USB 3.0 SuperSpeed

Nicméně v době videa ve vysokém rozlišení, terabajtových disků a mračen fotografií pořízených mnohamegapixelovými fotoaparáty přestává i toto prozatím rychlé rozhraní stačit a stále častěji se naráží na jeho limity. Je tedy nejvyšší čas vyvinout nový standard, který by odpovídal současným požadavkům uživatelů. Proto také už v září roku 2007 firma Intel oznámila začátek definování specifikací nového rozhraní USB 3.0.

Na letošní výstavě CES, která se konala v lednu v Las Vegas, prezentovala firma Seagate první externí pevný disk s rozhraním USB 3.0. Během tohoto roku už by se také měly na trh dostat první počítače s portem USB 3.0. Už teď vás ale Chip seznámí se všemi inovacemi, rozšířeními a technickými detaily tohoto nového rychlého rozhraní.

Datový tok: Se SuperSpeed až 5 Gb za sekundu

Hlavní očekávanou inovací rozhraní USB je enormní nárůst přenosové rychlosti, a to až desetinásobný. Přenosová rychlost by teoreticky mohla dosahovat 5 Gb/s, což je asi kolem 640 MB za sekundu. To je ve srovnání s rychlostí 480 Mb/s, kterou nabízí současný standard 2.0, podstatné zrychlení. USB 3.0 přitom v rychlosti nepřekonává jen svého předchůdce, ale i další konkurenty, mezi které patří FireWire a především nejnovější porty SATA (Serial ATA), které zvládnou transportovat data rychlostí zhruba 300 MB/s.

Vyšší tempo nových portů není překvapivé. U USB 3.0 je ale důležitá i jiná vlastnost, a to zpětná kompatibilita se starším standardem. Všechna současná USB zařízení by tak měla bez problémů plně pracovat i na rychlejším rozhraní.

USB 2.0 nabízí pro posílání dat tři různé rychlostní varianty. Nejnižší rychlost na jeden port - 1,5 Mb/s - poskytuje varianta „LowSpeed", rychlejší „FullSpeed" a „HighSpeed" pak pracují rychlostí 12 Mb a 450 Mb za sekundu. Stejné rychlosti bude kvůli zpětné kompatibilitě podporovat i rozhraní USB 3.0, aby bylo možné připojit stávající zařízení. Navíc ale nabídne další „level" - variantu „SuperSpeed", pracující s již zmíněnou přenosovou rychlostí až 5 Gb za sekundu.

Oproti původním předpokladům i prvním oznámením se v případě USB 3.0 pro dosažení takovýchto rychlostí nepoužije optická technologie. „SuperSpeed" bude operovat pomocí pěti dodatečných pinů v konektoru. Navíc vyšší přenosová frekvence v GHz si vyžádá i zavedení dvou dalších odstíněných párů vodičů v USB 3.0 kabelu - jeden pár pro datový přenos a druhý pro příjem (viz obrázek vpravo nahoře). Kabel je opatřen stíněním, aby nedocházelo k rušení signálu a poruchám v přenosu. A ještě doplnění ohledně dvou párů nových kabelů: USB 3.0 podporuje duplexní komunikační mod - data mohou být zároveň vysílána i přijímána. Ušetří se tak čas potřebný pro přepnutí. Původní datové spoje USB 2.0 tedy zůstaly kvůli zpětné kompatibilitě zachovány. Nové piny však vyžadují také nový USB konektor.

Konektor: „Rozšíření" pro mobilní telefony a tiskárny

USB konektor typu „A" nabízí pro pět nových dodatečných pinů „SuperSpeed" poměrně dost místa. Nevznikla tak potřeba tento konektor nějak výrazně měnit. Aby se však jednotlivé typy konektorů snadno rozlišily, bude pro USB 3.0 vyhrazena modrá barva, pro USB 2.0 pak zůstane barva černá, bílá nebo šedá (viz obrázek vpravo nahoře).

Starý konektor s novým vnitřkem: Nový konektor USB 3.0 vypadá při srovnání se starší verzí úplně stejně. Vnitřní uspořádání je ale jiné a port už se neskládá pouze ze čtyř pinů jako u předchůdce. Pět nových pinů (oranžových) má na starosti nový rychlý mod „SuperSpeed". Čtyři přední piny nebyly kvůli zachování zpětně kompatibility s USB 2.0 změněny.

Skoro stejně je na tom i dost velký konektor typu „B", který se používá pro tiskárny, případně pro externí pevné disky velikosti 3,5". Ten také zůstane podobný, ale musel být trochu rozšířen na výšku, aby se získalo dodatečné místo pro nové piny. Kvůli nedostatku místa se však musel hodně změnit malý konektor typu „AB", který se používá pro digitální fotoaparáty nebo mobilní telefony. Bez výrazné změny do něj dodatečné konektory nebylo možné dostat. Má tedy „rozšíření", ve kterém jsou piny „SuperSpeed" umístěny (viz obrázek).

Vlastnosti: Směrování dat a úspora energie

Další inovace USB 3.0 spočívá ve způsobu distribuce dat uvnitř USB „sítě". Ve všech současných i předchozích USB standardech bylo možné připojit k USB portu až 127 různých zařízení. Všechna data, která byla vyslána, tak ale byla dopravena ke všem připojeným zařízením (tzv. polling).

USB 3.0 je v tomto případě o krok vepředu. Data jsou totiž zasílána jen k předem definovanému příjemci (směrování) za použití USB hubu. To vede k rozumnějšímu využití šířky pásma a také to umožňuje šetřit elektrickou energii. Připojená zařízení totiž mohou využít jeden ze čtyř úsporných režimů. To v případě USB 2.0 zařízení není možné, protože ta musí neustále analyzovat datový tok (i když to nejsou data pro ně), a jsou tedy stále aktivní. Nové funkce v USB 3.0, tedy směrování a úsporné mechanismy, však samozřejmě vyžadují nové USB huby. Ty se skládají ze dvou částí - první z nich je zodpovědná pouze za přenos „SuperSpeed", druhá se stará o ostatní rychlosti.

Další inovace ve specifikaci USB 3.0: 150 mA proudu je nyní standardně k dispozici pro každé připojené zařízení. U USB 2.0 je to pouze 100 mA, přičemž tato hodnota může být v případě požadavků zařízení zvýšena až na 500 mA. U USB 3.0 bylo maximum zvýšeno až na 900 mA. Ani to ale nebude pro externí 3,5" pevné disky dostatečná hodnota. Mělo by to však vést ke zlepšení stability připojení menších zařízení, jako jsou externí 2,5" pevné disky.

Info: www.usb.org

Thomas Littschwager