Usb 3.x

Основные порты системной платы и их распиновка

Присутствующие на «материнках» контакты можно разделить на несколько групп: разъёмы питания, подключения внешних карт, периферийных устройств, и кулеров, а также контакты передней панели. Рассмотрим их по порядку.

Питание

Электричество на материнскую плату подается через блок питания, который подключается через специальный разъём. В современных типах системных плат их есть два типа: 20 pin и 24 pin. Выглядят они вот так.
В некоторых случаях к каждому из основных контактов добавляются еще четыре, для совместимости блоков с разными системными платами.
Первый вариант — более старый, его сейчас можно найти на материнских платах выпуска середины 2000-ых годов. Второй на сегодняшний день является актуальным, и применяется почти повсеместно. Распиновка данного разъёма выглядит так.
К слову, замыканием контактов PS-ON и COM можно проверить работоспособность блока питания.

Периферия и внешние устройства

К разъёмам для периферии и внешних устройств относятся контакты для жесткого диска, порты для внешних карт (видео, аудио и сетевой), входы типов LPT и COM, а также USB и PS/2.

Жесткий диск
Основной используемый сейчас разъём для жесткого диска – SATA (Serial ATA), однако на большинстве материнских плат присутствует также порт IDE. Основное отличие данных контактов заключается в скорости: первый ощутимо быстрее, однако второй выигрывает за счет совместимости. Коннекторы легко различить по внешнему виду — они выглядят так.

Распиновка каждого из указанных портов само собой отличается. Вот так выглядит распиновка IDE.

А вот так SATA.

Кроме данных вариантов, в некоторых случаях для подключения периферии может использоваться вход типа SCSI, однако на домашних компьютерах это большая редкость. К тому же большинство современных приводов оптических и магнитных дисков также используют данные типы разъёмов. О том, как правильно их подключать, мы поговорим в другой раз.

Внешние карты
На сегодняшний день главным разъёмом для подключения внешних карточек является PCI-E. К данному порту подходят звуковые платы, GPU, сетевые карты, а также диагностические POST-card. Распиновка данного разъёма выглядит вот так.

Периферийные слоты
Старейшими портами для подключаемых извне устройств являются LPT и COM (иначе последовательный и параллельный порты). Оба типа считаются уже устаревшими, однако все еще применяются, например, для подключения старого оборудования, заменить которое на современный аналог не представляется возможным. Распиновка данных коннекторов выглядит так.
Клавиатуры и мыши подключаются к портам типа PS/2. Этот стандарт также считается устаревшим, и массово заменяется на более актуальный USB, однако ПС/2 предоставляет больше возможностей для подключения управляющих устройств без участия операционной системы, потому еще в ходу

Схема контактов данного порта выглядит так.
Обратите внимание, что входы для клавиатуры и мыши строго разграничены!

Представителем еще одного типа разъёмов является FireWire, он же IEEE 1394. Этот тип контакта является своего рода предтечей Universal Series Bus и используется для подключения некоторых специфических мультимедиа-устройств вроде видеокамер или DVD-плееров. На современных материнских платах он встречается редко, однако на всякий случай мы покажем вам его распиновку.

USB на сегодня является самым удобным и популярным разъёмом для подключения периферийных устройств, начиная от флешек и заканчивая внешними цифро-аналоговыми преобразователями. Как правило, на материнской плате присутствует от 2 до 4 портов такого типа с возможностью увеличения их количества путем подключения передней панели (о ней ниже). Доминирующим типом ЮСБ сейчас является тип А 2.0, однако постепенно производители переходят на стандарт 3.0, схема контактов которого отличается от предыдущей версии.

Передняя панель
Особняком стоят контакты для подключения передней панели: вывода на лицевую часть системного блока некоторых портов (например, линейного выхода или 3,5 mini-jack). Процедура подключения и распиновка контактов уже рассмотрена на нашем сайте.

Урок: Подключаем к материнской плате переднюю панель

Заключение

Мы с вами рассмотрели распиновку важнейших контактов на материнской плате. Подводя итоги, отметим, что изложенной в статье информации достаточно для рядового пользователя.

Опишите, что у вас не получилось.
Наши специалисты постараются ответить максимально быстро.

Разъемы

Разъем USB 3.0 Standard-A (вверху, синего цвета « Pantone 300C»), разъем Standard-B (в центре) и разъем Micro-B (внизу)

К розетке USB 3.0 Standard-A можно подключить либо штекер USB 3.0 Standard-A, либо штекер USB 2.0 Standard-A. И наоборот, можно подключить штекер USB 3.0 Standard-A к розетке USB 2.0 Standard-A. Это принцип обратной совместимости. Standard-A используется для подключения к порту компьютера на стороне хоста.

К розетке USB 3.0 Standard-B можно подключить либо штекер USB 3.0 Standard-B, либо штекер USB 2.0 Standard-B. Обратная совместимость применима к подключению штекера USB 2.0 Standard-B к розетке USB 3.0 Standard-B. Однако подключить штекер USB 3.0 Standard-B к розетке USB 2.0 Standard-B невозможно из-за физически большего разъема. Standard-B используется на стороне устройства.

Поскольку порты USB 2.0 и USB 3.0 могут сосуществовать на одном компьютере и выглядят одинаково, спецификация USB 3.0 рекомендует, чтобы в розетке Standard-A USB 3.0 была синяя вставка ( цвет Pantone 300C). Такая же цветовая кодировка применяется к штекеру USB 3.0 Standard-A.

USB 3.0 также представил новый кабельный разъем Micro-B, который состоит из стандартного кабельного разъема USB 1.x / 2.0 Micro-B с дополнительным 5-контактным разъемом, «уложенным» внутри него. Таким образом, хост-разъем USB 3.0 Micro-B сохранил обратную совместимость с разъемами кабеля USB 1.x / 2.0 Micro-B, позволяя устройствам с портами USB 3.0 Micro-B работать на скоростях USB 2.0 на USB 2.0 Micro-B. кабели. Однако подключить штекер USB 3.0 Micro-B к розетке USB 2.0 Micro-B невозможно из-за физически большего разъема.

Распиновка

Штекер USB 3.0 Standard-A (вверху) и розетка (внизу) с аннотированными контактами

Разъем имеет ту же физическую конфигурацию, что и его предшественник, но с еще пятью контактами.

Контакты VBUS, D−, D + и GND необходимы для связи через USB 2.0. Дополнительные контакты USB 3.0 — это две дифференциальные пары и одна земля (GND_DRAIN). Две дополнительные дифференциальные пары предназначены для передачи данных SuperSpeed; они используются для полнодуплексной сигнализации SuperSpeed. Вывод GND_DRAIN предназначен для оконечной нагрузки дренажного провода и для управления электромагнитными помехами и поддержания целостности сигнала.

Распиновка разъема USB 3.0
Штырь цвет Название сигнала Описание
Разъем Разъем B
Оболочка Нет данных Щит Металлический корпус
1 Красный VBUS Сила
2 Белый D− Дифференциальная пара USB 2.0
3 Зеленый D +
4 Черный GND Земля для возврата питания
5 Синий StdA_SSRX− StdB_SSTX− Дифференциальная пара приемника SuperSpeed
6 Желтый StdA_SSRX + StdB_SSTX +
7 Нет данных GND_DRAIN Земля для возврата сигнала
8 Фиолетовый StdA_SSTX− StdB_SSRX− Дифференциальная пара передатчиков SuperSpeed
9 апельсин StdA_SSTX + StdB_SSRX +
Разъем USB 3.0 Powered-B имеет два дополнительных контакта для питания и заземления устройства.
10 Нет данных DPWR Питание на устройство (только Powered-B)
11 DGND Земля для возврата DPWR (только Powered-B)

Обратная совместимость

USB Micro-B USB 2.0 против USB Micro-B SuperSpeed ​​(USB 3.0)

Вилки и розетки USB 3.0 и USB 2.0 (или более ранней версии) типа A предназначены для взаимодействия.

Разъемы USB 3.0 Type-B, такие как те, что есть на периферийных устройствах, больше, чем в USB 2.0 (или более ранних версиях), и допускают как больший штекер USB 3.0 Type-B, так и меньший USB 2.0 (или более ранний) Type-B вилка. Штекеры USB 3.0 типа B больше, чем штекеры USB 2.0 (или более ранней версии) типа B; поэтому штекеры USB 3.0 Type-B нельзя вставлять в розетки USB 2.0 (или более ранней версии) Type-B.

Вилка и розетка Micro USB 3.0 (Micro-B) предназначены в первую очередь для небольших портативных устройств, таких как смартфоны, цифровые камеры и устройства GPS. Разъем Micro USB 3.0 обратно совместим с разъемом Micro USB 2.0.

Розетка для eSATAp , которая представляет собой комбинацию eSATA / USB, предназначена для подключения разъемов USB Type-A от USB 2.0 (или более ранней версии), поэтому она также принимает разъемы USB 3.0 Type-A.

USB 2.0

USB 2.0 – сравнительно старый стандарт. Технология была представлена в начале 2000 года и на тот момент предлагала настолько высокую скорость передачи данных, что получила «подзаголовок» High-Speed.

В частности, максимальная скорость передачи данных, регламентированная этим протоколом, составляет 480 мегабит (60 мегабайт) в секунду. Она достигается на устройствах с поддержкой Hi-Speed. Таковыми являются различные флешки, камеры, фотоаппараты и так далее.

Впрочем, скоростной параметр – теоретический. На практике средняя скорость передачи данных составляет около 20 мегабайт в секунду.

При разработке стандарта 2.0 создатели стремились обеспечить максимальную совместимость с устаревшими интерфейсами. Так, это по-прежнему четырёхконтактный разъём (5-контактный на устройствах с заземлением), по которому передаётся ток с напряжением 5 Вольт и силой 0.5 Ампер на компьютерах. Тем не менее, переработка контроллера шины позволила увеличить скорость передачи данных.

В целом, на настоящий момент стандарт 2.0 – всё ещё универсальный интерфейс, который даже поддерживаться будет как минимум несколько лет. Низкая цена на контроллеры, огромное количество совместимых устройств и проработанный механизм взаимодействия делают его подходящим для использования в домашних и офисных условиях.

Достоинства

  • Огромное количество совместимых устройств;

  • Поддержка старыми операционными системами;

  • Низкая нагрузка на блок питания или аккумулятор.

Недостатки

Медленный.

Точнее, он сравнительно медленный. Поколение 3.0, конечно, превосходит его по пропускной способности, но фактическая скорость передачи данных зависит от производительности накопителя, типа файлов, файловой системы и множества сторонних параметров.

USB и его версии

По мере развития стандарт Universal Serial Bus, что переводится как универсальная последовательная шина, менялся в плане скорости, мощности и других характеристик, что позволило подключаемым с использованием интерфейса устройствам быстрее работать и вывело технологию на совершенно иной уровень.

USB 2.0

Пришедший на смену первой версии в 2000-м, USB 2.0 быстро приобрёл популярность и, несмотря на появление более современных решений, является универсальным интерфейсом. От версии 1.1, первой вышедшей в массы, улучшенный стандарт отличается поддержкой режима High-Speed, максимальная регламентированная скорость составляет 480 Мбит/с или 60 мегабайт (здесь и далее речь о номинальных значениях, труднодостижимых в практических условиях), достигаемая поддерживающими устройствами, такими как видеокамеры, фотоаппараты, флешки и пр. Хотя на практике средняя скорость передачи информации составит около 20 мегабайт в секунду, в «нулевых» эта возможность была впечатляющей.

Стандарт второго поколения работает в трёх режимах:

  • Low-speed, 10-1500 Кбит/с (клавиатуры, мышки, джойстики, геймпады);
  • Full-speed, 0,5-12 Мбит/с (аудио- и видеоустройства);
  • High-speed, 25-480 Мбит/с (видеоустройства, устройства хранения данных).

USB 3.0

С появлением USB 3.0 (SuperSpeed) в 2008-м скорость передачи информации возросла до 5 Гбит/с, что значительно выше, чем обеспечиваемая предыдущим поколением, а сила тока с 500 мА (выдаваемая 2.0), увеличена до 900 мА. Так, от одного разъёма имеется возможность запитать большее число устройств, к тому же исчезла необходимость применения внешнего источника питания для энергозависимых устройств. Разъёмы и кабели USB 3.0 совместимы с USB 2.0, однако, когда требуется получить скорость, заявленную обновлённым стандартом, подключаемые устройства и кабель должны поддерживать третье поколение (спецификация сейчас используется во многих устройствах).

USB 3.1

USB 3.1 с заявленной скоростью до 10 Гбит/с, равной той, что достигается с использованием Ethernet кабеля, а также выходной мощностью до 100 Вт, представили в 2013 году. С её появлением произошли изменения в маркировках стандартов. Режим USB 3.0 со скоростными характеристиками до 5 Гбит/с стали классифицировать как USB 3.1 Gen 1 (SuperSpeed), в то время как USB 3.1 со скоростью до 10 Гбит/с – стал USB 3.1 Gen 2 (SuperSpeed+).

Кроме того, что пропускная способность, если сравнивать с 3.0, увеличилась вдвое, появился и новый разъём Type-C. Это симметричный универсальный разъём, позволяющий подключать кабель любой стороной к девайсу.

USB 3.2

В сентябре 2017 года вышла уже новая версия для работы с шнурами Type-C в двухлинейном режиме (каналы по 10 Гбит/с на каждое направление и общей скоростью 20 Гбит/с)

Кроме удвоенной пропускной способности, важно обратить внимание ещё на один момент – поддерживается только разъём Type-C (тип разъёма Type-A остался не у дел в случае с данной версией)

И снова последняя ревизия ЮСБ внесла путаницу в результате изменений в системе маркировки, причём конструктивно стандарты не менялись, только названия. После ребрендинга (с февраля 2019 года) их наименования выглядят так:

  • SuperSpeed (USB2 Gen 1) со скоростью до 5 Гбит/с соответствует USB 3.1 Gen 1 (а ранее просто 3.0);
  • SuperSpeed+ (USB2 Gen 2) со скоростью до 10 Гбит/с соответствует USB 3.1 Gen 2;
  • SuperSpeed++ (USB 3.2 Gen 2х2) со скоростью до 20 Гбит/с (по двум линиям, каждая из которых соответствует USB 3.1 Gen 2).

Виды USB-разъемов

По назначению

По назначению любой USB-порт можно отнести к одному из трех типов:

  • Стандартному или обычному, который обеспечивает питание и информационный обмен между девайсами. Такими портами оборудованы компьютеры, ноутбуки, смартфоны, телевизоры и т. д.
  • Зарядному. Они встречаются на зарядных устройствах, power-банках и некоторых системных блоках, предназначены только для питания периферии.
  • Выделенному зарядному. Эти гнезда служат для зарядки USB-гаджетов от бытовой электросети. Их встраивают в электрические розетки. Пример такого решения показан на фото ниже.

Первый тип может быть любой версии, второй и третий чаще относится к версиям 2.0 или 3.0. Последние различаются между собой цветами.

По конфигурации

Конфигурация разъемов тоже «завязана» на поколение интерфейса. USB-штекеры и гнезда версий 1.1 и 2.0 бывают следующих типоразмеров и форм:

Типа А (стандартные). Такие порты устанавливают на хостовые и зарядные устройства. Они бывают трех размеров: обычного (самый распространенный – 12×4 мм, 4 контакта), среднего (miniUSB 7×3 мм, 5 контактов) и маленького (microUSB 7×2 мм, 5 контактов).

Типа B (узкие). Гнездами этого вида оснащают периферийное оборудование. Они также могут быть обычными (7×8 мм, 4 контакта), мини (3×7 мм, 5 контактов) и микро (2×7 мм, 5 контактов).

Разъемы микро обоих типов визуально очень похожи. Отличие лишь в том, что А имеет форму прямоугольника, а у B скошены верхние углы.

Редко, но встречаются USB-кабели, которые оборудованы комбинированными разъемами: mini-AB и micro-AB. Их можно подключать к гнездам того и другого вида.

Разъемы USB третьего поколения имеют следующие типоразмеры:

  • A – стандартный. Он отличается от предшественника цветом и количеством контактов, здесь их 9. Разъем микро-A имеет 10 контактов и разделен на 2 части. Половина идентична microUSB 2.0 (для совместимости), остальные 5 контактов расположены в другой части. Так сделано потому, что компактный размер не позволил уместить все выводы в одном месте. Разъемов типа мини-A 3.0 не существует.
  • В – его стандартный и мини-разъемы идентичны по конфигурации USB-B версии 2.0, но также имеют по 9 контактов. Micro-В отличится от micro-А формой совмещаемой половины. Она, как и microUSB-B 2.0, имеет срезанные углы.

Интерфейсы microUSB третьего поколения распространены мало, поскольку крайне неудобны в использовании. Кроме того, гнезда этого типа зачастую не выдерживают многократных рывков туда-сюда и отламываются от носителя. Таким же недостатком страдают и их предшественники, но здесь проблема возникает чаще.

Однако это не значит, что от миниатюрных разъемов USB-3 придется отказаться. Замена неудачному решению уже найдена – новый и кардинально непохожий на прототип интерфейс USB Type C.

Особенности USB Type C

Type-C или просто USB-C – это компактный разъем USB третьего поколения (8,4 x 2,6 мм, 24 контакта), который предназначен для тех же задач, что и его предшественники. В отличие от всех прочих интерфейсов этого типа, он симметричный или двусторонний, то есть поддерживает подключения кабеля и верхней, и нижней сторонами, как разъемы Lightning на устройствах Apple.

Отсутствие нужды ориентировать кабель в нужном положении уменьшает риск поломки гнезда, продлевает срок его службы и упрощает жизнь людям с ослабленным зрением и нарушенной координацией движений, которые в силу этих причин не могут пользоваться устройствами с разъемами microUSB-B.

Спецификация Type-C соответствует USB 3.1 и обеспечивает полную совместимость с ранними версиями этого интерфейса, как того требует стандарт. Поэтому мобильные гаджеты, оснащенные такими гнездами, не всегда поддерживают скорости третьего поколения: новомодный разъем вполне способен уживаться с USB-контроллером версии 2.0.

Другая особенность USB-C – это поддержка альтернативных режимов работы в качестве интерфейсов HDMI и MHL (гибрид HDMI и microUSB ), DisplayPort, VGA и Thunderbolt. Благодаря этой фишке смартфон с Type-C можно подключать, например, к HDMI-порту телевизора или DisplayPort-входу компьютерного монитора. Разумеется, возможность сообщения по такому каналу должна быть реализована в устройстве с USB-C, что пока встречается лишь на топовых смартфонах. Однако перспективы у технологии есть.

Что такое USB

C развитием компьютерной техники встал вопрос о передаче информации между устройствами, стояла цель сделать их также универсальными . А  основной задачей стоял вопрос как подключать различные устройства к компьютеру как пример клавиатуру, мышь и конечно мобильные телефоны. Первоначально существовали специальные разъёмы для каждого устройства но практика показала, что это весьма не удобно. Для решения этой задачи была разработана универсальная серийная шина (USB). Которая имеет несколько версий (естественное развитие). Принцип работы USB весьма прост в устройствах устанавливаются стандартизированные микросхемы производящие преобразование информации получаемой от устройств в протокол передачи который передаётся в виде цифровой информации между двумя устройствами по кабелю.

Несмотря на принятие новых стандартов в том числе и 3.1, большинство производителей компьютерной техники продолжает массово использовать USB 2.0 устанавливая один два порта USB 3.0

USB 3.0

Интерфейс USB 3.0 был представлен в 2008 году и, что интересно, являлся не улучшением предыдущего поколения, а полной его переработкой. Изменения затронули даже конструкцию разъёма!

Так, в ревизиях Superspeed используется девять контактов: 2 основных сигнальных, 2 основных токовых, 2 дополнительных сигнальных, 2 дополнительных токовых и – опционально – «земля». Впрочем, основные расположены на тех же местах, что и у стандарта 2.0, благодаря чему достигается совместимость с предыдущими поколениями.

Также повысили силу тока, подающегося на разъём – теперь это 0.9 Ампера. Благодаря этому удалось достигнуть трёх показателей:

  1. К одному коннектору на материнской плате можно подключить больше устройств по «древовидному» методу (то есть в «материнку» — клавиатуру с внешним USB-разъёмом, в клавиатуру – кардридер, а в него – флешку, например);

  2. Некоторым устройствам больше не требуется внешнее питание для работы, весь необходимый ток он берут из интерфейса;

  3. Подключённые к компьютеру мобильные девайсы заряжаются быстрее.

Но главное достоинство ревизии – увеличенная скорость передачи данных. У стандарта 3.0 она составляет до 5 гигабит (0.6 гигабайта) в секунду. Разумеется, это – теоретический показатель, на практике он ограничивается возможностями принимающего устройства.

Интерфейс поколения 3.0 открыл дорогу новым возможностям подключённых устройств. Так, в последующих его ревизиях можно найти:

  1. Совмещение с DisplayPort для подключения экранов;

  2. Поддержка Thunderbolt для максимально высокой скорости передачи данных (это необходимо, например, для работы внешних видеокарт);

  3. Поддержка двухсторонней передачи тока (то есть выбирается ведущее устройство, которое заряжает ведомое – например, можно заряжать ноутбук от смартфона).

Этим развитие не ограничивается. В дальнейшем будут найдены и другие способы использования разъёмов с максимальной пользой.

Достоинства

  • Повышенная скорость передачи данных;

  • Повышенный ток для питания подключённых устройств;

  • Возможность оснащения разъёма дополнительными функциями;

  • Полная обратная совместимость с устаревшими интерфейсами семейства USB.

Недостатки

  • Дороговизна;

  • Повышенный разряд аккумулятора ноутбука.

Особенно сильно дороговизна стандарта USB 3.0 проявляется в ценовой политике флешек и подобных внешних носителей. Так, устройство, оснащённое 2.0, с ёмкостью 8 ГБ, сейчас можно купить за 3-5 долларов. А вот за флешку такого же объёма, но уже с 3.0, придётся заплатить 10-15 долларов.

Версии 3.1 и 3.2

Дальнейшее развитие интерфейса привело к тому, что разработчики столкнулись с аппаратными ограничениями. Оснастить разъём кучей коннекторов и при этом обеспечить совместимость с устаревшими итерациями не удалось. Тогда было принято решение переработать его.

Так и появился Type-C. Этот тип интерфейса оснащается 24 выводами, благодаря чему удалось добиться множества дополнительных фич. Во-первых, он симметричный, так что больше не требуется крутить флешку перед установкой. Во-вторых, он полностью поддерживает Power Delivery и может передавать до 20 Вольт тока. И наконец, максимальная сила тока в нём составляет 5 Ампер!

Правда, в рамки 3.0 эти дополнительные возможности не вписывались. Так появилось две ревизии – 3.1 и 3.2. В них удалось задействовать дополнительные каналы передачи данных, благодаря чему максимальная пропускная способность составила 10 гигабит (1.2 гигабайта) в секунду!

Но стоит отметить, что устройств, которые поддерживают настолько высокие скорости, пока нет. Обычно идёт ограничение по скорости накопителя или же тактовой частоте контроллера.

Структура данных интерфейса USB.

Вся информация передается кадрами, которые отправляются через равные промежутки времени. В свою очередь каждый кадр состоит из транзакций. Вот, пожалуй, так будет нагляднее:

Каждый кадр включает в себя пакет SOF (Start Of Frame), затем следуют транзакции для разных конечных точек, ну и завершается все это пакетом EOF (End Of Frame). Если говорить совсем точно, то EOF – это не совсем пакет в привычном понимании этого слова – это интервал времени, в течение которого обмен данными запрещен.

Каждая транзакция имеет следующий вид:

Первый пакет (его называют Token пакет) содержит в себе информацию об адресе устройства USB, а также о номере конечной точки, которой предназначена эта транзакция. Кроме того, в этом пакете хранится информация о типе транзакции (какие бывают типы мы еще обсудим, но чуть позже ). Data пакет – с ним все понятно, это данные, которые передают хост, либо конечная точка (зависит от типа транзакции). Последний пакет – Status – предназначен для проверки успешности получения данных.

Уже очень много раз прозвучало слово “пакет” применительно к интерфейсу USB, так что пора разобраться что он из себя представляет. Начнем с пакета Token:

Пакеты Token бывают трех типов:

  • In
  • Out
  • Setup
  • Start Of Frame

Пакет In сообщает нашему USB-устройству, что хост готов принять от него информацию. Пакет Out, напротив, сигнализирует о готовности и желании хоста поделиться информацией. Пакет Setup нужен для использования управляющих передач. Ну а пакет Start Of Frame используется для того, чтобы инициировать начало кадра.

Вот к чему я это рассказал… В зависимости от типа пакета значение поля PID в Token пакете может принимать следующие значения:

  • Token пакет типа OUT – PID = 0001
  • Token пакет типа IN – PID = 1001
  • Token пакет типа SETUP – PID = 1101
  • Token пакет типа SOF – PID = 0101

Переходим к следующей составной части пакета Token – поля Address и Endpoint – в них содержатся адрес USB устройства и номер конечной точки, которой предназначена транзакция.

Ну и поле CRC – это контрольная сумма, с этим понятно.

Тут есть еще один важный момент. PID включает в себя 4 бита, но при передаче они дополняются еще 4-мя битами, которые получаются путем инвертирования первых 4-ых бит.

Итак, на очереди Data пакет – то есть пакет данных:

Тут все в принципе так же, как и в пакете Token, только вместо адреса устройства и номера конечной точки здесь у нас передаваемые данные.

Осталось нам рассмотреть Status пакеты и пакеты SOF:

Тут PID может принимать всего лишь два значения:

  • Пакет принят корректно – PID = 0010
  • Ошибка при приеме пакета – PID = 1010

И, наконец, Start Of Frame пакеты:

Здесь видим новое поле Frame – оно содержит в себе номер передаваемого кадра.

Давайте в качестве примера рассмотрим процесс записи данных в USB-устройство. То есть рассмотрим пример структуры кадра записи.

Кадр, как вы помните состоит из транзакций и  имеет следующий вид:

Что представляют из себя все эти транзакции? Сейчас разберемся! Транзакция SETUP:

Транзакция OUT:

Аналогично при чтении данных из USB-устройства кадр выглядит так:

Транзакцию SETUP мы уже видели, посмотрим на транзакцию IN:

Как видите, все эти транзакции имеют такую структуру, как мы обсуждали выше

В общем, думаю достаточно на сегодня. Довольно-таки длинная статья получилась, в ближайшее время обязательно попробуем реализовать интерфейс USB на практике!

⇡#Выводы

В целом даже на начальном этапе своего жизненного пути USB 3.1 вполне оправдывает возложенные на него надежды. Как показывают практические тесты, свежая версия USB-интерфейса уже сегодня позволяет получить примерно 70-процентный прирост в практической пропускной способности. Это, конечно, далеко от того многократного роста скорости, который произошёл несколько лет назад в процессе перехода с USB 2.0 на USB 3.0, но в этот раз и номер версии стандарта изменился всего на одну десятую. Кроме того, не следует забывать и о том, что в сегодняшнем тестировании потенциал USB 3.1 раскрыт далеко не полностью. Применённый в протестированных нами платах ASUS контроллер ASMedia – это лишь первое решение, проводящее новый интерфейс в жизнь, и оно имеет искусственно ограниченную производительность, так как работает через шину PCIe 2.0 x2 с более низкой, чем у USB 3.1, пропускной способностью. Однако, как мы увидели на практике, даже тех скоростей, которые могут быть получены с имеющейся сегодня схемой работы данного интерфейса, с лихвой хватит для большинства внешних накопителей или флешек.

К тому же возможности нового стандарта одной лишь возросшей скоростью не ограничиваются. Вместе с ней в USB 3.1 мы получим и массу других полезных свойств: новый, более удобный разъём, возможность использования тех же портов и кабелей для подключения мониторов, повышенную электрическую мощность портов и прочее. Конечно, всё это потребует развития экосистемы, но, поскольку распространение USB 3.1 уже началось, нет никаких сомнений в том, что по прошествии некоторого времени порты USB 3.1 будут доступны повсеместно и станут гораздо более успешным и популярным решением, нежели так и не ставший массовым интерфейс Thunderbolt.

Вопрос только в том, сколько времени предстоит ждать, прежде чем USB 3.1 станет действительно общим стандартом. На данный момент ASMedia – это единственный производитель контроллеров, который способен предложить USB 3.1-решения, доведённые до стадии финального продукта. Безусловно, другие разработчики чипов вскоре тоже будут иметь свои варианты USB 3.1-контроллеров, однако Intel, похоже, с внедрением этого стандарта в свои платформы торопиться не намерена. Если судить по имеющимся данным, перспективные платформы для процессоров Broadwell и Skylake USB 3.1-портов не получат, и врождённая поддержка нового интерфейса появится только вместе с процессорами Cannonlake, выход которых запланирован на 2017 год. А это значит, что в текущем году USB 3.1 останется выбором энтузиастов-первопроходцев.

Впрочем, если сегодня вы приобретаете новую систему, кардинальную модернизацию которой в ближайшие несколько лет проводить не планируется, вполне логично обратить свой взор на появляющиеся в магазинах платы с поддержкой USB 3.1, ведь спустя год или полтора наличие таких портов может оказаться более чем уместным. Тем более что разница в цене между продуктами с поддержкой USB 3.1 и без неё составляет всего лишь $10-20. При этом мы рекомендуем смотреть в первую очередь в сторону плат ASUS, потому что этот производитель имеет наиболее тесные инженерные связи с разработчиком первого USB 3.1-контроллера. А значит, вероятность возникновения каких-то непреодолимых проблем с работой нового интерфейса на платах ASUS крайне низка.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий