USB 3.0

USB 3.0

Loomisaasta	detsember 2008
Tootja	USB 3.0 Promoter Group[1]
Laius	12 mm (A), 8 mm (B), 12,2 mm (Micro-A ja Micro-B)
Kõrgus	4,5 mm (A), 10,44 mm (B), 1,8 mm (Micro-A ja Micro-B)
Andmeedastuskiirus	5 Gbit/s (625 MB/s)

USB 3.0 on teine suurem universaalse järjestiksiini (lühend "USB") edasiarendus.

USB 3.0 suudab andmeid edastada kuni 5 Gbit/s, mis on 10 korda kiirem kui USB 2.0 (480 Mbit/s). USB 3.0 lühendab tunduvalt andmeedastuseks kuluvat aega ja voolutarvet ning on tagasiühilduv USB eelmiste versioonidega (vt Konnektorid). USB 3.0 seadmed on äratuntavad teistsuguse ehitusega sinist värvi pistiku või märgistuse "SS" (SuperSpeed) järgi.

Juulis 2013 tutvustati uut versiooni USB 3.1, mis pakub andmeedastuskiirust 10 Gbit/s (1,25 GB/s). See on sama kiire kui Thunderbolti esimene versioon.

SuperSpeed USB kasulikkus USB-IF-i andmete järgi^[1]

1. Kiirus. Uus edastusrežiim SuperSpeed võimaldab edastada andmeid kiirusel kuni 5 Gbit/s. See on 10 korda kiirem kui Hi-Speed USB.

Erinevate failide edastamine erinevate USB edastusrežiimidega^[1]

	Laul/Pilt 4 MB	Välkmälu 256 MB	USB-välkmälu 1 GB	SD-film 6 GB	USB-välkmälu 16 GB	HD-film 25 GB
Originaal (USB 1.0)	5,3 s	5,7 min	22 min	2,2 h	5,9 h	9,3 h
Hi-Speed (USB 2.0)	0,1 s	8,5 s	33 s	3,3 min	8,9 min	13,9 min
SuperSpeed (USB 3.0)	0,01 s	0,8 s	3,3 s	20 s	53,3 s	70 s

1. Voolutarbe vähendamine. SuperSpeed USB on disainitud võimalikult suure voolutarbimise kasuteguriga. See kasutab ühe kolmandiku voolust, mida kasutab USB 2.0 sama mahu andmete edastamiseks. Lisaks suudab SuperSpeed USB pakkuda kaks korda rohkem voolu seadmete laadimiseks.
2. Kiire Sync-N-Go. SuperSpeed USB pakub kiiret sync-n-go tehnoloogiat, mis teeb kasutaja ooteaja võimalikult lühikeseks.
3. Lihtne kasutada. SuperSpeed USB pakub sama kasutusmugavust (inglise Ease-of-Use), isehäälestuvust (inglise Plug-and-Play, lühend PnP) nagu Hi-Speed USB, kuid lisaks on ka ülikiire ühendus.
4. Tagasiühilduvus. USB 2.0 seadmed töötavad ladusalt ka SuperSpeed USB-ga.

Arhitektuur ja omadused

Tänu kaksiksiini arhitektuuri kasutamisele, saavad USB 2.0 (High Speed, Low Speed, Full Speed) ja USB 3.0 (SuperSpeed) operatsioonid toimida samaaegselt, luues seetõttu tagasiühilduvuse. Ühendused on aga sellised, mis lubavad ka edasiühilduvust, ehk ühendada USB 3.0 seadmeid USB 2.0 pesadesse.

SuperSpeedi infovahetus algab hosti päringuga, mille peale seade tagastab vastuse. Seade saab päringu vastu võtta või tagasi lükata. Kui seade võtab päringu vastu, siis saadab seade andmed hostile või vastupidi. Kui lõpp-punkt on seiskunud, siis tagastab seade STALL-kätluse (inglise handshake). Kui ei jätku puhvri ruumi või andmeid, siis tagastab seade Not Ready (lühend NRDY) signaali, et öelda hostile, et seade ei ole valmis päringut täitma. Kui seade on valmis, siis tagastatakse hostile signaal Endpoint Ready (lühend ERDY), misjärel host jätkatab infovahetust.

Andmeid edastatakse šifreeritud 8-bitiste segmentide voona, mis konverteeritakse 8B/10B kodeeringu abil 10-bitisesse vormingusse. See aitab vähendada elektromagnetilisi häireid. Vastupidine protsess toimub vastuvõtu poolel. Šifreerimine teostatakse lineaarse tagasisidega nihkeregistriga (inglise Linear Feedback Shift Register, lühend LFSR). LFSR lähtestatakse iga kord, kui võetakse vastu või saadetakse COM-sümbol.

Kättesaadavus

17. novembril 2008 teatas USB 3.0 Promoter Group, et versiooni 3.0 spetsifikatsioonid on olemas, ning toimus üleminek USB arendajate foorumi (inglise USB Implementers Forum, lühend USB-IF), tänu mille said tootearendajad vajaliku informatsiooni tulevaste toodete ühildamiseks USB 3.0-ga.^[2]

Esimesed USB 3.0 tooted valmistas Buffalo Technology 2009. aasta novembris, kuid esimesi USB 3.0 sertifitseeritud tooteid esitleti alles 5. jaanuaril 2010 Las Vegases (üks ASUS-e ja üks Gigabyte Technology emaplaat).^[3][4]

USB 3.0 kontrollerite tootjate hulgas on Renesas Electronics, Fresco Logic, ASMedia Technology, Etron, VIA Technologies, Texas Instruments, NEC ja Nvidia.

Lisamine olemasolevatele seadmetele

USB 3.0 toe saab lisada olemasolevatele sülearvutitele, kasutades vaid USB 2.0 ja ExpressCardi tuge, kasutades ExpressCardi ja USB 3.0 vahelist adapterit selleks, et oleks olemas USB 3.0 signaali tugi. Kuigi PCI Expressi pesa, kuhu ExpressCard on ühendatud, ei anna ise voolu edasi, saavad siiski ExpressCardi ja USB 3.0 voolu USB 2.0 kaudu. Kui ExpressCardil on rohkem kui üks USB 3.0 pesa, siis annab iga pesa edasi vaid 100 mA. Täiendavat voolu mitme pesa jaoks on võimalik saada nendel viisidel:
• Mõningatel ExpressCardi ja USB 3.0 vahelistel adapteritel võib olla võimalus ühendada end kaabli abil lisa USB 2.0 pesadesse, mis annavad omakorda voolu edasi.
• ExpressCardil võib olla sokkel välisvoolu jaoks.
• Kui välisseadmel on sobilik pistmik, siis saab see täiendavat voolu välisvoolu kaudu.

USB 3.0 toe saab lisada lauaarvutile emaplaadi laienduskaardina, kasutades PCI Expressi. Kui mäluseadme andmeedastuskiirus on põhjus, miks mõelda USB 3.0 toe lisamisele, siis alternatiiviks on kasutada mäluseadmeid, mis kasutavad eSATAp-d ja lisada emaplaadile taskukohane kronstein, lisades sinna eSATAp pesa. Mõned välisseadmed toetavad nii USB (2.0 või 3.0) kui ka eSATAp, koos vahetatava adapteriga, seega sama seadet saab kasutada ka USB 3.0 sülearvutiga.^[4] Et tagada ühilduvus emaplaadi ja välisseadmetega, peavad kõik USB-sertifitseeritud seadmed olema USB-IF-i poolt heaks kiidetud.

Sülearvuti küljekonnektorid. Esimene vasakult on USB 3.0 host ja esimene paremalt on USB 2.0 host. Pane tähele lisakontakte USB 3.0 pesa ülemises osas

2010. aasta 5. jaanuaril teatas USB-IF, et välja on lastud kaks USB 3.0 sertifikaadiga emaplaati, üks Asuse ja teine Gigabyte'i poolt.^[4][5] Varasemad teadaanded sisaldavad Gigabyte 2009. aasta oktoobri nimekirja seitsmest P55 kiibistikuga USB 3.0 toega emaplaatidest,^[6] ning ASUS emaplaat, mis tühistati enne tootmist.^[7]

Kommertskontrollereid oodati masstootmisse 2010. aasta esimeseks kvartaliks.^[8] 14. septembril 2009 teatas Freecom, et neil on USB 3.0 toega väline kõvaketas.^[9] Seagate teatas 2010. aasta 4. jaanuaril, et nad lasid välja USB 3.0 välise kõvaketta komplekti, millega saab luua USB 3.0 pesa sülearvutile või lauaarvutile (kasutades PCI kaardi laiendust).^[10][11]

Operatsioonisüsteemile Windows 7 on USB 3.0 toeks vajalikud draiverid olemas, kuid neid ei olnud esialgses väljalaskes.^[12] Draiverid on olnud Windowsile saadaval tootjate kodulehtedelt. Linuxi kernelil on olnud USB 3.0 tugi aga alates versioonist 2.6.31, mis lasti välja 2009. aasta septembris.^[13][14][15]

Kui operatsioonisüsteem Windows 8 välja tuleb, siis sellele on sisse ehitatud USB 3.0 tugi.^[16]

Intel otsustas mitte toetada USB 3.0 kuni 2011. aastani, mis aeglustas põhivooluga kaasaminekut. Viivitus võis olla seotud CMOS-i tootmisprotsessi probleemidega.^[17][18]

Probleemid kiirusega

On olnud palju tagasisidet, et USB 3.0 seadmed edastavad andmeid kõigest USB 2.0 kiirusel, enamasti teatega "This USB Mass Storage Device can transfer information faster if you connect it to a Super-Speed USB 3.0 port". See probleem võib tekkida mitmel põhjusel, näiteks draiverite puudumine, mõningad kaablid, mis on mõeldud USB 3.0 jaoks, ei talitle korralikult (probleem kadus, kui kasutati teist kaablit), seadmete ühendamise järjekord, seade vajab lahti ühendamist ning siis jälle ühendamist või tuli probleem selle pärast, et arvuti taktsagedust oli tõstetud.^[19]

Konnektorid

USB 3.0 A konnektor

USB 3.0 Standard-A pistikupesa võtab vastu kas USB 3.0 või USB 2.0 Standard-A pistiku. Vastupidi on USB 3.0 Standard-A pistik võimalik panna USB 2.0 Standard-A pistikupessa. Standard-A-d kasutatakse ühendamiseks arvuti pordiga.

Pistikul on eelkäijatega sarnane füüsiline ehitus, kuid sellel on rohkem kontakte USB 3.0 jaoks. Kontaktid VBUS, D-, D+ ja GND on vajalikud USB 2.0 toe jaoks, kuid USB 3.0 Standard-A pistikul on veel viis kontakti – kaks diferentsiaalpaari ja üks maandus (GND_DRAIN). Diferentsiaalpaarid on SuperSpeed-andmeedastuse jaoks, mis toetavad täisdupleksedastust (andmeid saab signaalikandjal edastada samaaegselt mõlemas suunas). Kontakt GND_DRAIN on selleks, et kaabli maandus saaks lõppeda ning et vältida elektromagnetilisi häireid ja säilitada signaali terviklikkus. Kuna ühel masinal võivad olla nii USB 2.0 kui ka USB 3.0 pordid ja need näevad sarnased välja, siis eristatakse USB 3.0 konnektorit sinine värvi järgi (Pantone 300C).

USB 3.0 Standard-A pistik. Nelja USB 1.x/2.0 kontakti taga on viis lisakontakti USB 3.0 jaoks

USB 3.0 konnektori kontaktid^[20]

Kontakt	Värv	Signaali nimi (A-konnektor)	Signaali nimi (B-konnektor)	Kirjeldus
Kest	–	Varjestus		Metallist varjestus
1	Punane	VBUS		Toitevool
2	Valge	D−		USB 2.0 diferentsiaalpaar
3	Roheline	D+
4	Must	GND		Toitevoolu maandus
5	Sinine	StdA_SSRX−	StdA_SSTX−	SuperSpeed-saatmise diferentsiaalpaar
6	Kollane	StdA_SSRX+	StdA_SSTX+
7	–	GND_DRAIN		Signaali maandus
8	Lilla	StdA_SSTX−	StdA_SSRX−	SuperSpeed-vastuvõtu diferentsiaalpaar
9	Oranž	StdA_SSTX+	StdA_SSRX+
USB 3.0 "Powered-B" konnektori kaks lisakontakti
10	–	–	DPWR	Seadmelt saadav toitevool
11	–	–	DGND	DPWR-i maandus

USB 3.0 Micro-B pistik

Vaata ka

• FireWire
• Thunderbolt
• Universaalne jadasiin
• USB tüüp-C

Viited

1. "About_SSUB_2011" (PDF). Originaali (PDF) arhiivikoopia seisuga 5. oktoober 2011. Vaadatud 27. novembril 2011.
2. "USB‐IF" (PDF). Originaali (PDF) arhiivikoopia seisuga 31. märts 2010. Vaadatud 27. novembril 2011.
3. "First Certified USB 3.0 Products Announced". PC World. 7. jaanuar 2010. Originaali arhiivikoopia seisuga 2. detsember 2011. Vaadatud 27. novembril 2011.
4. SuperSpeed USB Consumer Cert Final 2 (PDF), USB‐IF, originaali (PDF) arhiivikoopia seisuga 2. aprill 2012, vaadatud 27. novembril 2011.
5. Both Gigabyte and Asus claimed the "first" USB 3.0 motherboard, Gigabyte, USA^[kõdulink] and Asus, USA, 6. jaanuar 2010^{[alaline kõdulink]}, while the official announcement (PDF), USB-IF, 5. jaanuar 2010, originaali (PDF) arhiivikoopia seisuga 2. aprill 2012, vaadatud 27. novembril 2011.
6. Gibabyte, TW^[kõdulink].
7. "Asus cancels its first usb 3.0 motherboard". The Inquirer. Originaali arhiivikoopia seisuga 13. oktoober 2011. Vaadatud 27. novembril 2011.
8. "Digitimes". 15. aprill 2009. Vaadatud 27. novembril 2011.
9. "Freecom.com". Originaali arhiivikoopia seisuga 17. juuni 2010.
10. Ngo, Dong (5. jaanuar 2010). "Seagate ships USB 3.0-based external hard-drive kit for laptops | CES". CNET. Originaali arhiivikoopia seisuga 15. juuli 2011. Vaadatud 27. novembril 2011.
11. "BlackArmor PS 110 with USB 3.0 | Portable Hard Drive for Business with Backup Software". Seagate. Originaali arhiivikoopia seisuga 15. august 2010.
12. "USB in MS Windows 7 more reliable, but no 3.0 speed boost". APC Mag. Vaadatud 27. novembril 2011.
13. "Kernel newbies". 9. september 2009. Vaadatud 27. novembril 2011.
14. "Erste USB 3.0 Treiber" [First USB 3 drivers coming with Linux 2.6.31]. DE: Heise. 3. detsember 2009. Vaadatud 27. novembril 2011.
15. "First driver for USB 3.0". Linux magazine. 9. juuni 2009. Vaadatud 27. novembril 2011.
16. "First driver for USB 3.0". Linux magazine. Originaali arhiivikoopia seisuga 8. jaanuar 2014. Vaadatud 27. novembril 2011.
17. Spekulationen über Verzögerungen bei USB 3.0 (German), DE: Heise, vaadatud 27. novembril 2011
18. Paul Mah (23. oktoober 2009). "Fiercecio.com". Fiercecio.com. Vaadatud 27. novembril 2011.
19. USB 3.0 with "The Device can perform Faster", Tom's hardware, vaadatud 27. novembril 2011^{[alaline kõdulink]}.
20. "USB 3.0 Interface Bus, Cable Diagram". Vaadatud 27. novembril 2011. 100806 interfacebus.com