Потребовалось значительное время, прежде чем версия USB 2.0 приобрела нынешнюю популярность. В 1996 году Intel объявила шину Universal Serial Bus как альтернативу последовательному порту RS-232 и параллельному 25-контактному порту. Хотя преимущества USB несомненны, но потребовалась широкая поддержка на уровне платформы, прежде чем шину стали считать успешной.
Intel реализовала поддержку USB в своём чипсете 440FX для Pentium Pro и Pentium II, но шина не приобрела широкого признания из-за отсутствия поддержки в ОС Microsoft Windows 95 и Windows NT 4.0. Кроме того, в то время на рынке было очень мало USB-устройств, так что USB 1.0 со скоростью передачи данных 12 Мбит/с первоначально использовался как нишевой интерфейс.
Многие пользователи стали по-новому относиться к Universal Serial Bus после того, как Intel обновила спецификации в 1998 году. В версии 1.1 появились передачи по прерыванию, которые особенно важны для таких устройств ввода, как мышь и клавиатура. Однако пропускная способность стандарта USB 1.1 осталась на уровне 1,5 Мбит/с в низкоскоростном режиме и 12 Мбит/с на полной скорости, что не добавляло ему популярности.
В 2000 году стандарт USB обновился до версии USB 2.0, которая увеличила пропускную способность в 40 раз - до 480 Мбит/с в высокоскоростном режиме. Шина USB 2.0 осталась по-прежнему совместима с USB 1.1.
Устройства с USB 2.0 вышли на массовый рынок только в 2002 года, когда утвердился новый интерфейс. Пропускная способность 480 Мбит/с оказалась достаточно быстрой для флэш-накопителей, MP3-плееров, смартфонов и цифровых камер.
После своего широкого внедрения USB 2.0 смог полностью заменить последовательный и параллельный интерфейсы. Теперь лишь немногие продукты содержат параллельный и последовательный порты, старые интерфейсы сейчас нужны, разве что, для серверных окружений или промышленных компьютеров.
Но успех USB на этом не заканчивается, поскольку на массовом рынке начинает появляться USB 3.0.
Новый стандарт увеличил пропускную способность в 10 раз, хотя это не такой значительный прирост, как 40-кратное увеличение скорости при переходе на USB 2.0. USB 3.0 поддерживает максимальную скорость передачи 5 Гбит/с, а его пропускная способность почти в два раза превосходит современный стандарт Serial ATA (3 Гбит/с с учётом передачи информации избыточности).
Многие пользователи подтвердят, что интерфейс USB 2.0 является основным "узким местом" современных компьютеров, так как его пиковая "чистая" пропускная способность недостаточна и составляет от 30 до 35 Мбайт/с. Для сравнения, у современных 3,5" жёстких дисков скорость передачи уже превысила 100 Мбайт/с, а у скоростных твёрдотельных накопителей – 200 Мбайт/с.
USB Implementers Forum считает, что USB 3.0 будет достаточно для всех потребительских устройств на протяжении ближайших пяти лет. Чтобы гарантировать надёжную передачу данных, интерфейс USB 3.0 применяет кодирование 8/10 бит. Один байт (8 бит) передаётся с помощью 10-битного кодирования, что улучшает надёжность передачи, но уменьшает пропускную способность. Поэтому переход с битов на байты производится с соотношением 10:1 вместо 8:1.
Обзор
пропускной способности
Интерфейс
Номинальная
пропускная способность (Мбит/с)
Номинальная
пропускная способность (Мбайт/с)
USB 1.x
1,5
0,19
USB 1.x
12
1.5
USB 2.0
480
60
USB 3.0
5000
500*
FireWire 400
400
50
FireWire 800
800
80*
SATA / eSATA 150
1500
150*
SATA / eSATA 300
3000
300*
* - кодирование 8/10 бит.
Основной целью интерфейса USB 3.0 является повышение пропускной способности, однако новый стандарт к тому же эффективно регулирует энергопотребление. Интерфейс USB 2.0 постоянно контролирует доступность устройств, что требует дополнительной энергии. У USB 3.0 существует четыре состояния подключения, названные U0-U3. Состояние U0 соответствует активной передаче данных, а U3 погружает устройство в "сон".
Если подключение не активно, то в состоянии U1 будут отключены возможности приёма и передачи данных, а в состоянии U2 – внутренние тактовые импульсы. Таким образом, подключённые устройства могут переходить в состояние U1 сразу же после завершения передачи данных, что даст заметный выигрыш в энергопотреблении в сравнении с USB 2.0. Стандарт USB 3.0 отличается от USB 2.0 и более высоким поддерживаемым током. Если USB 2.0 имел порог тока 500 мА, то в новом стандарте это значение увеличено до 900 мА. Ток при инициации соединения был изменен с уровня 100 мА у USB 2.0 до 150 мА у USB 3.0. Эти параметра очень важны для портативных жёстких дисков, которые обычно требуют несколько большие токи. Раньше проблему решали с помощью дополнительной вилки USB, получая питание от двух портов, и используя только один для передачи данных.
USB 3.0 не использует волоконную оптику из-за ее дороговизны для массового рынка. Однако теперь у медного кабеля девять, а не четыре провода. Передача данных происходит по четырём из пяти дополнительных проводов в дифференциальном режиме (SDP--Shielded Differential Pair). Одна пара проводов отвечает за приём информации, другая - за передачу. Принцип работы схож с Serial ATA, но устройства получают полную пропускную способность в обоих направлениях.
Стандарт USB 3.0 обратно совместим с USB 2.0, то есть вилки выглядят такими же, как и обычные вилки типа A. Контакты USB 2.0 расположены на прежнем месте, но в глубине разъёма теперь есть еще пять новых контактов. USB Implementers Forum рекомендует производителям использовать цветовое кодирование Pantone 300C на внутренней части разъёма.
Изменения у разъёмов для мобильных устройств изменения. Старый разъём Micro-B USB 2.0 имел ширину 6,86 мм, а теперь ширина разъёма USB 3.0 Micro-B увеличилась до 12,25 мм. Разъёмы были сделаны таким образом, чтобы обеспечить совместимость c USB 2.0.
Изменилась и длина кабеля: стандарт USB 2.0 позволял использовать кабели длиной до пяти метров, а USB 3.0 поддерживает максимальную длину до трех метров.
Для USB 3.0 необходимы новые USB-концентраторы, позволяющих подключать несколько устройств через одно физическое соединение. Концентраторы USB 3.0 сложнее, чем устройства класса USB 2.0, поскольку им включают в себя два концентратора: первый SuperSpeed для работы USB 3.0, а второй - для поддержки USB 2.0. Пользователю всё будет понятно, так как все порты будут соединяться к обоим концентраторам. Однако, этот подход всё же не увеличивает максимальное количество устройств на порт USB: оно осталось 127.
Реализация двух таких концентраторов в одном устройстве, скорее всего, негативно скажется на цене первого поколения хабов USB 3.0, но, возможно, в будущем начнут использовать один унифицированный чип, который сможет поддерживать стандарты обоих типов. Кроме того, стоит отметить возможные проблемы совместимости со стандартом USB 1.1, поскольку устройства USB 3.0 не гарантируют совместимость со старым стандартом на 12 Мбит/с.
