USB 3.0 — третя основна версія стандарту Universal Serial Bus (USB) для інтерфейсу комп'ютерів та електронних пристроїв, випущена у листопаді 2008 року. Серед інших удосконалень, USB 3.0 отримав нову швидкість передачі даних, яка називається SuperSpeed USB (SS), яка може передавати дані зі швидкістю до 5 (500 після накладних витрат на кодування), що приблизно в 10 разів швидше, ніж Hi-Speed (максимум для стандарту USB 2.0). Виробникам рекомендовано вирізняти роз'єми USB 3.0 від роз'ємів USB 2.0 за допомогою синього кольору для гнізд і штекерів Standard-A , а також за написом SS.
USB 3.1, випущений у липні 2013 року, є наступним стандартом, який замінює стандарт USB 3.0. USB 3.1 зберігає наявну швидкість передачі даних SuperSpeed, отримавши нове позначення USB 3.1 Gen 1 , одночасно визначаючи новий режим передачі SuperSpeed+ під назвою USB 3.1 Gen 2, який може передавати дані зі швидкістю до 10 Гбіт/с через наявні роз'єми USB3 типу A та USB-C (1200 МБ/с після накладних витрат на кодування, понад вдвічі швидше за USB 3.0).
USB 3.2, випущений у вересні 2017 року, замінює стандарт USB 3.1. Він зберігає наявні режими передачі даних USB 3.1 SuperSpeed і SuperSpeed+ і представляє два нових режими передачі даних SuperSpeed+ через роз'єм USB-C за допомогою двосмугової роботи зі швидкістю передачі даних 10 і 20 Гбіт/с (1200 і 2400 МБ/с після накладних витрат на кодування). Цю специфікацію було перейменовано, щоб відобразити еволюцію «поколінь» стандартів USB (тобто: USB3.2Gen1 — «SuperSpeed», USB3.2Gen2 — також «SuperSpeed», але вдвічі швидше, USB3.2Gen2x2 також «SuperSpeed», але в 4 рази швидше, ніж 3.2Gen1). Номенклатура була піддана значній критиці як експертами в галузі, так і громадськістю загалом за її заплутані зміни, які не належним чином відображають маркетингові повідомлення, передбачені інструкціями в стандартній специфікації, опублікованій на usb.org.https://usb.org
Огляд Специфікація USB 3.0 схожа на USB 2.0, але з багатьма вдосконаленнями та альтернативною реалізацією. Попередні концепції USB, такі як кінцеві точки та чотири типи передачі (масова, контрольна, ізохронна та переривання), збережені, але протокол і електричний інтерфейс відрізняються. Специфікація визначає окремий фізичний канал для передачі трафіку USB 3.0. Зміни в цій специфікації стосуються таких удосконалень: Швидкість передачі USB 3.0 додає новий тип передачі під назвою SuperSpeed або SS, 5 Гбіт/с (з електричного погляду він більше схожий на PCI Express 2.0 і SATA, ніж на USB 2.0). Збільшена пропускна здатність USB 3.0 використовує два односпрямованих шляхи передачі даних замість одного: один для отримання даних, інший для передачі. Управління живленням визначено стани управління живленням каналів U0-U3. Покращене використання шини додано нову функцію (з використанням пакетів NRDY та ERDY), яка дозволяє пристрою асинхронно сповіщати хост про свою готовність без необхідності запиту. Підтримка ротаційних носіїв пакетний протокол оновлено новою функцією під назвою Stream Protocol, яка дозволяє велику кількість логічних потоків у кінцевій точці.
USB 3.0 має швидкість передачі до 5 Гбіт/с, що приблизно в десять разів швидше, ніж USB 2.0 (0,48 Гбіт/с), навіть якщо не враховувати, що USB 3.0 є повним дуплексом, тоді як USB 2.0 є напівдуплексним. Це дає USB 3.0 потенційну загальну двонапрямну пропускну здатність у двадцять разів більшу, ніж USB 2.0.
Архітектура та особливості
В USB 3.0 використовується архітектура подвійної шини, що дозволяє одночасно виконувати операції USB 2.0 (Full Speed, Low Speed або High Speed) і USB 3.0 (SuperSpeed), забезпечуючи таким чином зворотну сумісність. Структурна топологія однакова, складається з багаторівневої зіркоподібної топології з кореневим концентратором на рівні 0 і концентраторами на нижчих рівнях для забезпечення підключення пристроїв шиною.
Передача даних і синхронізація Передача SuperSpeed ініціюється запитом хоста, після чого йде відповідь від пристрою. Пристрій або приймає запит, або відхиляє його; якщо прийнято, пристрій надсилає дані або приймає дані від хоста. Якщо кінцева точка зупиняється, пристрій відповідає «рукостисканням» STALL. Якщо буферного простору або даних бракує, він відповідає сигналом Not Ready (NRDY), щоб повідомити хосту, що він не може обробити запит. Коли пристрій готовий, він надсилає сигнал Endpoint Ready (ERDY) на хост, який потім переплановує транзакцію.
Використання одноадресної передачі та обмеженої кількості багатоадресних пакетів у поєднанні з асинхронними сповіщеннями дозволяє перевести зв'язки, які не активно передають пакети, у стани зниженого енергоспоживання, що забезпечує краще управління живленням.
Кодування даних Шина «SuperSpeed» забезпечує режим передачі на номінальній швидкості 5,0 Гбіт/с, поряд із трьома наявними режимами передачі. З урахуванням накладних витрат на кодування пропускна здатність необроблених даних становить 4 Гбіт/с, а специфікація передбачає доцільним на практиці досягнення 3,2 Гбіт/с (400 МБ/с) або більше.
Усі дані надсилаються як потік восьмибітних (однобайтових) сегментів, які зашифровані та перетворюються на 10-бітні символи за допомогою ; це допомагає приймачу правильно декодувати дані навіть за наявності електромагнітних перешкод. Скремблювання реалізовано за допомогою вільного регістра зсуву з лінійним зворотним зв'язком. Регістр зсуву з лінійним зворотним зв'язком скидається щоразу, коли надсилається або отримується символ COM.
На відміну від попередніх стандартів, стандарт USB 3.0 не вказує максимальну довжину кабелю, вимагаючи лише, щоб усі кабелі відповідали електричним специфікаціям: для мідного кабелю з дротами AWG 26 максимальна практична довжина становить 3 метри (10 футів).
Живлення та заряджання Як і попередні версії USB, USB 3.0 забезпечує живлення при номінальній напрузі 5 вольтів. Доступний струм для пристроїв SuperSpeed з низьким енергоспоживанням (одна одиниця навантаження) становить 150 мА, що перевищує значення 100 мА, визначене в USB 2.0. Для потужних пристроїв SuperSpeed обмеження становить шість одиничних навантажень або 900 мА (4,5 Вт) — майже вдвічі більше, ніж 500 мА в USB 2.0.
Порти USB 3.0 можуть реалізовувати інші специфікації USB для збільшення потужності, включаючи специфікацію до 1,5 A або 7,5 Вт, або, у випадку USB 3.1, специфікацію для заряджання хостового пристрою потужністю до 100 Вт.
Доступність
17 листопада 2008 року група промоутерів USB 3.0 оголосила, що специфікація версії 3.0 була завершена та передана до (USB-IF), органу управління специфікаціями USB. Цей крок фактично відкрив специфікації розробникам обладнання для впровадження в майбутні продукти.
Перші споживчі продукти USB 3.0 були анонсовані та випущені компанією у листопаді 2009 року, тоді як перші сертифіковані споживчі продукти USB 3.0 були анонсовані 5 січня 2010 року на Consumer Electronics Show в Лас-Вегасі, включаючи дві материнські плати Asus і Gigabyte Technology.
Серед виробників хост-контролерів USB 3.0, зокрема, такі компанії як Renesas Electronics, Fresco Logic, , Etron, VIA Technologies, Texas Instruments, NEC і Nvidia. Станом на листопад 2010 року Renesas і Fresco Logic пройшли сертифікацію USB-IF. Материнські плати для процесорів Intel Sandy Bridge також використовували хост-контролери Asmedia та Etron. 28 жовтня 2010 року компанія Hewlett-Packard випустила 17 3D із хост-контролером Renesas USB 3.0 за кілька місяців до деяких своїх конкурентів. AMD співпрацювала з Renesas, щоб реалізувати USB 3.0 у своїх чипсетах для своїх платформ 2011 року. На виставці CES2011 компанія Toshiba представила ноутбук під назвою « X500», який має USB 3.0 і Bluetooth 3.0, а Sony випустила нову серію ноутбуків Sony VAIO, яка має USB 3.0. Станом на квітень 2011 року ноутбуки Dell Inspiron і були доступні з портами USB 3.0, а з травня 2012 року USB 3.0 також з'явився у серії ноутбуків ; однак кореневі хости USB не працювали на SuperSpeed під управлінням Windows 8.
Доповнення до наявного обладнання
Додаткове живлення для кількох портів портативного ПК може бути отримано такими способами: Деякі адаптери -USB 3.0 можна підключати за допомогою кабелю до додаткового порту USB 2.0 на комп'ютері, що забезпечує додаткове живлення. ExpressCard може мати роз'єм для зовнішнього джерела живлення. Якщо зовнішній пристрій має відповідний роз'єм, його можна живити від зовнішнього джерела живлення. Порт USB 3.0, завдяки адаптеру ExpressCard-USB 3.0, можна під'єднати до хаба USB 3.0 з окремим живленням із зовнішніми пристроями, підключеними до цього хаба USB 3.0.
На материнських платах настільних ПК, які мають слоти PCI Express (PCIe) (або старіший стандарт PCI), підтримку USB 3.0 можна додати як карту розширення PCI Express. На додаток до порожнього слота PCIe на материнській платі, багато плат розширення «PCI Express на USB 3.0» повинні бути підключені до джерела живлення, наприклад адаптера Molex або зовнішнього джерела живлення, щоб живити багато пристроїв USB 3.0, наприклад мобільні телефони, або зовнішні жорсткі диски, які не мають іншого джерела живлення, окрім USB. Станом на 2011 рік це часто використовується для забезпечення роботи від двох до чотирьох портів USB 3.0 повною потужністю 0,9 A (4,5 Вт), яку здатний пропускати кожен порт USB 3.0 (при цьому також передаються дані), тоді як сам слот PCI Express не може забезпечити необхідний рівень потужності.
У випадках, коли швидкісні підключення до пристроїв зберігання даних є причиною використання USB 3.0, альтернативою є використання із недорогим кронштейном слота розширення, який забезпечує підключення порту eSATAp; деякі зовнішні жорсткі диски мають інтерфейси USB (2.0 або 3.0) і eSATAp. Щоб забезпечити сумісність між материнськими платами та периферійними пристроями, усі USB-сертифіковані пристрої мають бути схвалені (USB-IF). Принаймні одна повна наскрізна тестова система для розробників USB 3.0 доступна на ринку станом на 2010 рік.
Впровадження USB Promoter Group оголосила про випуск USB 3.0 у листопаді 2008 року. 5 січня 2010 року анонсувала перші дві сертифіковані материнські плати USB 3.0, одну від ASUS і одну від Giga-Byte Technology. Цьому передували анонс від Gigabyte у жовтні 2009 року, який передбачав випуск семи материнських плат на чипсеті P55 USB 3.0 , а також анонс материнської плати Asus, виробництво якої було скасовано.
Очікувалося, що комерційні контролери почнуть масово виробляти в першому кварталі 2010 року. 14 вересня 2009 року анонсувала зовнішній жорсткий диск із USB 3.0. 4 січня 2010 року Seagate анонсувала невеликий портативний жорсткий диск із додатковою USB 3.0 , призначений для ноутбуків (або настільних комп'ютерів із додатковим слотом ExpressCard) на виставці CES у Лас-Вегасі.
Основна лінія ядра Linux містить підтримку USB 3.0, починаючи з версії 2.6.31, яка була випущена у вересні 2009 року.
FreeBSD підтримує USB 3.0, починаючи з версії 8.2, яка була випущена в лютому 2011 року.
Windows 8 була першою операційною системою Microsoft, яка мала вбудовану підтримку USB 3.0. У Windows 7 підтримка не входила в початковий випуск операційної системи. Однак драйвери, які забезпечують підтримку USB 3.0 у Windows 7, доступні на вебсайтах виробників обладнання.
Intel випустила свій перший чипсет із вбудованими портами USB 3.0 у 2012 році, випустивши чипсет . Деякі галузеві аналітики стверджують, що Intel не поспішала з інтеграцією USB 3.0 у чипсет, уповільнюючи таким чином широке впровадження. Ці затримки можуть бути пов'язані з проблемами у процесі виробництва КМОН, зосередженістю на вдосконаленні платформи Nehalem, очікуванням випуску усіх стандартів підключення 3.0 (USB 3.0, PCIe 3.0, SATA 3.0) перед розробкою нового чипсета або наданням Intel переваги своєму новому інтерфейсу Thunderbolt. Apple, Inc. анонсувала ноутбуки з портами USB 3.0 11 червня 2012 року, майже через чотири роки після завершення розробки USB 3.0.