SuperSpeed USB: радикальное обновление | | Buffalo
DriveStation USB 3.0 HD-HXU3 |
| Кабели
USB 3.0 типа B (слева) и типа A (справа) |
Свежая ревизия стандарта Universal Serial Bus
предусматривает глубокую модернизацию шины, призванную устранить
основные ее недостатки – невысокую скорость передачи данных и
неприемлемые накладные расходы на обслуживание протокола. Для этого был
введена новая шина USB SuperSpeed, позволяющая добиться реальной
пропускной способности интерфейса 3,2 Гб/с (400 МБ/с). Теоретически же
USB 3.0 может передавать данные со скоростью 4,8 Гб/с, однако нужно
учитывать, что используется избыточное кодирование данных (из 10
переданных бит полезны только 8), и происходят неизбежные потери на
организацию связи между хост-контроллером и устройством. Напомним, что
заявленная пропускная способность USB 2.0 составляет 480 Мб/с, однако на
практике наиболее типичными показателями являются 30–35 МБ/с, большего
же можно добиться только с помощью проприетарных решений на базе этой
ревизии стандарта. Радикально улучшена работа с мелкими файлами –
бичом прошлой ревизии стандарта. SuperSpeed предусматривает возможность
передачи данных несколькими потоками по одному соединению (Streams и
pipe, соответственно). Таким образом, резко снижаются потери
эффективности: если ранее процедура копирования файла емкостью 1 КБ
требовала создания для него отдельного соединения, передачи,
подтверждения и отключения, то теперь все эти операции проводятся в
рамках потока внутри уже существующего соединения и не несут таких
больших накладных расходов. Шина SuperSpeed является
полнодуплексной в отличие от USB 2.0, потому контроллер может
одновременно и принимать, и передавать данные без потерь
производительности. Существующие на данный момент контроллеры содержат
два хоста, потому возможна одновременная работа с двумя устройствами в
таком режиме. Для поддержки полного дуплекса введены две дополнительные
пары проводов и обязательное экранирование кабеля. Изменение
количества контактов в новой ревизии привело и к изменению формфактора
разъемов. Кабели стандарта A теперь оснащаются более длинным разъемом, в
котором дополнительные контакты расположены чуть дальше и отдельно от
относящихся к USB 2.0, соответственно и разъем типа «мама» стал глубже. В
разъемах типа B они располагаются выше остальных контактов на отдельной
колодке. Конструкция предусматривает, что ко всем портам типа «мама»
можно подключать как новые, так и старые кабели, также существует
обратная совместимость между разъемами типа A (новые кабели можно
использовать со старыми контроллерами), однако кабели типа B обратно
несовместимы. Также значительным расширением функциональности
можно считать увеличение допустимой электрической нагрузки на порт:
теперь устройство может потреблять до 900 мА против 500 мА у USB 2.0,
что позволит избавиться от необходимости дополнительного подключения
питания к портативным жестким дискам и оптическим приводам. Также
снижено минимальное значение напряжения питания подключенного устройства
с 4,4 до 4 В – это должно помочь производителям контроллеров и
флэш-памяти, поскольку с развитием техпроцессов выпуска чипов их рабочее
напряжение снижается и высокие входные значения приходится
компенсировать. Из менее важных с точки зрения потребителя
нововведений, пожалуй, стоит отметить лишь тот факт, что SuperSpeed
устанавливает прямое соединение между хостом и подключенным устройством,
в то время как в USB 2.0 данные передаются всем подключенным клиентам
(аналогично разнице между сетевым коммутатором и концентратором). Это
радикально снижает нагрузку на ядро контроллера при передаче больших
объемов данных. Сквозь тернии куда? Путь третьей ревизии
спецификаций шины USB в готовые системы оказался непростым: с момента
первого сообщения об их разработке, озвученного Патом Гелсингером на IDF
еще 18 сентября 2007 г., до момента появления первых контроллеров и
устройств прошло два года. Финальная версия стандарта была принята 17
ноября 2008 г., а подготовленный вскоре продукт с ее использованием –
материнская плата ASUS P6X58 – так и не добралась до серийного
производства. Время USB 3.0 пришло лишь в конце 2009 г., когда сразу два
ведущих разработчика платформ – ASUS и Gigabyte – выпустили в продажу
целую серию продуктов, использующих дополнительный контроллер NEC
µPD720200. Ситуация осложняется несколькими факторами: во-первых,
фактически на сегодняшний день возможности USB 3.0 востребованы только
внешними накопителями на базе жестких дисков и в меньшей мере
флэш-памяти. Эти устройства, хоть и стремительно набирают популярность в
последние несколько лет, пока не являются повседневным аксессуаром и,
следовательно, не смогут активно подстегнуть массовое внедрение нового
стандарта. Во-вторых, определенную пассивность проявляют основные
разработчики чипсетов: Intel не планирует внедрять в свои наборы логики
USB 3.0 до 2011 г., информация о том, что южные мосты SB8xx из
готовящейся к выходу восьмисотой серии чипсетов AMD будут поддерживать
новый стандарт, также не подтвердилась. Следовательно, реализация
его на материнских платах отдана их конечным производителям, однако тут
возникает другая проблема. Нынешняя организация работы с
дополнительными контроллерами и у Intel, и у AMD на сегодняшний день
предусматривает их подключение либо к шине PCI, либо к PCI Express x1,
что не позволяет получить достаточную пропускную способность. Поэтому
вендорам приходится использовать обходные пути: Gigabyte коммутирует
подключение USB 3.0 к линиям PCI Express x16, исходно предназначенным
для видеокарт, а ASUS устанавливает дополнительный контроллер PCI
Express, предоставляющий шине USB 3.0 удвоенную скорость передачи
данных. Оба этих решения достаточно сложны технически и, соответственно,
дороги, и на массовых материнских платах мы их вряд ли увидим. Поэтому
по-настоящему активное продвижение SuperSpeed USB на рынок начнется не
ранее 2011 г. с появлением чипсетов Intel и AMD, содержащих встроенные
контроллеры данного стандарта. Еще один нюанс относительно
перспектив USB 3.0 состоит в том, что корпорация Intel, которая была
ключевым разработчиком стандарта, делает большую ставку на собственный
интерфейс Light Peak, даже в первичной спецификации позволяющий
достигать пропускной способности 10 Гб/с при использовании тонких
кабелей длиной до 100 м и компактных разъемов. Это достигается благодаря
тому, что носителем в данном случае является оптоволоконный канал, а не
медная витая пара. Теоретически Light Peak позволит подключать не
только периферию, но и может стать ведущим универсальным интерфейсом,
который заменит и USB, и HDMI, DisplayPort и другие стандарты
подключения видеоустройств, и даже SATA и SCSI. Первые продукты должны
появиться уже в 2010 г. Учитывая огромное влияние Intel на рынок, ставка
корпорации на собственную разработку может во многом предопределить
судьбу USB 3.0, поскольку с точки зрения перспективности Light Peak
выглядит привлекательней. Естественно, полностью отказываться от
реализации общепринятого индустрией стандарта Intel не станет, однако
достаточно будет просто не слишком активно внедрять его в собственных
платформах. Впрочем, предсказание поведения ключевых игроков рынка –
дело неблагодарное, потому нам остается только наблюдать. Первое
тестирование
|
|
GIGABYTE GA-P55A-UD6 |
Нынешние реализации USB 3.0 в материнских платах и
периферийных устройствах – проекты скорее имиджевые, чем реально
востребованные рынком. Тем не менее небольшое количество продуктов уже
появилось, и первым среди них
стал внешний накопитель Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3. На данный
момент он еще не поступил в продажу в Украине, однако компания Gigabyte
любезно предоставила нам образец вместе с материнской платой Gigabyte
GA-P55A-UD6. Эта платформа для процессоров Intel Socket 1156 позволяет
подключение высокоскоростных контроллеров напрямую к линиям PCI Express,
обеспечиваемым CPU. Мы уже рассматривали это решение в обзоре SATA 6
Gbit/s (ko.com.ua/46517), потому вновь останавливаться на технических
подробностях не станем, отметим лишь, что благодаря такой реализации
контроллер не теряет производительности на этапе передачи данных в
оперативную память и обеспечивает максимально доступное быстродействие.
Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3 основан на жестком диске
Samsung HD103SJ емкостью 1 ТБ с двумя пластинами 500 ГБ, вращающимися с
частотой 7200 об/мин. Накопитель позволяет достичь скорости линейного
чтения 135–140 МБ/с. За передачу данных отвечает мост SATA II – USB 3.0
Fujitsu MB86C30A с ядром ARM (кстати, это еще одна причина повышенной
стоимости накопителей с этим интерфейсом – архитектура ARM лицензируется
и предусматривает роялти). Как показало тестирование, SuperSpeed
USB действительно функционирует настолько быстро, что современный
внешний накопитель не способен загрузить интерфейс работой.
Демонстрируемые Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3 показатели линейной
скорости и времени отклика очень близки к результатам самого накопителя
Samsung, подключаемого напрямую к материнской плате. Единственное «но» –
скорость обмена данными с буфером HDD: в случае применения USB 3.0 она
снижается со 175 до 125 МБ/с. По-видимому, вина в этом лежит на каком-то
из контроллеров (либо NEC µPD720200, либо Fujitsu MB86C30A). Впрочем,
при практическом использовании внешнего HDD этот показатель никак не
влияет на эффективность. Выводы SuperSpeed USB –
огромный шаг вперед в развитии наиболее популярного универсального
интерфейса. Новая ревизия устраняет почти все недостатки USB 2.0 и имеет
огромный запас пропускной способности, и его должно хватить надолго.
Пожалуй, единственными устройствами, которые теоретически могут
загрузить эту шину полностью, являются SSD (которые, впрочем, скорее
перейдут на SATA 6 Gbit/s) и топовые внешние накопители на базе
RAID-массивов HDD. К сожалению, массового внедрения новой версии
интерфейса в ближайшее время ждать не стоит, и на самом деле его час
настанет в 2011–2012 гг.
|