0. В чем разница между USB2.0 и USB3.0 Что такое порт usb 3.0

Существует множество разновидностей и модификаций даже самого простого и доступного электронного оборудования, такого, например, как .

Не многие обращали внимание, но даже они имеют две распространенные модификации – 3.0 и 2.0.

В данной статье мы рассмотрим USB 2.0 и USB 3.0, обсудим их отличия и скорость.

Особенности понятия

Существуют всеми известные прямоугольные посты для подключения формата USB. В них нужно подключать соответствующие кабели, карты памяти и т. п.

Физически все эти порты одинаковы (по габаритам и внешнему виду), в них можно подключать любое устройство соответствующего формата.

Однако порты отличаются по конфигурации, и существует их два вида USB 2.0, и USB 3.0. Как ясно из обозначения, версия 3.0 является более новой и современной, чем 2.0. Она обладает лучшими эксплуатационными характеристиками по многим параметрам. Однако данные форматы являются условно совместимыми, то есть особой проблемы подбор соответствующих устройств представлять не будет.

Тем не менее, эти конфигурации имеют достаточно сильно отличающиеся эксплуатационные характеристики, и именно о них будет рассказано в данном материале.

История

Чтобы полностью понимать различия между двумя этими версиями, необходимо разобраться в том, что такое USB, как работает такой порт и чем принципиально отличен от других типов.

USB – это аббревиатура от англоязычного словосочетания «универсальная последовательная шина» (universal serial bus).

Основное положительное отличие такого формата от всех остальных в том, что с его помощью можно передавать абсолютно любые данные и типы информации, по такому порту можно подключить любое устройство.

Именно эти особенности делают данный тип слота таким популярным и распространенным на протяжении уже очень многих лет. За это время появилось множество его разновидностей и конфигураций, основное отличие между которыми в .

Старые ПК не отличались высокой универсальностью подключений – они имели множество разнообразных портов под те или иные цели, то или иное оборудование. Но начиная с 1994 года велась разработка над многофункциональным универсальным портом, каким и стал в итоге USB. Первая версия устройства, похожего на современное, появилась в 1996 году и носила обозначение 1.0.

Скорость ее была минимальной и едва дотягивала до 1,5 Мбит/с. А в 2000 году появилась следующая версия – 2.0, и она имела более применимую для работы скорость 480 Мбит/с.

Такая скорость уже позволяла действительно пользоваться портом в полной мере, так как наконец стало возможным подключать к порту простенькое оборудование, вроде .

Версия 3.0, которая является самой новой и современной в настоящий момент, увидела свет в 2008 году. Она теоретически позволяет развить очень высокую скорость, вплоть до 5 Гб/сек. Такая скорость позволяет подключать к порту не только простое оборудование и карты памяти, но и более или менее сложные и производительные устройства, например, .

Разработку новой версии порта активно спонсировали многие мировые бренды, ведущие производители в компьютерной и микроэлектронной сфере.

Они были заинтересованы во введении стандартизированного универсального разъема, позволяющего работать даже со сложными устройствами, так как такой подход существенно упростил бы производство и помог охватить больший рынок.

Основные отличия

Чем же отличаются разновидности этих портов друг от друга?

Можно выделить несколько основных различий:

• Визуально отличить все три версии друг от друга очень просто – версия 1.0 отсутствует на всех компьютерах, выпущенных после 2009 года, порты версии 2.0 не имеют окраски (цвет белый), а порты версии 3.0 окрашены в синий цвет, так что определить их можно еще до покупки устройства, не заглядывая в техническую документацию;
• Скорость передачи - главное функциональное отличие этих устройств. Оно становится очевидным при их использовании, и именно оно – причина того, что одно и тоже устройство в разных портах может работать с разной скоростью. Хотя скорость передачи версии 3.0 реально гораздо ниже заявленных максимальных 5 Гб/с, она все равно остается гораздо более высокой, чем у второй версии;
• Эксплуатационное отличие также имеется и оно заключается в силе тока. Если в старой версии она составляла 500 мА, то в новой она составляет уже почти 900 мА. Благодаря этой особенности такой порт может питать электроэнергией несколько мощных устройств при использовании разветвителя;
• С точки зрения непосредственного устройства кабеля также есть некоторые различия. Если старая версия имела всего 4 провода под оплеткой, то новая имеет их 8, благодаря чему ускоряется работа. Но также именно по этой причине кабель новой версии более толстый. В этом есть и негативные стороны, так как такое устройство кабеля ограничило его максимально возможную длину до 5 метров и значительно повысило его стоимость;
• Ни одна старая версия операционной системы Windows, включая ХР не будет работать с новой версией порта , так как технически не приспособлена для этого. Все кабели и порты версии 3.0 все равно при подключении к устройству с такой старой операционной системой будут работать в версии 2.0.

Таким образом, хотя данная версия и имеет ряд неоспоримых преимуществ, как более новая, имеются у нее и серьезные недостатки.

Ограниченность длины кабеля может быть очень неудобной для многих пользователей, а особенно при организации рабочих мест.

Совместимость

Совместимы ли версии 2.0 и 3.0, можно ли подключить кабель одной версии к порту другой?

Технически это возможно – устройство будет исправно работать, так как порты физически совместимы. Однако всегда будут возникать значительные изменения в функционировании.

А именно, при такой комбинации USB всегда будет работать по параметрам более старой версии, то есть, в данном случае, в формате 2.0.

Дело в том, что тогда как новая версия приспособлена для временного «отката» до старой, старая просто не имеет технических и конструктивных возможностей для работы в формате 3.0, как ясно из написанного выше.

Таким образом, данные версии можно назвать условно совместимыми.

<Рис. 5 Кабель>

По сути, основной недостаток устройств новой версии – цена, ведь они немного дороже.

К тому же, ввиду более короткой длины кабеля может потребоваться использовать переходники и адаптеры, что еще больше увеличивает денежные затраты.

С другой стороны, такие траты не будут еженедельными – чаще всего они делаются один раз в несколько лет, но зато гарантируют стабильную и быструю работу устройств на всем протяжении периода эксплуатации.

В современной IT-индустрии часто случается так, что заверения производителя устройства относительно его функциональности не соответствуют действительности. От скепсиса по этому поводу перейдем к решению конкретной технической задачи…

Постановка задачи

Аппаратный тест

Программный тест

Рис 1 . Системная плата Tyan S5533 в ITX-формате

Чтобы исключить влияние драйверов, запускаемых в сеансе операционной системы, наш тест будет «экстремально низкоуровневым», запускаться будем под DOS, а результаты контролировать путем просмотра дампа Memory Mapped I/O регистров контроллера USB.

Последовательность действий такова.

1) Воспользовавшись бета-версией утилиты USB.EXE разработки IC Book Labs, определим адрес блока конфигурационных регистров контроллера XHCI, в нашем примере это bus=0, device=14h, function=0. Также определим базовый адрес блока операционных регистров в пространстве Memory Mapped I/O, в нашем примере он равен F7500000h.

Рис 2 . Результаты работы утилиты USB.EXE. Адрес блока конфигурационных регистров XHCI: bus=0, device=14h, function=0. Базовый адрес операционных регистров XHCI равен F7500000h.

2) Как известно, в целях совместимости с программным обеспечением, не поддерживающим контроллер USB 3.0 XHCI, на данной платформе, по умолчанию, порты USB 3.0 обслуживаются контроллером USB 2.0 EHCI. Наша задача – перевести их в режим обслуживания контроллером USB 3.0 XHCI. Воспользуемся документацией Intel 8 Series / С220 Series Chipset Family Platform Controller Hub Datasheet и любой утилитой, позволяющей редактировать содержимое регистров системной логики.

Программируем регистр USB 3.0 Port Routing Mask Register. Записываем по адресу bus=0, device=14h, function=0, register=0DCh байт со значением 0FFh.

Программируем регистр USB 3.0 Port Super Speed Enable Register. Записываем по адресу bus=0, device=14h, function=0, register=0D8h байт со значением 0FFh.

Рис.3 . Регистр USB 3.0 Port Routing Mask Register

Рис.4 . Регистр USB 3.0 Port Super Speed Enable Register

3) Считываем и расшифровываем согласно рис.5 и рис.6 исходное состояние нескольких битовых полей из младших 16-битов 32-битного регистра PORTSCNUSB3 до подключения устройства к исследуемому порту. Регистр находится по смещению 0570h от базового адреса блока операционных регистров контроллера, его адрес F7500000h+0570h=F7500570h

Прочитанное значение = 02A0h = 0000.00 10.1010.0000 b
D0=Current Connect Status=0. Устройство не подключено.
D1=Port Enabled/Disabled=0. Порт не используется.
D=Port Speed=0000b. Скорость не определена.

Рис.5 . Регистр USB 3.0 Port Status and Control Register, биты

Рис.6 . Регистр USB 3.0 Port Status and Control Register, биты

4) Подключаем USB 3.0 флэшку, затем повторно считываем регистр и расшифровываем те же битовые поля.

Прочитанное значение = 1203h = 0001.00 10.0000.0011 b
D0=Current Connect Status=1. Устройство подключено.
D1=Port Enabled/Disabled=1. Порт используется.
D=Port Speed=0100b. Скорость равна 5.0 Gbit/S, режим USB 3.0 Super Speed работает.

5) Для самоконтроля, подключаем USB 2.0 флэшку к тому же порту, затем повторно считываем регистр и расшифровываем те же битовые поля. Прочитанное значение = 02A0h, что соответствует отсутствию подключения. Так и должно быть, регистр PORTSCNUSB3 «не видит» USB 2.0 устройство, так как оно обслуживается другой подсистемой и статус подключения доступен посредством другого регистра – PORTSCNUSB2, рассмотрение которого выходит за рамки наших исследований.

Резюме

Если формализовать и запрограммировать описанные действия в виде DOS-программы или UEFI-приложения, получится небольшая утилита, позволяющая быстро определить, в каком скоростном режиме работает USB устройство. Для упрощения нашего примера, мы реализовали его для частного случая – подсистемы USB платы Tyan S5533 и использования первого порта, поэтому адрес регистра PORTSCNUSB3 в нашем примере – константа. В общем случае, для того, чтобы программа была работоспособна на всех платформах, адрес регистра PORTSCNUSB3 должен вычисляться на основании содержимого полей XHCI Capabilities, в соответствии со спецификацией USB 3.0 XHCI. С другой стороны, достигнуть универсальности можно значительно проще и изящнее, используя UEFI-протоколы вместо прямого взаимодействия с регистрами контроллера.

Источники информации

UPD

UPD-II

Устройство, декларирующее поддержку USB 3.0, может работать в режиме USB 2.0 из-за заводских недоработок, неисправного кабеля и многих других причин. При этом содержимое дескрипторов может указывать на поддержку режима USB 3.0.

Конечно, содержимое дескрипторов устройства - это более достоверный источник информации, чем надпись на флешке и клятвы продавца. Но по причинам, указанным выше, достоверность отлична от 100 процентов.

Именно стремление довести достоверность до 100% побудила нас на экстремально низкоуровневые исследования.

2. Другой метод – проследить в диспетчере устройств, какой контроллер является родительским для флешки (USB 2.0 EHCI или USB 3.0 XHCI), также неэффективен, так как, согласно спецификации, контроллер USB 3.0 XHCI может поддерживать все виды устройств: от Low-Speed до Super Speed. Поэтому, из того, что для флешки родительским контроллером является xHCI не следует, что устройство работает в режиме Super Speed.

Являясь членом интернет сообщества, Вы наверняка уже слышали про технологию USB3.0. И, возможно, задавались вопросом, что это и в чем ее отличие от USB 2.0.
Давайте разберемся, что такое USB. USB расшифровывается как универсальная последовательная шина Universal Serial Bus. Индийский инженер-программист Аджай В. разработал USB в далеком 1996 году, с тех пор эта технология стала стандартным способом подключения к компьютеру. Мышь, принтер, сканер, переносные диски памяти, игровые консоли, и множество других внешних устройств пользуются этой технологией. На сегодняшний день продано более 10 млрд. USB-устройств.

Что такое USB 3.0?

17 сентября 2007 Intel объявила о создании технологии USB 3.0 (или SuperSpeed USB) с очень высокими показателями скорости и производительности. Основное отличие USB 3.0 от USB 2.0 — это конечно скорость. USB 2.0 в теории должна обладать скоростью 480 Мбит / с. но в реальности, не достигает и 250 Мбит / сек. SuperSpeed USB может достичь теоретической максимальной скорости 4,8 Гбит / с, что в десять раз превышает скорость USB 2.0.

Второе важное отличие — это увеличение силы тока до 900 мА в USB 3.0, что явно превосходит USB 2.0 с его 500 мА. Это дает возможность подпитывать от одного хаба большее количество устройств, или вообще избавиться от отдельных блоков питания.

Кабель USB 2.0 содержал в себе 4 провода. В новом кабеле будет на две витые пары больше, что приведет к утолщению провода. Новые контакты расположились отдельно от старых, в другом контактном ряду. Кабель для SuperSpeed USB можно будет отличить, просто взглянув на контакты. По этой же причине, новые кабелями будут более толстыми и менее гибкими и (неизбежно) более дорогими. Все это повлияло и на максимальную длину кабеля. Рекомендуемый кабель для использования с USB 2.0. 5 метров. SuperSpeed USB кабель будет ограничен максимумом 3 метра. Однако этот кабель будет иметь специальное покрытие, которое предотвратит вмешательство электромагнитных полей.

Windows ввел поддержку версии 3.0 только для Vista и Windows 7. Для XP эта технология, к сожалению, осталась за бортом. Linux стал поддерживать USB 3.0 с версии 2.6.31.

Цена на новую технологию, к сожалению пока очень высока, но за ее разработку взялось уже множество компаний и в ближайшее время мы увидим падение цен.

USB 2.0 еще долго останется на плаву. Мышь и клавиатура на новом интерфейсе не увеличат свою эффективность, но значительно подорожают. Внедрение произойдет в устройства передачи и хранения большого объема информации.

Выводы сайт

1. Скорость передачи данных увеличена почти в 10 раз, так что 1 Тб будет перенесен за 1 час.
2. Увеличение силы тока почти в 2 раза дает возможность с одного порта подпитывать гораздо больше устройств.
3. Новая технология является пока более дорогой, а кабель более толстый и менее длинный.
4. USB 3.0 поддерживается не всеми операционными системами. В первую очередь это касается Windows XP.

3.0, а отсюда возникал вопрос: что это и в чем ее отличие от USB 2.0?

Что же такое USB вообще? USB - это универсальная последовательная шина - Universal Serial Bus . Ее разработчик - индийский инженер-программист Аджай В., с того далекого 1996 года эта технология является стандартным (и очень привычным на сегодня) способом подключения к компьютеру. Сегодня практически все устройства (мышь, принтер, сканет и пр.) пользуются этой технологией. А продано на сегодня продано более 10 млрд. этих устройств.

Что такое USB 3.0?

В сентябре 2007 года Intel объявила о создании технологии USB 3.0 (или SuperSpeed USB), которая характеризуется очень высокими показателями скорости и производительности. Главное отличие USB 3.0 от USB 2.0 - это, конечно же, скорость. USB 2.0, по теории, должна иметь скорость 480 Мбит/ сек, но на практике не дает и 250 Мбит/сек. SuperSpeed USB в теории может показать максимальную скорость 4,8 Гбит /сек, т.е. в десять раз больше скорости USB 2.0.

Другое важное отличие - увеличение силы тока до 900 мА в USB 3.0 (у USB 2.0 - 500 мА). То есть можно подпитывать от одного хаба большее количество устройств, или же вообще убрать отдельные блоки питания, т.е. с одного контроллера может "кормиться" 6 устройств по 150мА или одно - съесть все 900. Минимальное рабочее напряжение подключенного устройства снижено до 4 Вольт.

Кабель USB 2.0 имеет 4 провода. В новом кабеле на две витые пары больше, что делает его более толстым. Новые контакты расположились отдельно от старых, в другом контактном ряду. Кабель для SuperSpeed USB отличается от своего предшественника визуально, стоит только взглянуть на контакты. Поэтому новые кабели более толстые и менее гибкие, ну и более дорогие. Все перечисленное повлияло и на максимальную длину кабеля: рекомендуемый кабель с USB 2.0. 5 метров; длина SuperSpeed USB ограничена максимумом 3 метрами. Но кабель имеет специальное покрытие, предотвращающее помехи электромагнитных полей.

Windows не поддерживает версию 3.0 в XP, Linux стал поддерживать USB 3.0 с версии 2.6.31.

Итак, основные отличия USB 2.0 от USB 3.0:

1. Скорость передачи данных в 10 раз выше.
2. Увеличение силы тока почти в 2 раза делает возможным от одного порта подпитывать больше устройств.
3. Новая технология более дорогая, а кабель при этом более толстый и менее длинный - пожалуй, основной недостаток новой версии.
4. USB 3.0 не поддерживается всеми операционными системами.

Не столь очевидный, но важный момент: с версией 3.0 USB, плюс ко всему, станет изохронным и полнодуплексным, т.е. станет возможным независимо передавать данные в обе стороны с максимальной скоростью. Ранние версии USB полудуплексные, а, следовательно, заявленная максимальная скорость достигалась только при передаче данных в одном направлении. Усовершенствование важно для будущих высокоскоростных USB 3.0 SSD и других устройств хранения данных, т.к. интерфейс не будет ограничивать потенциальные возможности устройства при одновременном выполнении чтения и записи.

Для достижения таких характеристик в USB 3.0 SuperSpeed изменена конструкция разъёмов и кабелей с сохранением максимальной совместимости с предыдущими версиями стандарта там, где это возможно.
Как было сказано выше, в новой версии для передачи данных добавлено ещё две дифференциальные пары для SuperSpeed-режима и отдельный экран, поэтому кабель по конструкции и диаметру напоминает экранированную витую пару (STP) категории 6, а SuperSpeed часть USB 3.0 производительностью и использованными методами передачи информации очень напоминает PCI-E 2.0 1x во внешнем исполнении, но являясь с ним полностью несовместимой.

Добавлен новый тип разъёма - USB Powered B. В дополнение к уже имеющимся в USB 3.0 контактам появились два совершенно новых - DPWR и DGND, обеспечивающие возможность питания контроллера подключенным к нему устройством (а не наоборот, как было в других версиях интерфейса).

Кроме того, USB 3.0 SuperSpeed контроллер организует индивидуальный виртуальный канал до каждого устройства, а не транслирует все передаваемые данные всем подключенным к контроллеру устройствам, что позволяет (с оговорками) назвать USB 3.0 хаб свитчем - им он фактически и является.

Что касается механического ресурса, то обычные полноразмерные USB 3.0 коннекторы рассчитаны на полторы тысячи "подключений-отключений", коннекторы повышенной прочности - на пять тысяч циклов, а коннекторы USB 3.0 Micro наиболее "живучие" - они должны выдержать до десяти тысяч подключений-отключений.

Типы разъёмов и совместимость

SuperSpeed разъёмы, помимо четырех контактов, сохранённых на привычных местах для совместимости с предыдущими версиями стандарта, имеют ещё пять специфичных контактов, находящихся глубже внутри разъёмов и нужных для работы в новом скоростном режиме. Однако, полной обратной совместимости не достигнуто, ниже кратко перечислены исходы возможных сочетаний:

• Устройство USB 2.0 с разъёмом USB типа A, например, флешка, можно подключить к USB 3.0 контроллеру, и оно будет работать.
• Устройство USB 2.0 с разъёмом USB типа B, например, принтер, можно подключить к USB 3.0 контроллеру стандартным кабелем USB 2.0 A<->B, и оно будет работать, разъёмы на кабеле просто не достанут до отвечающих за USB 3.0 контактов.
• Устройство USB 3.0 с разъёмом USB типа A можно подключить к контроллеру USB 2.0, и оно должно работать в режимах USB 2.0.
• Устройство USB 3.0 не будет работать с контроллером USB 1.1.
• Кабель USB 3.0 типа B невозможно подключить к разъёму USB 2.0, разъёмы старого типа недостаточно глубоки для него.

Для гарантированной надёжной передачи данных интерфейс USB 3.0 использует кодирование 8/10 бит. Один байт (8 бит) передаётся с помощью 10-битного кодирования, таким образом повышается надежность передачи в ущерб пропускной способности. Поэтому переход с битов на байты осуществляется с соотношением 10:1 вместо 8:1.

* - кодирование 8/10 бит.

Режимы энергосбережения

Понятно, что основная цель интерфейса USB 3.0 - повышение доступной пропускной способности, но новый стандарт эффективно оптимизирует энергопотребление. Интерфейс USB 2.0 постоянно опрашивает доступность устройств, расходуя таким образом энергию. USB 3.0 же имеет четыре состояния подключения, названные U0-U3. Состояние подключения U0 соответствует активной передаче данных, а U3 погружает устройство в "сон".

Если подключение бездействует, то в состоянии U1 будут отключены возможности приёма и передачи данных. Состояние U2 отключает внутренние тактовые импульсы. Соответственно, подключённые устройства могут переходить в состояние U1 сразу же после завершения передачи данных, что, вероятно, должно дать ощутимые преимущества по энергопотреблению по сравнению с USB 2.0.

Оставьте свой комментарий!

Так как отличить USB 3.0 и USB 2.0? Ну то, что usb 3.0 быстрее, и так уже все знают, но мало кто знает, как отличить подделку от настоящей или как вообще они отличаются.

Для начала глянем на наши первые USB, так называемые 1.0 usb, они используются даже в новых мышках, вебкамерах, всех тех устройствах, кому первого usb хватает сполна:

Как видим, у них внутри 4-ре контакта и пластмасса под ними белого цвета. Это простой способ определить, что это 1-ый usb.

Теперь глянем на 2-ой:

Тут, конечно, сложно рассмотреть и понять, что там 4-ре контакта и под ними черная пластмасса — это явный признак usb 2.0. Как мы уже знаем, 2.0 и 1.0 совместимы, отличии лишь в скорости: 2.0 быстрее в скорости, но быстрее не флешка читает, а быстрее работает контроллер, через который идет общение. Конечно на usb 2.0 обычно указывают, что это 2-ой usb, но случаи всякие бывают.

Глянем, как выглядит разъем usb 2.0:

Как видим, он так же черного цвета, хотя производители в редких случаях меняют этот цвет намеренно (дизайн), но правильный цвет должен быть черный у 2.0 usb.

А теперь, наконец, глянем на 3.0:

Это самое удачное фото из всех, что я делал, на usb 3.0 девять контактов: 4 спереди и 5 сзади (они чуть приподняты выше):

И как видим, пластмасса под контактами синего цвета — это явный признак 3.0: ведь они должны везде делать ее синего цвета.

Вот разьем usb 3.0:

Надпись SS говорит о том, что там контроллер сделан под Super Speed, то есть максимально возможную скорость. Такую можно увидеть и на внешних жестких дисках 3.0.
Если и внешник SS и разъем SS, то будет максимальная скорость передачи данных.

Итак, проблема, как отличить, если дизайн, например, синий, как тут:

Тут пластмасса синяя, но он usb 2.0. Так как отличать? — по контактам, я говорил, что у третьего девять контактов, а у второго четыре:

Вот она в разборе, и тут уже хорошо видно, что тут только 4-ре контакта.

Usb 3.0 совместим с 2.0 и 1.0, так что в разъемы 3.0 можно втыкать и 2.0, и 1.0. Если вставить в третий usb разъем 2.0, то будет скорость 2.0, если 1.0, то скорость 1.0. Так что не бойтесь вставлять в него и другие. Просто когда вам нужна будет скорость, и у вас будет 3.0 устройство, вставьте его именно в 3.0. У USB 3.0 внутренний разъём поддерживает скорость передачи до 5 Гбит/с.

Недавно на рынок вышел так называемый USB 3.1, он обозначается как SS (Super Speed) у каждого из разъемов. Он быстрее usb 3.0 и имеет совместимость со вторым и первым usb. USB 3.1 либо черного, либо синего (как в моем случае цвета), а 3.0 только синего .