5.4.3. Кабели и разъёмы usb.
Спецификация 1.0 регламентировала два типа разъёмов: A — на стороне контроллера или концентратора USB и B — на стороне периферийного устройства.
Впоследствии были разработаны миниатюрные разъёмы для применения USB в переносных и мобильных устройствах, получившие название Mini-USB.
|
|
|
USB тип А |
USB тип В |
Mini USB Тип A (слева) и Mini USB Тип B (справа) |
Размеры разъёмов: USB Тип A - 4×12 мм, USB Тип B - 7×8 мм, USB mini A и USB mini B - 2×7 мм.
Mini USB Тип A (слева) и Mini USB Тип B (справа)
Новая версия миниатюрных разъёмов, называемых Micro-USB, была представлена USB Implementers Forum 4 января 2007 года.
|
|
Micro USB тип B |
Micro USB Тип А |
Существуют также разъёмы типа Mini-AB и Micro-AB, с которыми соединяются соответствующие коннекторы как типа A, так и типа B.
USB-A удачно сочетает долговечность и механическую прочность, несмотря на отсутствие винтовой затяжки. Однако уменьшенные варианты разъёмов, имеющие тонкие пластмассовые выступы, высоко выступающие из подложки гнезда, плохо переносят частое смыкание-размыкание и требуют более бережного обращения.
Сигналы USB передаются по двум проводам экранированного четырёхпроводного кабеля.
Табл. 5. Контакты проводников USB 1-2.
-
Номер контакта
Обозначение
Цвет провода
1
VBUS
Красный
2
D-
Белый
3
D+
Зелёный
4
GND
Чёрный
Рис.17. Размещение проводников в коннекторах USB 1-2 А, В.
Здесь GND — цепь «корпуса» для питания периферийных устройств, а VBus — +5 В, также для цепей питания. Данные передаются по проводам D- и D+ дифференциально (состояния 0 и 1 (в терминологии официальной документации diff0 и diff1 соответственно) определяются по разности потенциалов между линиями более 0,2 В и при условии, что на одной из линий (D− в случае diff0 и D+ при diff1) потенциал относительно GND выше 2,8 В.[5] Дифференциальный способ передачи является основным, но не единственным (например, при инициализации устройство сообщает хосту о режиме, поддерживаемом устройством (Full-Speed или Low-Speed), подтягиванием одной из линий данных к V_BUS через резистор 1,5 кОм (D− для режима Low-Speed и D+ для режимов Full-Speed и High-Speed.).
5.4.4. Основные недостатки usb 2.0.
Хотя пиковая пропускная способность USB 2.0 составляет 480 Мбит/с (60 Мбайт/с), на практике обеспечить пропускную способность, близкую к пиковой, не удаётся (~33,5 Мбайт/с на практике). Это объясняется достаточно большими задержками шины USB между запросом на передачу данных и собственно началом передачи.
Например, шина FireWire, хотя и обладает меньшей пиковой пропускной способностью 400 Мбит/с, что на 80 Мбит/с (10 Мбайт/с) меньше, чем у USB 2.0, в реальности позволяет обеспечить бо́льшую пропускную способность для обмена данными с жёсткими дисками и другими устройствами хранения информации. В связи с этим разнообразные мобильные накопители уже давно «упираются» в недостаточную практическую пропускную способность USB 2.0.
5.4.5. USB и FireWire/1394.
Протокол USB storage, представляющий собой метод передачи команд SCSI по шине USB, имеет бо́льшие накладные расходы, чем соответствующий ему протокол SBP-2 шины FireWire/1394. Поэтому при подключении внешнего диска или привода CD/DVD по FireWire удаётся достичь большей скорости передачи данных.
Кроме того, USB storage не поддерживался в старых ОС (включая Windows 98), и требовал установки драйвера. SBP-2 же в них поддерживался. Также в старых ОС (Windows 2000) протокол USB storage был реализован в урезанном виде, не позволяющем использовать функцию записи CD- и DVD-дисков на подключённом по USB дисководе, SBP-2 никогда не имел таких ограничений.
Шина USB строго ориентирована, потому соединение двух компьютеров или же двух периферийных устройств требует дополнительного оборудования. Некоторые производители поддерживают соединение принтера и сканера или же фотоаппарата и принтера, но эти реализации завязаны на конкретного производителя. Шина 1394/FireWire не подвержена этому недостатку (например, можно соединить две видеокамеры).
Тем не менее, ввиду лицензионной политики Apple, а также значительно более высокой сложности оборудования, 1394 менее распространён, материнские платы старых компьютеров не имеют контроллера 1394. Что касается периферии, то поддержка 1394 реализована во множестве корпусов для внешних накопителей на основе НЖМД (особенно премиум-сегмента) и приводов оптических дисков, мультимедиа интерфейсах, камкордерах.
Следует также отметить, что Apple использует в своих компьютерах и порт 1394b, известный как FireWire800, пиковая скорость передачи данных которого 800 Мбит/сек.
Приложение 1. Пропускные способности интерфейсов передачи данных.
Табл. 6. Беспроводное подключение периферии.
Интерфейс |
пропускная способность |
|
биты |
байты |
|
IrDA-Control |
72 Кбит/c |
8,8 КБ/c |
IrDA-SIR |
115,2 Кбит/c |
14 КБ/c |
802.15.4 (2,4 ГГц) |
250 Кбит/c |
31,25 КБ/c |
Bluetooth 1.1 |
1 Мбит/с |
128 КБ/c |
Bluetooth 2.0+EDR |
3 Мбит/с |
384 КБ/c |
IrDA-FIR |
4 Мбит/с |
500 КБ/c |
IrDA-VFIR |
16 Мбит/с |
2 МБ/c |
Bluetooth 3.0+HS |
24 Мбит/с |
3 МБ/c |
IrDA-UFIR |
96 Мбит/с |
12 МБ/c |
Wireless USB |
480 Мбит/с |
60 МБ/c |
IrDA-Giga-IR |
1 024 Мбит/с |
128 МБ/c |
Табл. 7. Беспроводная сеть.
Стандарт IEEE |
пропускная способность |
|
биты |
байты |
|
802.11 (устаревший) |
2 Мбит/с |
0,25 МБ/c |
802.11b |
11 Мбит/с |
1,375 МБ/c |
802.11g |
54 Мбит/с |
6,75 МБ/c |
802.11n |
300 Мбит/с |
37,5 МБ/c |
Табл. 8. Глобальная сеть.
Способ передачи данных |
пропускная способность |
|
биты |
байты |
|
OC-12 / STM-4 |
622,08 Мбит/с |
77,76 МБ/c |
OC-24 |
1 244 Мбит/с |
155,5 МБ/c |
OC-48 / STM-16 |
2 488 Мбит/с |
311 МБ/c |
OC-192 / STM-64 |
9 953 Мбит/с |
1 244 МБ/c |
OC-768 / STM-256 |
39 813 Мбит/с |
4 976 МБ/c |
Табл. 9. Локальная сеть.
Интерфейс |
пропускная способность |
|
биты |
байты |
|
Ethernet (10BASE-X) |
10 Мбит/c |
1,25 МБ/c |
Fast Ethernet (100BASE-X) |
100 Мбит/c |
12,5 МБ/c |
Gigabit Ethernet (1000BASE-X)[3] |
1 Гбит/c |
125 МБ/c |
Infiniband SDR 1X[3] |
2 Гбит/c |
250 МБ/c |
Infiniband DDR 1X[3] |
4 Гбит/c |
500 МБ/c |
Infiniband QDR 1X[3] |
8 Гбит/c |
1 ГБ/c |
Infiniband SDR 4X[3] |
8 Гбит/c |
1 ГБ/c |
10 гигабит Ethernet (10Gbase-X) |
10 Гбит/c |
1,25 ГБ/c |
Infiniband DDR 4X[3] |
16 Гбит/c |
2 ГБ/c |
Infiniband SDR 12X[3] |
24 Гбит/c |
3 ГБ/c |
Infiniband QDR 4X[3] |
32 Гбит/c |
4 ГБ/c |
Infiniband DDR 12X[3] |
48 Гбит/c |
6 ГБ/c |
Infiniband QDR 12X[3] |
96 Гбит/c |
12 ГБ/c |
100 Gigabit Ethernet (100GBASE-X) |
100 Гбит/c |
12,5 ГБ/c |
Табл. 10. Интерфейсы для расширения портативных устройств.
Тип устройства |
пропускная способность |
|
биты |
байты |
|
PC Card, 16 разрядов, 255 нс[4], обмен байтами |
31,36 Мбит/с |
3,92 МБ/c |
PC Card, 16 разрядов, 255 нс, обмен словами |
62,72 Мбит/с |
7,84 МБ/c |
PC Card, 16 разрядов, 100 нс, обмен байтами |
80 Мбит/с |
10 МБ/c |
PC Card, 16 разрядов, 100 нс, обмен словами |
160 Мбит/с |
20 МБ/c |
PC Card (CardBus)[5], 32 разряда, обмен байтами |
267 Мбит/с |
33,33 МБ/c |
ExpressCard при использовании интерфейса USB[6] |
480 Мбит/с |
60 МБ/c |
PC Card (CardBus), 32 разряда, обмен словами |
533 Мбит/с |
66,66 МБ/c |
PC Card (CardBus), 32 разряда, обмен двойными словами |
1 067 Мбит/с |
133,33 МБ/c |
ExpressCard при использовании интерфейса PCI Express |
2 000 Мбит/с |
250 МБ/c |
Табл. 11. Шины ЭВМ.
Интерфейс |
разрядность / частота |
пропускная способность |
|
биты |
байты |
||
I²C |
- / - |
3,4 Мбит/с |
425 КБ/c |
ISA |
8 / 4,77 МГц [7] |
9,6 Мбит/с |
1,2 МБ/c |
Zorro II |
16 / 7,14 МГц[8] |
28,56 Мбит/с |
3,56 МБ/c |
ISA |
16 / 8,33 МГц[7] |
42,4 Мбит/с |
5,3 МБ/c |
Low Pin Count [9] |
4 / 33 МГц |
133,33 Мбит/с |
16,67 МБ/c |
EISA |
32 / 8,33 МГц |
256 Мбит/с |
32 МБ/c |
NuBus |
32 / 10 МГц |
320 Мбит/с |
40 МБ/c |
MCA |
32 / 10 МГц |
528 Мбит/с |
66 МБ/c |
NuBus90 |
20 МГц |
560 Мбит/с |
70 МБ/c |
VME64 |
64 / 10 МГц |
640 Мбит/с |
80 МБ/c |
DEC TURBOchannel |
32 / 25 МГц |
800 Мбит/с |
100 МБ/c |
SBus |
32 / 25 МГц |
800 Мбит/с |
100 МБ/c |
PCI 2.0 |
32 / 33 МГц |
1 Гбит/с |
133 МБ/c |
PCI 2.1-3.0 |
64 / 33 МГц |
2 Гбит/с |
266 МБ/c |
AGP 1.0 (1x) |
32 / 66 МГц |
2 Гбит/с |
266 МБ/c |
Intel Hub Link |
- / - |
2 Гбит/с |
266 МБ/c |
VME320 [10] |
64 / 40 МГц |
2560 Мбит/с |
320 МБ/c |
PCI 2.1-3.0 |
64 / 66 МГц |
4 Гбит/с |
533 МБ/c |
AGP 1.0 (2x) |
32 / 66 МГц |
4,2 Гбит/с |
533 МБ/c |
RapidIO LP-LVDS [11] |
8 / 250 МГц |
8 528 Гбит/с |
1 066 МБ/c |
RapidIO LP-Serial 4x/1,25 Гбод[3] |
4x / 1,25 ГГц |
8 528 Гбит/с |
1 066 МБ/c |
PCI-X |
64 / 133 МГц |
8 528 Мбит/с |
1 066 МБ/c |
AGP 2.0 (4x) |
32 / 66 МГц |
8 528 Мбит/с |
1 066 МБ/c |
DMI 1.0 |
- / - |
17 066 Мбит/с |
2 133 МБ/c |
PCI-X DDR (266) |
64 / 266 МГц |
17 066 Мбит/с |
2 133 МБ/c |
AGP 3.0 (8x) |
32 / 66 МГц |
17 066 Мбит/с |
2 133 МБ/c |
PCI Express 1.0 (x16) |
- / - |
32 000 Мбит/с |
4 000 МБ/c |
AGP 3.0 (8x) |
64 / 66 МГц |
34 133 Мбит/с |
4 266 МБ/c |
PCI-X QDR (533) |
64 / 266 МГц |
34 133 Мбит/с |
4 266 МБ/c |
PCI Express 2.0 (x32) |
- / - |
128,00 Гбит/с |
16,00 ГБ/с |
QPI |
64x / 2,40 ГГц |
153,60 Гбит/с |
19,20 ГБ/с |
HyperTransport 2.0 |
32 / 1,4 ГГц |
179,20 Гбит/с |
22,40 ГБ/с |
QPI |
64x / 2.93 ГГц |
187,52 Гбит/с |
23,44 ГБ/с |
PCI Express 3.0 (x32)[12] |
- / - |
204,80 Гбит/с |
25,60 ГБ/с |
QPI |
64x / 3.20 ГГц |
204,80 Гбит/с |
25,60 ГБ/с |
HyperTransport 3.0 |
32 / 2,60 ГГц |
332,80 Гбит/с |
41,60 ГБ/с |
HyperTransport 3.1 |
32 / 3,20 ГГц |
409,60 Гбит/с |
51,20 ГБ/с |
Табл. 12. Внутренние накопители.
Интерфейс |
пропускная способность |
|
биты |
байты |
|
Интерфейс НГМД ПК |
0,5 Мбит/с |
0,062 МБ/c |
ATA-1 (DMA-0) |
33,6 Мбит/с |
4,2 МБ/c[13] |
ATA-2 (DMA-1) |
106 Мбит/с |
13,3 МБ/c |
ATA-2 (DMA-2) |
133 Мбит/с |
16,6 МБ/c |
ATA-4 (UDMA-0) |
133 Мбит/с |
16,7 МБ/c |
ATA-4 (UDMA-1) |
200 Мбит/с |
25,0 МБ/c |
ATA-4 (UDMA-2) |
266 Мбит/с |
33,3 МБ/c |
ATA-5 (UDMA-3) |
356 Мбит/с |
44,4 МБ/c |
ATA-5 (UDMA-4) |
534 Мбит/с |
66,6 МБ/c |
ATA-6 (UDMA-5) |
800 Мбит/с |
100 МБ/c |
ATA-7 (UDMA-6) |
1066 Мбит/с |
133 МБ/c |
SATA 1.x 1.5Gb/s |
1,2 Гбит/с |
150 МБ/c |
SATA 2.x 3Gb/s |
2,4 Гбит/с |
300 МБ/c |
SATA 3.x 6Gb/s |
4,8 Гбит/с |
600 МБ/c |
SSD |
4,8 Гбит/с |
600 МБ/c |
Табл. 13. Обмен данными с внешними устройствами.
Интерфейс |
пропускная способность |
|
биты |
байты |
|
RS-232 |
230,4 Кбит/c |
28,8 КБ/c |
USB 1.0 Low Speed |
1,5 Мбит/с |
187 КБ/c |
USB 1.0 Full Speed |
12 Мбит/с |
1,5 МБ/c |
FireWire 400 |
400 Мбит/с |
50 МБ/c |
USB 2.0 Hi-Speed |
480 Мбит/с |
60 МБ/c |
FireWire 800 |
800 Мбит/с |
100 МБ/c |
FireWire 1600 |
1,6 Гбит/с |
200 МБ/c |
SATA 2.0 |
2,4 Гбит/с |
300 МБ/c |
FireWire 3200 |
3,2 Гбит/с |
400 МБ/c |
USB 3.0 |
4,8 Гбит/с |
600 МБ/c |
SATA 3.0 |
6 Гбит/с |
750 МБ/c |
Thunderbolt |
10 Гбит/c |
1,25 ГБ/c |
HDMI 1.3-1.4a |
10,2 Гбит/c |
1,275 ГБ/c |
DisplayPort |
10,8 Гбит/c |
1,35 ГБ/c |
HDMI 1.4b |
15,8 Гбит/c |
1,975 ГБ/c |
Табл. 14. Оперативная память.
Наименование |
пропускная способность |
|
биты |
байты |
|
FPM DRAM |
1,408 Гбит/с |
176 МБ/c |
EDO DRAM |
2,112 Гбит/с |
264 МБ/c |
SPARC MBus (англ.) |
2,550 Гбит/с |
320 МБ/c |
PC1600 (DDR-200) (далее для одноканального режима) |
12,50 Гбит/с |
1 600 МБ/c |
PC2100 (DDR-266) |
16,66 Гбит/с |
2 133 МБ/c |
PC2400 (DDR-300) |
18,75 Гбит/с |
2 400 МБ/c |
PC2700 (DDR-333) |
20,84 Гбит/с |
2 667 МБ/c |
PC3200 (DDR-400) |
25,00 Гбит/с |
3 200 МБ/c |
PC2-3200 (DDR2-400) |
25,00 Гбит/с |
3 200 МБ/c |
PC3500 (DDR-433) |
27,00 Гбит/с |
3 467 МБ/c |
PC3700 (DDR-466) |
29,16 Гбит/с |
3 733 МБ/c |
PC4000 (DDR500) |
31,25 Гбит/с |
4 000 МБ/c |
PC2-4200 (DDR2-533) |
33,33 Гбит/с |
4 200 МБ/c |
PC4300 (DDR533) |
33,33 Гбит/с |
4 267 МБ/c |
PC2-5300 (DDR2-667) |
41,40 Гбит/с |
5 300 МБ/c |
PC5600 (DDR-700) |
43,75 Гбит/с |
5 600 МБ/c |
PC2-6400 (DDR2-800) |
50,00 Гбит/с |
6 400 МБ/c |
PC3-6400 (DDR3-800) |
50,00 Гбит/с |
6 400 МБ/c |
PC2-8500 (DDR2-1066) |
66,40 Гбит/с |
8 500 МБ/c |
PC3-8500 (DDR3-1066) |
66,66 Гбит/с |
8 533 МБ/c |
PC3-10600 (DDR3-1333) |
83,33 Гбит/с |
10 667 МБ/c |
PC3-12800 (DDR3-1600) |
100,00 Гбит/с |
12 800 МБ/c |
PC3-14400 (DDR3-1800) |
112,50 Гбит/с |
14 400 МБ/c |
PC3-15000 (DDR3-1866) |
117,19 Гбит/с |
15 000 МБ/c |
PC3-16000 (DDR3-2000) |
125,00 Гбит/с |
16 000 МБ/c |
PC3-17000 (DDR3-2133) |
133,33 Гбит/с |
17 066 МБ/c |
PC3-17600 (DDR3-2200) |
137,50 Гбит/с |
17 600 МБ/c |
PC3-18400 (DDR3-2300) |
143,75 Гбит/с |
18 400 МБ/c |
PC3-19200 (DDR3-2400) |
150,00 Гбит/с |
26 200 МБ/c |