USB 3

          Ολοι γνωρίζουμε το USB και σίγουρα χρησιμοποιούμε πολλές και διαφορετικές συσκευές στον υπολογιστή μας. Σιγά σιγά έχουν αρχίσει να κυκλοφορούν συσκευές με το νέο ταχύτατο πρότυπο USB 3.

Λίγη ιστορία…

                Τον Ιανουάριο του 1996 εμφανίστηκε  η έκδοση USB 1.0 η οποία πρόσφερε ταχύτητες 12 Mbps (12.000.000 bit ανά δευτερόλεπτο). Τον Σεπτέμβριο του 1998 εμφανίστηκε η έκδοση 1.1 η οποία χώρισε τις συσκευές σε γρήγορες όπως εξωτερικοί δίσκοι δίνοντάς τους ταχύτητα 12 Mbps και σε αργές πχ. joysticks, με ταχύτητες 1,5 Mbps.

                Το 2001 εμφανίστηκε η έκδοση 2.0 εκτινάσσοντας την ταχύτητα στα 480 Mbps.

                Φέτος εμφανίστηκε η έκδοση 3.0 προσφέροντας αρκετές αλλαγές και μια απίστευτη ταχύτητα στα 5 Gbps (SuperSpeed mode), δηλαδή σχεδόν 10 φορές πιο γρήγορη από την προηγούμενη έκδοση.

Λίγα γενικά…

                Η λειτουργία του USB στηρίζεται στην ύπαρξη ενός αρχικού Hub (διανομέας), πάνω στον οποίο με τοπολογία αστέρα μπορούν να συνδεθούν διαφορετικές συσκευές ή και άλλοι διανομείς. Κάθε φορά που συνδέεται μια συσκευή σε έναν διανομέα αποκτά μια «διεύθυνση» 7 bit (δηλ. έναν μοναδικό 7-ψήφιο αριθμό που την ξεχωρίζει από τις υπόλοιπες συσκευές). Το ότι έχουμε μόνο 7 bit για να δώσουμε διευθύνσεις στις συσκευές, συμπεραίνουμε ότι μπορούμε να συνδέσουμε 2⁷=128 συσκευές (τόσους διαφορετικούς αριθμούς έχουμε με 7 bit). Επειδή η 1^η συσκευή είναι το αρχικό hub, μένουν 127 τελικά συσκευές που μπορούν να συνδεθούν.

                Τέλος υπάρχουν κατηγορίες συσκευών καθορισμένες και κάθε συνδεδεμένη συσκευή κατατάσσεται σε κάποια από αυτές. Έτσι μπορεί να φορτωθεί ένας γενικός driver (οδηγός συσκευής), που να υποστηρίζει τις συσκευές της συγκεκριμένης κατηγορίας, ανεξαρτήτου κατασκευαστή.

Λίγο hardware…

                       Παρακάτω φαίνονται τα βύσματα των προτύπων 1.1/2.0 :   

       

USB 1.x/2.0 PINS:      
     Pins       Όνομα  Χρώμα Περιγραφή       

       1              Vcc         Κόκκινο    +5V

       2              D-           Άσπρο  Data –

       3              D+          Πράσινο   Data +

       4              GND      Μαύρο Ground (Γή)

USB 1.x/2.0 Mini/Micro PINS:   
       1              Vcc         Κόκκινο    +5V

       2              D-           Άσπρο  Data –

       3              D+          Πράσινο   Data +

       4              ID           Διαχωρίζει το Α από το Β βύσμα 
       5              GND      Μαύρο Ground (Γή)      

Βλέπουμε ότι στο κλασικό βύσμα έχουμε 4 καλωδιάκια, 2 για το ρεύμα και 2 για τα δεδομένα (το ένα στέλνει και το άλλο λαμβάνει).     Στην έκδοση 3.0 όμως έχουμε περισσότερα καλώδια και συνεπώς διαφορετικό βύσμα.  

USB 3.0 PINS (Standard A ):    
     Pins       Όνομα     Χρώμα    Περιγραφή       

       1              Vbus      Κόκκινο        +5V

       2              D-           Άσπρο      Data –

       3              D+          Πράσινο       Data +

       4              GND      Μαύρο     Ground (Γή)

       5              SSRX-    Μπλε       Δεδομένα που λαμβάνουμε με -τάση

       6              SSRX+   Κίτρινο    Δεδομένα που λαμβάνουμε με +τάση

       7              GND                      Γή-Ασπίδα (για θόρυβο)

       8              SSTX-     Μωβ      Δεδομένα που στέλνουμε με -τάση

       9              SSTX+    Πορτοκαλί   Δεδομένα που στέλνουμε με +τάση

                Όπως φαίνεται και από τον πίνακα με τις ακίδες του βύσματος, τα 4 πρώτα καλώδια είναι ίδια με τα αντίστοιχα των εκδόσεων 1.x και 2.0. Έτσι υπάρχει συμβατότητα με τις παλιές (δηλ. τωρινές) συσκευές USB. Αντίστοιχα οι νέες τις έκδοσης 3.0 θα χρησιμοποιούν τα ζευγαράκια 5-6 για να λαμβάνουν και τα 8-9 για να στέλνουν. Γιατί όμως έχουμε ζεύγη καλωδίων και τι είναι αυτό –τάση, +τάση;

                Είπαμε πως στην έκδοση 3.0 έχουμε το SuperSpeed mode των 5 Gbps, που σημαίνει ότι τα «0» και «1» που μεταφέρονται μέσα από τα καλώδια είναι πάρα πολύ «μικρά» (δηλ. διαρκούν απειροελάχιστα, 1/5.000.000.000 του δευτερολέπτου!!). Αυτό τα κάνει πάρα πολύ ευαίσθητα στους θορύβους και στα παράσιτα. Για να προστατευτούν λοιπόν τα δεδομένα χρησιμοποιείται η «διαφορική» (differential) μέθοδος, όπου τα bit από το ένα καλώδιο στέλνονται με μία μορφή και από το άλλο καλώδιο του ζεύγους με την αντίστροφή της. Έτσι αυτός που τα λαμβάνει τα συγκρίνει και μπορεί να βρεί εύκολα αν έχει συμβεί κάπου λάθος.

                Μια ακόμα σημαντική διαφορά είναι ότι στην 3.0 έχουμε μετάδοση δεδομένων full-duplex (δηλαδή και στέλνω και λαμβάνω την ίδια στιγμή), κάτι που δεν ισχύει στις προηγούμενες εκδόσεις (half-duplex, την στιγμή που στέλνω δεν μπορώ να λαμβάνω και αντίστροφα).

                Το μήκος των καλωδίων στην έκδοση 2.0 έφτασε στα 5μέτρα από 3 της έκδοσης 1.1. Στη νέα έκδοση την μέγιστη ταχύτητα την έχουμε μέχρι τα 3 μέτρα αλλά τα καλώδια μπορεί να είναι και αρκετά μακρύτερα (αν τηρηθούν οι προδιαγραφές, ένα ακόμα πλεονέκτημα της διαφορικής μεθόδου).