполне оправдывает возложенные на него надежды. Как показывают практические тесты, версия интерфейса USB 3.1 позволяет получить не менее 70-процентный прирост в практической пропускной способности. Это, конечно, далеко от того многократного роста скорости, который произошёл в процессе перехода с интерфейса USB 2.0 на интерфейс USB 3.0, но в этот раз и номер версии стандарта изменился всего на одну десятую.

К тому же возможности нового стандарта одной лишь возросшей скоростью не ограничиваются. Вместе с ней в интерфейсе USB 3.1 получена и масса других полезных свойств: более удобный разъём, возможность использования тех же портов и кабелей для подключения мониторов, повышенная электрическая мощность портов и прочее. Поскольку распространение интерфейса USB 3.1 началось в 2015 г., нет никаких сомнений в том, что по прошествии некоторого времени порты интерфейса USB 3.1 будут доступны повсеместно и станут гораздо более успешным и популярным решением, нежели так и не ставший массовым интерфейс Thunderbolt.