Стремительное развитие компьютерных технологий затрагивает не только основные компоненты систем. Увеличиваются возможности, в том числе различных интерфейсов. Что касается самого распространенного способа подключения периферийных устройств, - USB, - здесь в целом можно констатировать кратное увеличение производительности за последние годы. Пропускная способность универсальной последовательной шины увеличивается, функциональность расширяется. Изменениям подвергаются и разъемы, используемые для подключения разнообразных USB-устройств. Сегодня у многих на слуху USB такое, в чем преимущества и недостатки решения - тема данной статьи.
Разъемы современного компьютера
Окинув взглядом корпус практически любого ноутбука, можно обнаружить целый ряд различных портов, расположенных по бокам. Среди них обязательно присутствует USB, практически всегда HDMI и некоторые другие. Современные модели часто оснащаются новейшим портом USB Type-C. Что это за разъем, многие не знают, а стоило бы ознакомиться с возможностями порта. Предположительно, разъем в будущем заменит многие другие решения и станет действительно универсальным стандартом. Этому способствуют технические характеристики нового способа сопряжения компьютера и периферии. Порт USB Type-C предлагает пользователям повышенную скорость обмена данными, улучшенную функциональность, а также новый уровень удобства использования. Одним словом, будущее стандарта выглядит очень перспективным.
Множество применений одного кабеля
Создатели USB Type-С использовали при разработке стандарта очень простую идею. У пользователя должен быть единственный тип кабеля, а его компьютерная техника оснащается одним типом порта. Посредством использования унифицированного интерфейса доступно подключение всего что угодно. К примеру, используя кабель USB Type-C, можно подключать по своей сути разные устройства, представленные жесткими дисками, мониторами, аудиоинтерфейсами, смартфонами, планшетными ПК. Кроме прочего, появляется возможность использовать рассматриваемый разъем даже для зарядки лэптопа.
USB-A
На сегодняшний день практически все периферийные устройства подключаются к ПК через привычный разъем USB-A. Этот порт прочно вошел в компьютерный мир, имеет знакомую всем прямоугольную форму, и его применение стало практически стандартом для сопряжения с ПК и ноутбуками флеш-накопителей, внешних клавиатур, мышек, жестких дисков, принтеров и многих других устройств. Такая монополия, вероятно, вскоре будет разрушена - кабель USB Type-C уже занимает достойное место среди решений, используемых для подключения множества устройств.
Изменение концепции
Для подключения устройств к уже давно ставшему стандартом порту USB-A применяются различные кабели. Главное различие между ними - разъема, расположенный на противоположной, подключаемой к компьютеру стороне кабеля. Это практически всегда другой тип разъема. К примеру, для смартфонов применяется micro-USB, для других гаджетов часто используют mini-USB. Чтобы подключить принтер, потребуется кабель с разъемом USB-B, а для подключения запоминающих устройств - micro-USB-B. Такое разнообразие вызывает некоторые неудобства и сложности, ведь пользователю, владеющему несколькими девайсами, всегда нужно иметь под рукой целый набор кабелей. Призванный быть единым для всех аппаратов, т. е. универсальный кабель USB Type-C многократно упрощает эту ситуацию.
Новый формат
С развитием стандарта стало возможным установить единую конструкцию разъема для всех устройств, а также одинаковый коннектор на обоих концах кабеля. Как понять, взяв в руки кабель USB Type-C, что это именно он? Решение представляет собой тонкий коннектор, имеющий овальную форму и значительно меньший по габаритам в сравнении с предыдущими форматами кабелей и разъемов этого типа. Помимо этого, USB 3 Type-C получил важнейшую характеристику, представленную симметричностью и обратимостью. В целом очень похоже на решение Lightning от компании Apple - очень удобно, ведь не нужно тратить время на манипуляции с кабелем, чтобы найти верный способ подключения.
Будущее
Вероятно, уже сегодня можно утверждать, что по прошествии определенного времени разъем USB Type-C превратится в единственный универсальный порт для всех периферийных устройств. Таким образом, произойдет замена USB-A, B, micro-USB и mini, так усложняющих жизнь обычных пользователей на сегодняшний день. Все кабели должны стать одинаковыми и обладать возможностью использования для любых девайсов. Конечно же, быстрой унификации не случится, слишком много работоспособных устройств с отличными от USB Type-С разъемами используется сегодня и будет эксплуатироваться еще несколько лет.
При этом не стоит забывать: экспансия новых решений уже началась. К примеру, флешка USB Type-C уже совсем не редкость на прилавках компьютерных магазинов. Кроме того, факт выхода флагманских устройств от самых известных брендов, оснащаемых рассматриваемым портом, говорит о том, что описываемая ситуация, т. е. вытеснение устаревших разъемов с рынка рано или поздно наступит. Для совместимости со старыми решениями пока что придется использовать USB Type-C переходник.
Совместимость
Прочитав вышеизложенное, можно задуматься о том, что делать с уже приобретенными устройствами, оснащенными типами разъемов, отличными от USB Type-С. Нужно сказать, данный вопрос не должен вызывать особого беспокойства. Уже разработаны, выпускаются и продаются самые разнообразные переходники, позволяющие подключить любые девайсы с разъемом USB вне зависимости от его типа. Переходники типа mini-USB - Type-C , micro-USB - Type-C и другие уже широко распространены и отлично выполняют свои функции. Принцип обеспечения применяемый в компьютерной технике уже много лет, никто не собирается нарушать. При наличии в новом ноутбуке или компьютере порта USB Type-C переходник для других разновидностей разъема - это вполне применимое и действенное решение.
Подробнее о преимуществах разъема
Безусловно, простой пересмотр конструкции, которому подверглись разъем и порт, не будет весомой причиной для побуждения пользователя к апгрейду всей имеющейся у него периферии, но ведь исполнение - это далеко не единственное преимущество нового решения. Новым форматом поддерживается самый современный протокол USB 3.1, несущий в себе увеличение скорости обмена данными и большую универсальность в сравнении с предыдущими версиями, которые используются на устройствах, оснащаемых USB-А.
Скорость
С момента представления первой версии разъма прошло уже более двух десятков лет. В то время максимальная скорость, с которой передавались данные, составляла 12 Мб/с. На сегодняшний день можно утверждать, рассматривая USBType-C, что это самый быстрый интерфейс для подключения периферийных устройств из существующих решений. Стандарт USB 3.1 способен обеспечить показатель скорости передачи данных в 10 Гб/с.
Производительность
К дополнительным преимуществам рассматриваемого стандарта, безусловно, следует отнести производительность, представленную способностью обеспечивать передачу мощности до 100 Вт. Этого показателя достаточно для обеспечения энергией практически любого ноутбука, не говоря уже о смартфонах, планшетах и других гаджетах. Кроме энергии, новым форматом поддерживается передача огромного объема данных в единицу времени. К примеру, уже сегодня через USB Type-С успешно передают видеосигнал в разрешении 4К.
Универсальность
Универсальной природой новейшего стандарта открывается широкий ряд практических применений. Массу полезных функций можно обеспечить при помощи единственного кабеля. Например, можно подключить оснащенный USB-C ноутбук к монитору с внешним питанием и заряжать батарею лэптопа, одновременно просматривая видеоконтент. В том случае, когда к дисплею подключены устройства хранения, например, внешний диск, с ноутбука можно получить доступ к хранимой на носителе информации.
Недостатки USB Type-C
Этот разъем является блестящим новым форматом, без сомнения претендующим на звание повсеместно используемого решения в самом ближайшем будущем. При этом начальные стадии распространения и развития, на которых в данный момент все еще находится стандарт, не обеспечивают полного отсутствия опасностей, а также некоторой путаницы при использовании разъема.
Дешевые аксессуары
Главной проблемой, с которой может столкнуться пользователь, решивший приобщиться к современным тенденциям, являются дешевые некачественные аксессуары и кабели. Ввиду большого количества энергии, передаваемой через разъемы USB Type-C, использование кабелей недостаточного качества может привести к повреждению сопрягаемых устройств. Этот фактор должен учитываться пользователями в обязательном порядке. При покупке кабелей и переходников следует выбирать изделия надежных проверенных брендов.
Путаница в стандартах
Еще один неприятный момент, с которым могут столкнуться пользователи USB Type-C сегодня, вызван тем фактором, что рассматриваемый стандарт относится больше к типу используемого разъема, нежели к спецификациям самого интерфейса. Поэтому вполне вероятна ситуация, при которой устройство, подключенное к новому разъему, будет работать не так быстро, как ожидал владелец девайса. В первом поколении используется технология USB 3.0, обеспечивающая показатель максимальной скорости 5 Гб/с. Вторым поколением USB-C поддерживается стандарт 3.1, скорость передачи данных через который достигает уже 10 Гб/с. Проблемы с каждым из портов возникают по причине того, что выглядят они одинаково, но при производстве готовых решений брендами используются различные компоненты даже в линейках похожих моделей. Другими словами, перед покупкой девайса с разъемом USB Type-C необходимо проверять соответствие реальных технических характеристик порта требуемым показателям.
Тестирование USB 3.1 | Знакомимся с характеристиками
Каждый год мы ездим в Лас-Вегас на выставку Consumer Electronics Show. И каждый год мы видим массу новых технологий, архитектур, экспериментальных образцов, которые вряд ли доберутся до магазинов, а также продукты, которые начнут продаваться уже через полгода.
Наше присутствие на выставке длится всю неделю. По ее завершении на вас сыплется куча новых спецификаций и анонсов. Однако действительно запоминаются только особенные продукты. Большой интерес к USB 3.1
, о котором довольно много написано на различных тематических ресурсах, говорит о том, что рано или поздно этот стандарт выйдет на рынок.
Плата для разработчиков ASMedia ASM1352R (мост USB 3.1 – SATA)
Возможно, вы не ожидали, что он появится так скоро. На шоу стандарт USB 3.1 демонстрировался на базе контроллера ASM1142 PCIe с двумя портами USB 3.1 , подключенного к двум линиям шины PCIe 2.0, и отдельной платы Asmedia ASM1352R для разработчиков, являющейся мостом с USB 3.1 на SATA 6 Гбит/с. Нам удалось заполучить этот комплект, предназначенный лишь для предварительного тестирования производительности нового стандарта.
Тестирование USB 3.1: железо
Контроллер ASM1142 интегрирован в системную плату MSI X99A Gaming 9 ACK. Насколько нам известно, это будет первая платформа с самым последним контроллером ASMedia и двумя портами Type A на задней панели ввода/вывода.
MSI X99A Gaming 9 ACK выйдет на рынок в первом квартале 2015 года
По данным MSI контроллер подключен к PCH с помощью двух линий PCI Express второго поколения, обеспечивающих пиковую пропускную способность до 1 Гбит/с. Разумеется, на плате есть другие устройства и контроллеры, которые могут конкурировать за имеющиеся ресурсы PCH. X99 изначально предоставляет 10 портов SATA 6 Гбит/с, шесть портов USB 3.0 и Gigabit Ethernet. С центральным процессором они соединяются через четыре линии DMI 2.0. Если постараться, их не так трудно перегрузить данными. Однако первая версия USB 3.1 ориентирована на системы хранения, и когда вы перебрасываете много информации с или на внешний диск, маловероятно, что другие подсистемы будут затронуты.
Плата для разработчиков имеет разъем Micro-B. Обратите внимание на отсутствие в этой конфигурации реверсивных портов Type-C. Хотя Type-C обычно ассоциируется с USB 3.1 , он не обязателен для реализации скоростных преимуществ этого стандарта, так же как и наличие Type-C не говорит о скорости передачи данных уровня USB 3.1 .
Плата для разработчиков очень простая, она состоит из контроллера ASM1352R от ASMedia, двух разъемов SATA, разъема входного питания и нескольких перемычек. Мы подключили пару накопителей Intel SSD 730 по 480 Гбайт, которые предварительно были отформатированы и объединены в массив RAID 0.
Эксперимент
Сегодня мы проанализируем производительность по нескольким аспектам. Во-первых, мы протестируем плату ASMedia с двумя накопителями Intel SSD 730 в массиве RAID 0. Во-вторых, сравним скорость передачи данных контроллера ASMedia и собственного интерфейса Intel USB 3.0, а также контроллера VIA Labs, также установленного на системной плате X99A Gaming 9 ACK.
Patriot Supersonic Magnum с заявленной скорость чтения до 260 Мбайт/с и записи до 160 Мбайт/с
В третьих, мы проверим скорость самой быстрой из доступных в продаже флэшек на базе USB 3.0, чтобы узнать, какие преимущества дает новый стандарт по сравнению с текущим поколением. Заключительный тест будет сравнивать процент использования ресурсов процессора во время передачи файлов, что позволит узнать, как влияет высокая пропускная способность USB 3.1
на интенсивность вычислений по сравнению с USB 3.0.
| Конфигурация тестового стенда | |
| Процессор | Intel Core i7-5930K (Haswell-E) шесть ядер, 3,5 ГГц (35 * 100 МГц), LGA 2011-v3, 15 Мбайт общего кэша L3, Hyper-Threading вкл., Turbo Boost вкл., энергосбережение откл. |
| Системная плата | MSI X99A Gaming 9 ACK (LGA 2011-v3) Intel X99 Express, BIOS 2.2 |
| Оперативная память | Crucial 16 Гбайт (4 x 4 Гбайт) DDR4-2400, BLS4K4G4D240FSA @ DDR3-1866 при 1,2 В Corsair 32 Гбайт (4 x 8 Гбайт) DDR3-2133, инженерный образец @ DDR3-1866 при 1,2 В |
| Накопитель | Samsung 840 Pro 256 Гбайт, SATA 6 Гбайт/с |
| Видеокарта | Nvidia GeForce GTX 780 3 Гбайт |
| Блок питания | Corsair AX860i, 80 PLUS Platinum, 860 Вт |
| Кулер CPU | Noctua NH-D15 |
| Платформа USB 3.1 | ASMedia Development Board, мост ASM1352R с USB 3.1 на SATA 6 Гбайт/с, 2 x 480 Гбайт Intel SSD 730 |
| Флеш-накопитель на USB 3.0 | Patriot Supersonic Magnum 256 Гбайт (USB 3.0) |
| Системное ПО и драйверы | |
| Операционная система | Windows 8.1 Professional x64 |
| DirectX | DirectX 11 |
| Видеодрайвер | Nvidia GeForce версии 340.52 |
| Настройки тестовых утилит | |
| CrystalDiskMark 3.0.3b | Последовательные чтение/запись, случайные чтение/запись блоков 4КБайт (QD=1) |
| копирование в Windows | копирование 36,7Гбайт в 91 файле и 27 папках |
Тестирование USB 3.1 | Результаты тестов
USB 3.1 против USB 3.0
CrystalDiskMark
Мы начинаем тестирование с синтетического бенчмарка, результаты которого всем показывали на выставке CES.
Скорость операций последовательного чтения USB 3.1 превышает 700 Мбайт/с, в то время как пара дисков Samsung 840 Pro, подключенных к экспериментальной плате и о которых мы упоминали ранее, тянулась к отметке 800 Мбайт/с. На чипсете Intel X99 диски достигают 423 Мбайт/с, а будучи подключенными через USB-контроллер VIA на PCI Express, SSD не смогли перескочить планку в 300 Мбайт/с.
Скорость записи не намного ниже (хотя мы увидим, как скорость последовательной записи при простом копировании файлов упадет гораздо значительнее). Контроллер ASMedia USB 3.1
в очередной раз превышает отметку 700 Мбайт/с. Логика Intel PCH ускорилась и достигла 426 Мбайт/с. Максимальная скорость записи через VIA VL805 составила 257 Мбайт/с.
Скорость произвольных операций ввода/вывода впечатляет гораздо меньше. Но этого можно было ожидать от USB (или любого другого интерфейса, если на то пошло). На USB 3.1 скорость чтения приближается к 7400 IOPS блоками по 4 Кбайт на глубине очереди в одну команду, в то время как скорость через контроллер Intel превышает 5400 операций в секунду. Это единственная дисциплина, в которой VIA VL805 обгоняет Intel PCH, набрав почти 6800 IOPS.
Копирование реальных файлов
Синтетические бенчмарки хорошо демонстрируют отдельные аспекты производительности и отлично - пиковые скорости с помощью управляемого потока данных. Но они редко совпадают с реальными результатами. Именно поэтому мы проводим тест простого копирования файлов, включающий 91 файл в 27 папках общей емкостью 36,7 Гбайт. Очевидно, что эти операции последовательные по своей природе.
Чтение данных из подключенного по USB RAID-массива и запись на RAM-диск емкостью 40 Гбайт на нашем ПК происходят значительно быстрее, чем обратная операция записи на внешний массив. Контроллер ASMedia USB 3.1 выполнил работу на чтение за 60 секунд. Встроенная логика Intel USB 3.0 завершила выполнение за 100 секунд. Контроллер VIA VL805 (одна линия PCIe на четыре порта USB 3.0) оказался намного медленнее, его результат составил 145 секунд.
Обратное перемещение данных на два SSD потребовало больше времени. Через USB 3.1 на двух линиях PCIe на выполнение задачи уходит 76 секунд. Контроллер Intel USB 3.0 справился за 113 секунд, а VIA – за 173 секунды.
Иногда энтузиасты "ведутся" даже на относительно небольшую разницу в скорости, но когда речь идет о более чем двукратном превосходстве по сравнению с другим сторонним контроллером, прицепиться просто не чему.
Тестирование USB 3.1 | Самый быстрый флэш-накопитель на USB 3.0 и использование CPU
По крайней мере, на данный момент совместимых с USB 3.1
клиентских устройств не существует. Без них продвигать на рынке новый стандарт будет трудно. Вот почему мы взяли быстрый флэш-накопитель Patriot 256GB Supersonic Magnum USB 3.0 и подключили его к трем разным контроллерам.
Те же 36,7 Гбайт больших мультимедийных файлов были загружены на Supersonic Magnum, а затем записаны на RAM-диск емкостью 40 Гбайт. При подключении к контроллеру ASMedia USB 3.1 операция была выполнена за 148 секунд. Контроллер Intel PCH USB 3.0 оказался немного медленнее - 150 секунд. Через VIA VL805 перемещение файлов завершилось через 158 секунд.
В данном случае разница в скорости лишь формальна. Тем не менее, приятно видеть, что сторонний контроллер, передающий данные через PCI Express, смог обогнать интегрированный контроллер USB 3.0 от Intel. Пусть всего на пару секунд.
Восьмиканальный флэш-накопитель Patriot Supersonic Magnum рассчитан на скорость чтения 260 Мбайт/с и записи - 160 Мбайт/с. Чуть более высокая скорость работы контроллера ASMedia USB 3.1 демонстрирует небольшое преимущество на предыдущем графике.
Использование CPU
Итак, мы выяснили, что даже самые быстрые USB 3.0 флэш-накопители не получают особой пользы от контроллера USB 3.1
. Какие еще аспекты производительности затрагивает новый стандарт? Возвращаясь к инженерному образцу, плате ASMedia (которой требуются совместимые с USB 3.1
клиентские устройства), мы хотим посмотреть, какую загрузку на процессор дает повышенная пропускная способность.
Интересно, что контроллер Intel USB 3.0 записывает данные в массив RAID 0 на скорости около 220 Мбайт/с, полностью используя одно логический ядро нашего Core i7-5930K или 11% от общей загрузки процессора. Между тем, ASM1142 работает на скорости ~ 500 Мбайт/с и утилизирует только часть производительности одного логического ядра, в результате общая нагрузка на процессор составляет только 5%.
Таким образом, даже если сейчас на рынке нет устройства с поддержкой USB 3.1 , для их появления и широкого распространения есть еще одна причина. В конце концов, лучше быстрого интерфейса может быть только еще более высокая скорость и эффективность.
Тестирование USB 3.1 | Перспективы
На сегодняшний день ASMedia является единственной компанией с готовым продуктом USB 3.1 . Конечно, за ней последуют и другие производители. Однако Intel не собирается в ближайшее время интегрировать новую технологию в свои чипсеты. Новый стандарт не фигурирует ни в Broadwell, ни в последующей архитектуре Skylake. Интеграция USB 3.1 ожидается только в Cannonlake. Однако массовое распространение технологии должно с чего-то начинаться, и, скорее всего, в 2015 году этим займутся компьютерные энтузиасты.
Очевидно, что процесс будет медленным. По данным наших источников, у ASMedia по части контроллеров конкуренты появятся только во втором квартале 2015 года. Ожидается, что накопители популярных брендов, включая флэшки, начнут появляться на рынке в третьем квартале этого же года. За это время производители материнских плат должны подтолкнуть развитие экосистемы. Стоит ли сразу бросаться за новым стандартом?
Все зависит от причины покупки новой платформы, и от срока, на который вы ееё приобретаете. Haswell-E - относительно молодая архитектура, и если вы ищите замену старой платформе Nehalem или Sandy Bridge-E, то было бы разумно заложить основу для поддержки USB 3.1 . С другой стороны, вы ничего не потеряете, если решите подождать. Стоимость X99A Gaming 9 ACK, как и X99S Gaming 9 ACK, явно перевалит за $400, но вскоре появится еще масса более доступных решений на чипсетах X99 и Z97. Их выход на рынок приблизит появление совместимых с USB 3.1 устройств.
Чтобы в полной мере раскрыть производительность USB 3.1 , требуется всего пара SSD в массиве RAID 0. Но даже в этом случае скорость передачи данных близка к скорости Thunderbolt первого поколения. USB 3.1 в паре с разъемом Type-C открывает двери для еще более впечатляющих возможностей. Тем не мене, сегодня мы можем только мечтать о флэшках, которые обгонят SSD с интерфейсом SATA 6 Гбит/с.
Редко бывает, что одна лишняя буква в названии стандарта грозит совершить революцию в мире интерфейсов передачи данных и гаджетов, но появление последней разновидности USB 3.1 Type-C похоже как раз тот случай. Что же нам обещает принести очередное обновление старого доброго USB интерфейса?
- Скорость передачи данных до 10 GBps
- Возможность запитывания от порта устройств с потребляемой мощностью вплоть до 100Вт
- Размеры коннектора сравнимые с micro-USB
- Симметричность разъёма - у него не существует верха и низа, а значит нет ключа, который часто приводит к повреждениям как самих разъёмов, так и подключаемых через них гаджетов
- С помощью данного интерфейса можно запитывать устройства с напряжением вплоть до 20 вольт
- Больше не существует разных типов коннекторов - А и В. На обоих концах кабеля стоят совершенно одинаковые разъёмы. Как данные так и питающее напряжение могут передаваться через один и тот же разъём в обоих направлениях. В зависимости от ситуации каждый разъём может выступать в роли ведущего или ведомого
- Нам обещают, что конструкция разъёма способна выдерживать до 10 000 подключений
- Возможно использование этого интерфейса для непосредственного подключения вместо некоторых других широко распространённых интерфейсов для быстрого обмена данными.
- Стандарт совместим сверху вниз как c обычным USB 3 интерфейсом, так и с его младшими братьями. Конечно не на прямую, но с помощью переходника через него возможно подключение скажем USB 2.0 диска
Не буду касаться истории развития USB интерфейса, эта тема не плохо развита в данном комиксе в смысле истории в картинках
Электроника - наука о контактах
Для начала сравнительные фото сегодняшнего героя в компании заслуженных предков.
Коннектор USB Type-C немного крупнее привычного USB 2.0 Micro-B, однако заметно компактнее сдвоенного USB 3.0 Micro-B, не говоря уже о классическом USB Type-A.
Габариты разъема (8,34×2,56 мм) позволяют без особых сложностей использовать его для устройств любого класса, включая смартфоны и планшеты.
Сигнальные и силовые выводы размещены на пластиковой вставке пожалуй это самое слабое его место в центральной части разъёма. Контактная группа USB Type-C содержит 24 вывода. Напомню, что у USB 1.0/2.0 имелось всего 4 контакта, а разъемам USB 3.0 потребовалось уже 9 выводов.
Если внимательно присмотреться к рисунку слева, то видно, что контакты имеют разную длину. Это обеспечивает их замыкание в определённой последовательности. На рисунке в центре мы видим наличие защёлок, которые должны удерживать воткнутый кабель и обеспечивать тактильный щелчок в процессе соединения-рассоединения. На правом графике изображена зависимость усилия в процессе вставки-вынимания разъёма.
Пики, которые мы видим на нём - это моменты срабатывания защёлки.
Можно констатировать, что разработчики стандарта сделали если не всё, то почти всё, чтобы разъём стал максимально удобным и надёжным: он вставляется любым концом и любой стороной с ощутимым щелчком. По их мнению, он способен пережить эту процедуру более 10 тысяч раз.
Многоликий симметричный янус
Крайне приятной и полезной особенностью USB-C стал симметричный дизайн разъёма, позволяющий подключать его к порту любой стороной. Достигается это благодаря симметричному расположению его выводов.
По краям расположены выводы земли. Плюсовые контакты питания также расположены симметрично. В центре находятся контакты, отвечающие за совместимость с интерфейсом USB2 и младше. Им повезло больше всего - они дублируются и поэтому поворот на 180 градусов при соединении не страшен. Синим цветом помечены выводы, отвечающие за высокоскоростной обмен данными. Как мы видим тут всё хитрее. Если мы повернём разъём, то к примеру, выход TX1 поменяется местами с TX2, но одновременно и место входа RX1 займёт RX2.
Выводы Secondary Bus и USB Power Delivery Communication служебные и предназначены для общения между собой двух соединяемых устройств. Ведь им необходимо очень о многом друг другу рассказать, прежде чем начать обмен, но об этом позже.
А пока ещё об одной особенности. Порт USB Type-C изначально разрабатывался в качестве универсального решения. Помимо непосредственной передачи данных по USB, он может также использоваться в альтернативном режиме (Alternate Mode) для реализации сторонних интерфейсов. Такую гибкость USB Type-C использовала ассоциация VESA, внедрив возможность передачи видеопотока посредством DisplayPort Alt Mode.
USB Type-C располагает четырьмя высокоскоростными линиями (парами) Super Speed USB. Если две из них выделяются на нужды DisplayPort, этого достаточно для получения картинки с разрешением 3840×2160. При этом не страдает скорость передачи данных по USB. На пике это все те же 10 Гб/с (для USB 3.1 Gen2). Также передача видеопотока никак не влияет на энергетические способности порта. На нужды DisplayPort может быть выделено даже 4 скоростные линии. В этом случае будут доступны разрешения вплоть до 5120×2880. В таком режиме остаются не задействованы линии USB 2.0, потому USB Type-C все еще сможет параллельно передавать данные, хотя уже с ограниченной скоростью.
В альтернативном режиме для передачи аудиопотока используются контакты SBU1/SBU2, которые преобразуются в каналы AUX+/AUX-. Для протокола USB они не задействуются, потому здесь тоже никаких дополнительных функциональных потерь.
При использовании интерфейса DisplayPort, коннектор USB Type-C по-прежнему можно подключать любой стороной. Необходимое сигнальное согласование предусмотрено изначально.
Подключение устройств с помощью HDMI, DVI и даже D-Sub (VGA) также возможно, но для этого понадобятся отдельные переходники, однако это должны быть активные адаптеры, так как для DisplayPort Alt Mode, не поддерживается режим Dual-Mode Display Port (DP++).
Альтернативный режим USB Type-C может быть использован отнюдь не только для протокола DisplayPort. Возможно, вскоре мы узнаем о том, что данный порт научился, например, передавать данные с помощью PCI Express или Ethernet.
И этому дала, и тому дала. В общем… о питании.
Еще одна важная особенность, которую привносит USB Type-C – возможность передачи по нему энергии мощностью до 100 Вт. Этого хватит не только для питания/зарядки мобильных устройств, но и для работы ноутбуков, мониторов, а если пофантазировать, то и небольшого лабораторного источника питания.
При появлении шины USB, передача энергии была важной, но всё же второстепенной её функцией. Порт USB 1.0 обеспечивал всего 0,75 Вт (0,15 А, 5 В). Достаточно для работы мыши и клавиатуры, но не более того. Для USB 2.0 номинальная сила тока была увеличена до 0,5 А, что позволило получать от неё уже 2,5 Ватта для питания, например, внешних жестких дисков формата 2,5”. Для USB 3.0 номинально предусмотрена сила тока в 0,9 А, что при неизменном напряжении питания в 5В гарантирует мощность в 4,5 Вт. Специальные усиленные разъемы на материнских платах или ноутбуках способны были выдавать до 1,5 А для ускорения зарядки подключенных мобильных устройств, но и это “всего лишь” 7,5 Вт. На фоне этих цифр возможность передачи 100 Вт выглядит чем-то фантастическим.
Для того чтобы наполнить такой энергией порт USB Type-C служит поддержка спецификации USB Power Delivery 2.0 (USB PD). Если таковой нет, порт USB Type-C штатно сможет выдать на гора 7,5 Вт (1,5 А, 5 В) или 15 Вт (3А, 5 В) в зависимости от конфигурации. Для подробного описания этой спецификации в данной статье недостаточно места, да и всё равно я не сделаю это лучше, чем уважаемый в своей замечательной статье .
Однако, совсем обойти эту архиважную тему не получится.
Для того, чтобы обеспечить мощность в 100 ватт при напряжении пять вольт потребуется ток в 20 ампер! Такое при габаритах кабеля USB Type-C возможно пожалуй только если изготовить его из сверхпроводника! Боюсь, что сегодня это будет обходиться пользователям дороговато, поэтому разработчики стандарта пошли по другому пути. Они увеличили напряжение питания до 20 Вольт. “Позвольте, но ведь оно выжжет напрочь мой любимый планшет” - воскликните вы, и будете совершенно правы. Для того, чтобы не пасть жертвой разъярённых пользователей, инженеры задумали хитрый трюк - они ввели систему силовых профилей. Перед соединением любое устройство находится в стандартном режиме. Напряжение в нём ограничено пятью вольтами, а ток двумя амперами. Для соединения с устройствами старого типа этим режимом всё и закончится, а вот для более продвинутых случаев, после обмена данными, устройства переходят в другой согласованный режим работы с расширенными возможностями. Чтобы познакомиться с основными существующими режимами глянем на таблицу.
Профиль 1 гарантирует возможность передачи 10 Вт энергии, второй уже – 18 Вт, третий – 36 Вт, четвёртый целых – 60 Вт, ну а пятый нашу заветную сотню! Порт, соответствующий профилю более высокого уровня, поддерживает все состояния предыдущих по нисходящей. В качестве опорных напряжений выбраны 5В, 12В и 20В. Использование 5В необходимо для совместимости с огромным парком имеющейся USB-периферии. 12В – стандартное напряжение питания различных компонентов систем. 20В предложено с учетом того, что для зарядки аккумуляторов большинства ноутбуков используются внешние БП на 19–20В.
Пара слов о кабелях!
Поддержка описываемого в статье формата в полном объёме потребует огромной работы не только программистов, но и производителей электроники. Потребуется разработать и развернуть производство очень большого количества компонентов. Самое очевидное это разъёмы. Для того, чтобы выдерживать высокие токи питающего напряжения, не оказывать помех передаче сигналов очень высокой частоты, да ещё при этом не выходить из строя после второго коннекта и не вываливаться в самый неподходящий момент, качество их изготовления должно быть радикально выше по сравнению с форматом USB 2.Для совмещения передачи энергии большой мощности и сигналом с гигабитным трафиком, производителям кабелей придётся серьёзно напрячься.
Полюбуйтесь, как выглядит подходящий для нашей задачи кабель в разрезе.
Кстати, об ограничениях на длину кабелей при использовании интерфейса USB 3.1. Для передачи данных без существенных потерь на скоростях до 10 Гб/c (Gen 2) длина кабеля c разъемами USB Type-C не должна превышать 1 метр, для соединения на скорости до 5 Гб/c (Gen 1) – 2 метра.
Схемотехники производителей материнских плат, докстанций и ноутбуков долго будут ломать голову, как сгенерировать мощность порядка сотни ватт, а трассировщики, как подвести её к разъёму USB Type-C.
Производители чипов на низком старте.
Симметричное подсоединение и работа сигнальных линий в разных режимах потребует применения микросхем высокоскоростных коммутаторов сигналов. Сегодня уже появились первые ласточки. Вот, например, коммутатор от фирмы Texas Instruments, который поддерживает работу в устройствах как в режиме хоста так и ведомого устройства. Он способен коммутировать линии дифференциальных пар с частотой сигнала вплоть до 5ГГц.
При этом размеры чипа HDC3SS460 3.5 на 5.5 мм и в режиме покоя он потребляет ток порядка 1 микроампера. В активном же режиме - меньше миллиампера. Существуют и более продвинутые решения, например чипы производства NXP поддерживают частоту обмена до 10 ГГц.
Стали появляться и менеджеры питания, совмещённые с цепями защиты сигнальных линий от статики, например вот такое изделие от NXP
Оно предназначено для корректной обработки момента подключения разъёма, а так же размыкания цепи питания в случае неполадок. Данный чип уже поддерживает напряжение на VBUS до 30 вольт, а вот с максимальным коммутируемым током всё много хуже - он не должен превышать 1 ампера, что и понятно, учитывая габариты - 1.4 на 1.7 мм!
Безусловным лидером в этой области выступила Cypress, которая выпустила специализированный микроконтроллер с ядром ARM Cortex M0 поддерживающий все пять возможных для стандарта профилей питания.
Типичная схема включения для использования в ноутбуке даёт о нём некоторое представление, а подробнее с ним можно будет ознакомиться скачав даташит.
В отличие от чипа NXP он ориентирован на управление внешними силовыми ключами и поэтому может обеспечить коммутацию требуемых токов и напряжений, не смотря на свои малые размеры.
Внимание, Важная особенность для тех кто уже торопится заказать первые образцы - микроконтроллер не имеет USB интерфейса и не является полным и законченным решением. Он может служить только в качестве менеджера питания. В данный момент открыт предзаказ на поставку образцов и демонстрационных плат. Судьба этого микроконтроллера видимо будет во многом зависеть от того, снабдит ли фирма - производитель разработчиков референсными библиотеками для его использования в разных режимах.
Тот факт, что уже для него уже создано несколько демокитов сильно повышает вероятность последнего.
Лифт в небеса или Вавилонская башня.
Итак сегодня полностью сложилась революционная ситуация. Верхи не могут, а низы не хотят жить по старому. Всем надоела неразбериха с огромным количеством кабелей, зарядных устройств, блоков питания и их низкая надёжность.
Новый стандарт породил невиданную активность. Флагманы электронной индустрии - Apple, Nokia, Asus готовят к выпуску свои первые гаджеты с поддержкой USB Type-C. Китайцы уже штампуют кабели и переходники. На подходе докстанции и хабы с поддержкой высокой нагрузки по мощности. Производители чипов разрабатывают новые микросхемы и думают как бы запихнуть драйвер нового порта в микроконтроллер. Маркетологи решают куда воткнуть новый разъём, а инженеры чешут репу пытаясь реализовать многопрофильные устройства из уже имеющихся электронных компонентов.
Пока не ясно только одно. Что мы получим в результате? Удобный и надёжный разъём, который заменит львиную долю интерфейсов и найдёт повседневное применение, или вавилонское столпотворение, ведь ситуация может начать развиваться по не самому благоприятному сценарию:
Пользователи могут окончательно запутаться в многочисленных спецификациях и кабелях, которые будут выглядеть с виду совершенно одинаково, но при этом будут сертифицированы только под определённые профили. Попробуй разберись с ходу со всеми этими маркировками.
Но даже если получится, то это вряд ли решит проблему - китайцы без зазрения совести легко поставят на любой шнур любой значок. А если надо, то до кучи на каждую сторону одного кабеля разные, их не смутит даже если они будут взаимоисключающими.
Рынок наводнится невероятным количеством переходников разного калибра и сомнительного качества.
Пытаясь подключить одно устройство к другому никогда в результате не будешь знать к какому результату этот процесс приведёт и из-за чего коннект либо вовсе отсутствует, либо всё жутко глючит. То ли один из гаджетов не поддерживает нужный профиль, то ли поддерживает но не слишком корректно, то ли вместо качественного кабеля попалась его грубая китайской подделка. А что прикажете делать, если вдруг на вашем ноутбуке выйдет из строя единственный оставшийся на нём разъём?
До новых встреч.
P.S. Новый стандарт уже приводит к появлению весьма экзотических устройств. Так анонсирован кабель 100 метровой длины, который вроде бы никак не вписывается в стандарты. Вся фишка в том, что он активный. На обоих своих концах кабель имеет преобразователь сигналов USB3 интерфейса в оптический. Сигнал передаётся по оптике и на выходе конвертируется назад. Естественно он не передают энергию, а только данные. При этом каждый из преобразователей на его концах питается от разъёма к которому подключен.
Думаю, что в скором времени для подтверждения подлинности уважающие себя фирмы начнут вставлять в кабели активные метки. Проблема хабов породит невиданную активность у разработчиков и производителей DC-DC преобразователей. Как справедливо заметил уважаемый пользователь
Кому интересно как работает современный USB 3.1 контроллер с USB type-C разъёмом - прошу на смотрины. Вас ждут высокие скорости и куча графиков. Прислали товар на обзор сразу после обзора кабелей с USB type-C, теперь есть через что тестировать.
Распаковка и изучение
Посылка шла 22 дня (майские праздники). Упакована была в жёлтый бумажный пакет. Внутри картонная коробка слегка примята. В коробке имеется сама карта расширения, пару винтиков, драйвера на диске и брошюрка.
Устройство основано на чипе Asmedia ASM1142. Этот чип часто используется в материнских платах и прочих устройствах. Он реализует два USB 3.1 порта. USB type-C порт отдельно обслуживается коммутатором ASM1542, который нужен для специфического функционала, вроде определения типа устройства на другом конце провода.
Установка
Устанавливается устройство в PCI-e x4 слот. В моём случае, на материнской плате «PCI Express x16 2.0» порт на самом деле имеет всего x4 PCI-e линии, так что для тестов был использован именно он. Контроллер не работает, если ему не подать питание через SATA разъём.
После включения компьютера среди устройств появляется USB Controller, на который требуются драйвера. Установка с диска прошла успешно и в системе появляются устройства и . Операционная система рапортует, что устройство работает на скорости PCI-e x2. В спецификации на контроллер ASM1142 написано, что он умеет работать в режиме PCI-e x2 (2.0) или в режиме PCI-e x1 (3.0), что идентично по результирующей пропускной способности. Перед тестированием хочу напомнить скоростные характеристики различных интерфейсов.
- USB 2.0 – 0.48 Gbit\s
- USB 3.0 – 5 Gbit\s
- USB 3.1 (gen1) – 5 Gbit\s
- USB 3.1 (gen2) – 10 Gbit\s
- PCI-e x4 (2.0) - 16 Gbit\s
- PCI-e x2 (2.0) - 8 Gbit\s
Тесты
К тестированию я готовился долго. Проводил тесты, пытался получить стабильный результат. В итоге тестовый стенд сформировался следующим образом:- SSD Intel S3500 240GB (2 штуки)
- SSD Kingston SNV425-S2 128GB
- USB 3.0 карман Zalman ZM-VE400
- USB 3.1 карман Agestar 31UB2A12 (2 штуки)
- кабель USB type-C > micro USB 3.0
- кабель USB type-C > micro USB 2.0
- кабель USB type-A > micro USB 3.0 (комплектный Zalman)
- программа AS SSD benchmark v1.9
- компьютер MSI B75-G43\ Core i5 3330 (3.0Ghz)\ 16GB\ Windows 7 x64
- Intel B75 chipset USB 3.0 eXtensible host controller (8086\1E31)
- QICENT PU31-1P1C-BK USB 3.1 controller
Тест 1
- сравнение USB 3.1 и USB type-CПроверялась скорость работы через USB type-A и USB type-C исследуемого контроллера. В таблицу занесены данные приложения AS SSD, взятые при подключении к карману двух разных SSD. Из основных результатов были взяты только значения последовательного чтения и записи (как максимально отличающиеся). А остальные значения (ISO, Program, Game) были взяты из дополнительного набора тестов AS SSD. Накопители подключались через карман Zalman ZM-VE400.
По итогам видно, что даже старый SSD Kingston с использованием кармана, у которого контроллер ограничен скоростью чтения в 250 МБ\с, показывает маленький, но прирост в скорости. Тесты проводились по несколько раз, результаты плавали, но разница в 5-10 МБ\с оставалась.
Тест 2
- сравнение Intel USB hub и QICENT USB hubНа этот раз проверялась скорость работы двух разных SSD через Qicent контроллер и встроенный контроллер от Intel. Использовались различные кабели, даже с USB 2.0. Накопители подключались через карман Zalman ZM-VE400.
Тесты показали что, плата расширения от Qicent даже в режиме USB 3.0 быстрее встроенного контроллера от Intel. Но вот в режиме USB 2.0 ситуация меняется.
Тест 3
- питание кармана ZalmanЯ постарался получить информацию, сколько получает одно устройство от разных портов и через разные кабели. Тест имеет некоторую погрешность, так как я забирал значения о напряжении не калиброванным тестером, а с дисплея USB кармана (во время простоя). С другой стороны, это хороший способ оценить получаемое напряжение одним устройством в разных ситуациях.
Тест 4
- максимальная скорость передачи данных.Увеличить скорость передачи можно используя карман с USB 3.1 контроллером. Для этого пришлось приобрести два кармана Agestar (31UB2A12 Black). В них я установил два SSD Intel S3500 240GB. Теперь разница между USB 3.0 и USB 3.1 контроллерами должна быть видна гораздо сильнее.
Но я пошёл ещё дальше. Я попытался проверить пропускную способность контроллера запуская по два теста одновременно. В каждом окне AS SSD я выбирал один из SSD и одновременно нажимал кнопку . В таблице я сравниваю разницу в скорости работы одного SSD Intel от интерфейса SATA 3.0, от Intel USB хаба и от Qicent USB хаба. Под обозначением «2хAGE 3.1 - 3.0 Intel» прячется суммирование результатов двух программ (чтения, записи и прочего). 
Не знаю в чём причина, но две копии программы не всегда могли пройти все тесты, пока я не отключил пункт «кеширование» в настройках обоих SSD. Так что в тесте «2xAGE 3.1 - 3.1 Qicent» именно из-за отключения кеширования видно значительное падение производительности. Но иначе я бы не получил никаких цифр вообще. В итоге суммарная скорость чтения в 660 МБ\с выглядит неплохо.
Выводы
Устройство работает. Устройство опережает своего собрата почти во всех тестах. Порт USB type-C показал себя надёжным и производительным. Кабели удобно вставлять и вытаскивать, а скорость даже выше, чем у соседнего USB type-A 3.1. Если нужны два гнезда именно USB type-A – у производителя есть контроллердостоинства
- скорость работы USB 3.1 контроллера чуть выше, даже если у вас USB 3.0 устройства
- скорость работы через USB type-C разъём чуть выше, даже если у вас не C-to-C кабель
- напряжение питания через USB type-C разъём чуть выше остальных. (в пределах одного теста)
- добраться до максимума пропускной способности контроллера не удалось из-за проблем с программой и отсутствия сверхбыстрых SSD. Но суммарная скорость 661МБ\с при чтении и 545 МБ\с при записи довольно внушительны.
недостатки
- не нашёл драйвера на страничке товара официального сайта Qicent
На закуску.
А вам слабо?
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Планирую купить +15 Добавить в избранное Обзор понравился +22 +42ВведениеФлеш-накопители с интерфейсом USB уже давно не являются чем-то новым. Рынок буквально завален различными вариантами USB-брелоков, но в большинстве своём все они имеют похожие и в целом непримечательные характеристики. Однако иногда интересные модели всё же встречаются. Сейчас, когда интерфейс USB переживает очередное перерождение благодаря внедрению разъёмов Type-C и нового протокола USB 3.1, для производителей флешек выдался удобный момент, чтобы напомнить о себе.
Одной из первых прочувствовала удачное стечение обстоятельств компания Kingston, которая в соответствие с новыми тенденциями выпустила несколько новых моделей флеш-брелоков, предназначенных для появившихся свежих видов портов. В результате, благодаря стараниям разработчиков этой фирмы, на рынке стали доступны чрезвычайно интересные модели USB-накопителей, выбор в пользу которых можно строить не только исходя из их внешнего вида, но и по объективным причинам – опираясь на характеристики. Дело в том, что предложенные Kingston устройства, ссылаясь на новый интерфейс USB 3.1, предлагают высокие скорости передачи данных и превосходят по быстродействию большинство привычных флешек.
Нам удалось получить на тесты два новых флагманских продукта компании Kingston: DataTraveler Micro 3.1 и DataTraveler microDuo 3C. И тот, и другой флеш-брелок представляет собой совместимый с интерфейсом USB 3.1 персональный мобильный накопитель, выпущенный в чрезвычайно компактном размере и выдающий скорости чтения до 100 Мбайт/с (согласно официальным спецификациям). Разница же между этими двумя моделями состоит в том, что один из этой пары USB-брелоков устанавливается в привычные порты Type-A, а второй – совместим сразу с двумя типами портов Type-A и Type-C.
Однако прежде чем перейти к подробному рассказу об изображённых на приведённом фото устройствах, давайте вспомним, чем примечателен новый интерфейс USB 3.1, и как производители флеш-накопителей могут трактовать его спецификации.
USB 3.1: шаг вперёд
Введённый в обиход ещё в 2009 году стандарт USB 3.0 (также известный как SuperSpeed USB), десятикратно повысил скорость передачи данных по сравнению с USB 2.0 (Hi-Speed USB) и получил теоретическую пропускную способность на уровне 5 Гбит/с. Тогда казалось, что такого впечатляющего прироста скорости должно хватить очень надолго. Но увеличение объёмов передаваемых данных и не думало замедляться, поэтому дальнейшее развитие интерфейса на этом не остановилось, и теперь ему на смену пришла новая версия – USB 3.1 (получившая маркетинговое название SuperSpeed+ USB). Она способна обеспечить очередное, теперь уже двукратное, увеличение полосы пропускания – до 10 Гбит/с. С практической точки зрения это означает, что вместо современных USB 3.0 устройств, реальная скорость передачи данных от которых составляет в лучшем случае 400-450 Мбайт/с, теперь смогут получить распространение их последователи с интерфейсом USB 3.1, которые будут способны отдавать и получать данные как минимум вдвое быстрее.Двукратное расширение полосы пропускания – не единственное преимущество нового стандарта USB. В дополнение к этому USB 3.1 использует и более эффективное кодирование данных, позаимствованное из протокола PCI Express 3.0. Если USB 3.0 предполагал кодирование по схеме 8/10-бит (к каждым восьми битам полезных данных добавляется два бита контрольной суммы), то USB 3.1 переходит на более совершенную схему кодирования 128/132-бит с исправлением ошибок. Иными словами, в то время как предыдущая версия протокола расходовала 20 процентов своей полосы пропускания на передачу служебной информации, теперь накладные расходы снижаются до менее чем 4 процентов. Причём, новый алгоритм расчёта контрольных сумм позволяет исправлять однобитовые искажения в 128-битном пакете без необходимости его повторной передачи. В результате, интерфейс USB 3.1 на практике способен обеспечивать полезную пропускную способность, превосходящую скорость USB 3.0 даже более чем вдвое. Путём простого арифметического подсчёта несложно получить, что скорость передачи полезных данных по USB 3.1 может достигать величин сверх 1,2 Гбайт/с. Однако это – лишь теория, и из этого числа необходимо вычесть издержки драйвера, добавки, возникающие при формировании пакетов, неэффективность микропрограммного обеспечения и проч. А значит, в итоге мы вполне можем ожидать практического максимума скорости где-то в районе 1 Гбайт/с, что выразится в уменьшении времени передачи больших объёмов информации по сравнению с USB 3.0 где-то в 2,4-2,5 раза.
Немалым достоинством стандарта USB 3.1 выступает его обратная совместимость. Порты USB 3.1 без каких-либо ограничений способны работать в режимах USB 1.x, 2.0 и 3.0. То есть, как старые устройства можно подключать к новым портам, так и новые устройства без каких-либо ограничений смогут работать в старых системах.
Впрочем, всё-таки существует один нюанс, который может несколько ограничить совместимость USB 3.1 устройств и портов. Дело в том, что новая версия стандарта вводит в употребление ещё один тип разъёма – так называемый USB Type-C. Это значит, что на рынке появляется дополнительный независимый вариант портов, который не имеет механической совместимости ни с какими другими разъёмами.
Но даже несмотря на это, разъёмы USB Type-C имеют сразу несколько преимуществ по сравнению с остальными реализациями. Самое главное: их можно беспрепятственно переворачивать на 180 градусов – они не имеют верха и низа, а их стороны равноправны. Таким образом, вероятность правильно воткнуть разъём в порт увеличивается в два раза – это всегда можно будет сделать с первого раза. Кроме того, новый коннектор имеет сравнительно небольшие габариты – он немного похож размерами на micro-USB Type-B, обычно используемый в смартфонах, а значит, внедрение портов USB Type-C может стать повсеместной тенденцией, и со временем они станут негласным стандартом для портов USB, которыми будут оснащаться любые устройства – как полноразмерные компьютеры, так и разного рода гаджеты.
Одновременно с появлением спецификации USB 3.1 в USB-интерфейсе происходят и другие важные усовершенствования, уже не касающиеся скорости. Например, новая электрическая реализация портов при использовании особых разъёмов и особой схемы подключения USB Power Delivery 2.0 позволяет отдавать через специально предназначенные для этого порты до 100 Вт мощности. Это значит, что такие порты можно будет использовать не только для питания переносных устройств хранения данных и для зарядки смартфонов и планшетов, но и даже для подпитки энергией, например, полноценных ноутбуков или мониторов.
В дополнение к этому, USB-порты и USB-кабели теперь могут быть сконфигурированы для поддержки «альтернативного режима», который позволяет передавать аудио и видео по протоколу DisplayPort. В сумме с USB Power Delivery 2.0 это всё значит, что при условии внедрения всех стандартов, USB сможет подобно Thunderbolt стать единым и универсальным вариантом для подключения совершенно различных устройств.
USB 3.1 Gen 1: шаг назад
Появление нового поколения процессоров Skylake и LGA 1151-платформ, для него предназначенных, стало катализатором активного распространения новых скоростных портов USB 3.1 на материнских платах. Вместе с этим широкое распространение начали получать и разъёмы USB Type-C, которые удобнее благодаря своей компактности и симметричности. Появление новой инфраструктуры, естественно, было с энтузиазмом воспринято производителями периферии, и вот, на прилавках магазинов уже можно увидеть сразу несколько вариантов внешних хранилищ данных с пометкой «совместимо с USB 3.1».Однако внедрение новой версии шины USB породило и некоторую путаницу, связанную с тем, что производители стали трактовать официальные спецификации форума по внедрению USB (USB-IF - USB Implementers’ Forum) несколько неоднозначно, пытаясь выжать из сформулированных инженерами единых требований какие-то маркетинговые уловки. Самой популярной хитростью стало появление в описаниях продуктов двух версий шины USB 3.1: USB 3.1 Gen 1 (первого поколения) и USB 3.1 Gen 2 (второго поколения), которые имеют просто-таки принципиальную разницу. Дело в том, что термин USB 3.1 Gen 1 стал применяться к портам, по сути являющимся USB 3.0, которые на самом деле увеличенную пропускную способность не обеспечивают. То есть, реальность оказалась такова, что далеко не всякое устройство, обещающее совместимость с USB 3.1, может в действительность предложить возросшую до 10 Гбит/сек скорость передачи данных. Следить теперь нужно и за тем, чтобы порты USB 3.1 относились именно ко второму поколению.
И с USB 3.1 Gen 1 мы столкнулись как раз на примере USB-флешек. Форум USB-IF выпустил конечную версию спецификации USB 3.1 в 2013 году, и она определила двукратное увеличение пропускной способности по сравнению с USB 3.0 – c 5 до 10 Гбит/с. Однако все 100 процентов продающихся в настоящее время USB флеш-брелоков, которые обещают поддержку USB 3.1, имеют в виду так называемый протокол USB 3.1 Gen 1, который увеличение скорости не подразумевает. Как же так получилось?
Появившаяся более шести лет тому назад шина USB 3.0 в своё время стала очень большим шагом вперёд. Главным изменением было то, что в ней был определён хост-контроллер USB-3 (xHCI - eXtensible Host Controller Interface) – единый интерфейс, вобравший в себя все варианты шины USB, которых к тому моменту расплодилось уже немало. Причём, преимущества xHCI заключались не только в обратной совместимости c USB 1.0, 1.1 и 2.0, но и в расширяемости на будущие варианты шины. Благодаря этой универсальности новый протокол USB 3.1, увеличивающий скорость передачи данных по шине, фактически, удалось реализовать в рамках xHCI и спецификации USB 3.0. И именно такая двойственность и стала поводом для возникшей путаницы. Новый 10-гигабитный интерфейс USB 3.1, о котором мы все привыкли думать, как о настоящем USB 3.1, хитрые рекламщики стали называть USB 3.1 Gen 2. И это дало им возможность говорить о 5-гигабитных USB 3.0-устройствах и портах, как о USB 3.1 Gen 1 (первого поколения).
К сожалению, такую политику наименования поддержал впоследствии и форум USB-IF, фактически легализовав для контроллеров USB 3.0 вводящее в заблуждение наименование USB 3.1 Gen 1. Дело зашло настолько далеко, что в намеренном запутывании пользователей стали принимать участие даже лидеры индустрии. Например, рекламирующийся как получивший порт USB 3.1 Type-C новый Apple Retina MacBook, на самом деле оборудован портом USB 3.0 (USB 3.1 Gen 1) в новом формате. Такой же практики стали придерживаться и производители USB-флешек. Та же компания Kingston, ставшая первым поставщиком флешек с поддержкой USB 3.1, как и Apple, имеет в виду исключительно USB 3.1 Gen 1. То есть, её новое поколение USB-накопителей с явным указанием в своём названии на USB 3.1, о котором мы поговорим далее несколько подробнее, по сути является простым переименованием USB 3.0-продуктов.
Позиция же форума USB-IF здесь такова, что USB 3.0 и USB 3.1 не имеют принципиальных технических различий на уровне протокола. Именно поэтому более новая версия интерфейса не получила, например, номер 4.0. А коли, по мнению инженеров, изменений почти нет, они не особенно возражают против установления маркетологами знака равенства между USB 3.0 и USB 3.1 Gen 1. Хотя, конечно, точка зрения эта несколько странная. Если руководствоваться той же логикой, то можно, например, заодно переименовать и Windows 8 в Windows 10 Gen 1, а DDR3-память в DDR4 Gen 1.
В результате, страдать будут конечные покупатели, ведь теперь если в продаже вы видите нечто с заявленной поддержкой USB 3.1, то далеко не факт, что речь идёт о новых портах с пропускной способностью 10 Гбит/с. И если производители материнских плат стараются придерживаться логичной терминологии, говоря о портах USB 3.1, имея в виду именно USB 3.1 Gen 2, то с периферийными устройствами такой однозначности нет. Действительно, использование термина USB 3.1 Gen 1 даёт производителям уникальную возможность улучшить формальные характеристики своих продуктов, вообще не прикладывая никаких усилий. И было бы странным, если бы этой хитростью никто бы не воспользовался. Поэтому, приобретая USB 3.1-устройства, обязательно обращайте внимание на то, о какой версии протокола идёт речь, и какие конкретно скоростные режимы передачи данных заявлены в спецификации.
Да и вообще, с USB 3.1 стоит держать ухо востро не только из-за «проблемы USB 3.1 Gen 1». Дело в том, что эта спецификация стала внедряться одновременно с новыми разъёмами Type-C, стандартом USB Power Delivery 2.0, реализующим возможность питания устройств через порты USB, и альтернативным режимом USB, позволяющим подключение нетипичных устройств. Но «совместимость с USB 3.1» при этом не означает соответствие всем остальным стандартам. Так, например, использование порта Type-C не значит его автоматическую работу в режиме USB 3.1 и поддержку USB Power Delivery 2.0. Все эти стандарты полностью независимы, и могут встречаться в разных комбинациях.
Что же касается USB 3.1 Gen 2, то к настоящему времени внешних устройств, работающих через этот интерфейс с увеличенной пропускной способностью, не так уж и много. Беглый анализ говорит, например, о том, что USB-флешек с новым интерфейсом пока нет вообще, а число моделей внешних контейнеров для накопителей, поддерживающих USB 3.1 Gen 2, ограничивается лишь несколькими моделям. Однако ситуация, наверняка, будет меняться. Сейчас настоящие USB 3.1 порты стали обязательным атрибутом материнских плат верхнего ценового диапазона, но через год-полтора поддержка USB 3.1 будет внедрена в наборы системной логики, и уж тогда не использовать новый интерфейс в тех применениях, где скорость передачи данных имеет какое-то значение, станет моветоном.
Новые флешки Kingston: DataTraveler Micro 3.1 и microDuo 3C
При появлении нового типа портов USB 3.1 компания Kingston не упустила возможности обновить модельный ряд своих USB-накопителей и добавила к нему несколько моделей флешек с их формальной поддержкой.
Однако, как уже было сказано выше, поддержка именно формальная. Kingston имеет в виду исключительно USB 3.1 Gen 1, то есть порты с пропускной способностью 5 Гбит/с. Конечно, учитывая совместимость всех версий USB между собой, новые накопители можно устанавливать в любые USB-порты, но скоростей порядка 1 Гбайт в секунду они, естественно, не выдают. Иными словами, несмотря на то, что для Kingston DataTraveler Micro 3.1 и microDuo 3C говорится о USB 3.1, главными их преимуществами, пожалуй, стоит считать лишь внешнее исполнение.
Так, Kingston DataTraveler Micro 3.1 – миниатюрный накопитель в прочном стальном корпусе с очень компактными размерами – 25 x 12 x 4,5 мм. Это означает, что в сечении он аналогичен по размерам стандартному USB-разъёму, а по длине будет торчать из порта на 10-12 мм. Таким образом, DataTraveler Micro 3.1 можно, например, оставлять воткнутым в порт ноутбука при его транспортировке, не беспокоясь о поломке накопителя или самого USB-порта. И кстати, при этом можно не переживать о потере защитного колпачка – у DataTraveler Micro 3.1 его попросту нет изначально. Тем не менее, это не значит, что этот накопитель предполагается использовать в роли постоянной заглушки для USB-порта. Корпус DataTraveler Micro 3.1 имеет массивное и крепкое ухо, позволяющее повесить его, например, на кольцо с ключами, то есть, эта флешка может стать USB-брелоком в прямом смысле этого слова.
Впрочем, стоит отметить, что DataTraveler Micro 3.1 – далеко не самая компактная USB-флешка из доступных на рынке. Однако вариант Kingston привлекателен тем, что вместе с небольшим размером он имеет очень прочное исполнение в стальном вандалоустойчивом корпусе, а также способен предложить очень хорошие скорости чтения, превосходящие рубеж в 100 Мбайт/с.
Вторая флешка, Kingston DataTraveler microDuo 3C, с внешней стороны существенно сложнее. Её основное достоинство – совместимость с портами USB как привычного Type-A, так и новомодного Type-C. Поэтому она имеет двухстороннюю конструкцию – на разные концы устройства выведены разные порты. Габариты у такого решения получились тоже не слишком большие – 30 x 16,6 x 8,4 мм, однако флешка вышла уже не такой прочной, как DataTraveler Micro 3.1. Хотя корпус сохранил стальное исполнение, его слабое место – разъём USB Type-C, который может отломиться, хотя, конечно, для этого нужно приложить к нему немалую силу. Однако во избежание неприятностей Kingston решила прикрыть его колпачком и добавила в конструкцию флешки дополнительный кожух из полупрозрачного пластика. Однако потерять его будет непросто, потому что он прикреплён к самой флешке и просто отодвигается при необходимости.
Заметьте – колпачок закрывает лишь порт Type-C, а находящийся на другом конце порт Type-A всегда остаётся открытым, как и в модели DataTraveler Micro 3.1.
Стоит отметить, что совместимость DataTraveler microDuo 3C с портами разных типов – очень важное преимущество этого накопителя. Благодаря этому такую флешку можно одновременно использовать как со стационарными компьютерами и ноутбуками, так и с современными портативными устройствами – планшетами, смартфонами и т.п. Сейчас, правда, список устройств, оснащённых портами USB Type-C, выглядит не слишком внушительно, но нет никаких сомнений в том, что он будет быстро увеличиваться, тем более что в него уже входят такие многообещающие новинки как Google Nexus 5X и Nexus 6P или Microsoft Lumia 950 и 950 XL.
С точки зрения сухих спецификаций Kingston DataTraveler Micro 3.1 и microDuo 3C одинаковы. И в том, и в другом случае модельный ряд состоит из трёх моделей с ёмкостями 16, 32 и 64 Гбайт. У всех у них скорость чтения обещается на уровне 100 Мбайт/с, а скорость записи зависит у объёма. У 16 Гбайт версии она – 10 Мбайт/с, у двух старших – 15 Мбайт/с. Понятно, что с такими скоростными показателями эти флешки не выбирают даже пропускной способности USB 3.0, поэтому говорить о необходимости их перевода на USB 3.1 просто смешно. Тем не менее, производитель прямо заявляет о поддержке USB 3.1, но в варианте Gen 1, суть USB 3.0.
Сходство в скоростных параметрах Kingston DataTraveler Micro 3.1 и microDuo 3C обусловлено тем, что основаны они на одной и той же аппаратной платформе. В обоих случаях применяется контроллер Phison PS2251-07 (PS2307), с одной стороны поддерживающий интерфейс USB 3.0, а с другой – один канал флеш-памяти, что в первую очередь и определяет скоростные показатели. К контроллеру подключается устройство TLC NAND производства компании Toshiba. Kingston считает, что надёжности TLC вполне достаточно для обычной флешки и даёт на DataTraveler Micro 3.1 и microDuo 3C пятилетнюю гарантию.
Надо заметить, что контроллер PS2307 – далеко не самый быстрый вариант для USB-брелоков. Даже в ассортименте той же Phison есть USB-контроллеры с двумя или даже восемью каналами флеш-памяти, флагманские флешки с которыми способны выдавать в разы лучшую скорость. Однако в Kingston DataTraveler Micro 3.1 и microDuo 3C использовать такие чипы невозможно в силу миниатюрности этих решений. Увеличение числа каналов требует более сложной разводки и добавления дополнительных микросхем флеш-памяти, а рассматриваемые USB-накопители лишь немного превосходят по размеру сам USB-разъём.
Как мы тестировали
В тестировании приняли участие USB-накопители Kingston DataTraveler Micro 3.1 и microDuo 3C объёмом по 32 Гбайт. Для измерения их скоростных характеристик нами была собрана тестовая система, основанная на современном процессоре Skylake и системной плате на базе набора логики Intel Z170, которая обладала портами USB 3.1 Type-A и Type-C, реализованными через распространённый контроллер ASMedia ASM1142, и стандартными чипсетными портами USB 3.0.
Таким образом, список комплектующих, задействованных в тестировании, получился следующим:
Процессор: Intel Core i5-6600K (Skylake, 4 ядра, 3,5-3,9 ГГц, 6 Мбайт L3);
Процессорный кулер: Noctua NH-D15.
Материнская плата: ASUS Z170 Pro Gaming (LGA 1151, Intel Z170)
Память: 4x4 Гбайт DDR4-2666 SDRAM, 15-17-17-35 (G.Skill F4-2666C15Q-16GRR).
Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 980 Ti (6 Гбайт/384-бит GDDR5, 1000-1076/7010 МГц).
Дисковая подсистема: Crucial M550 512 GB (CT512M550SSD1).
Блок питания: Seasonic Platinum SS-760XP2 (80 Plus Platinum, 760 Вт).
Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise Build 10240 с использованием следующего комплекта драйверов:
Intel Chipset Driver 10.1.1.8;
Intel Management Engine Interface Driver 11.0.0.1157;
NVIDIA GeForce 355.98 Driver.
Производительность
Результаты в CrystalDiskMarkДля тестирования производительности USB-накопителей Kingston DataTraveler Micro 3.1 32 Гбайт и microDuo 3C 32 Гбайт в первую очередь мы воспользовались популярным бенчмарком CrystalDiskMark 5.0.2, который позволяет получить общее представление о быстродействии, достигаемом при различных типах операций.
Сначала быстродействие флешек было проверено при их установке в обычные порты USB 3.0.
Kingston DataTraveler Micro 3.1
Kingston DataTraveler microDuo 3C
Как видно по скриншотам, Kingston DataTraveler Micro 3.1 32 Гбайт и microDuo 3C 32 Гбайт выдают очень близкую производительность, особенно при операциях чтения. Причём, до пропускной способности USB 3.0 эта скорость явно не дотягивает, что вызывает некие сомнения в том, что использование для этих флешек подключения через USB 3.1 может дать какие-то преимущества. Впрочем, проверим: следующие два скриншота сняты при их включении в систему через порты стандарта USB 3.1.
Kingston DataTraveler Micro 3.1
Kingston DataTraveler microDuo 3C
Скорость отличается не сильно. Иными словами, заявленная для этих флешек поддержка USB 3.1 Gen 1 ровным счётом ничего не значит. Работают в таких USB 3.1-портах любые накопители благодаря обратной совместимости стандартов, а скоростные характеристики Kingston DataTraveler Micro 3.1 и microDuo 3C таковы, что они не выбирают и полосу пропускания, предоставляемую старым стандартом USB 3.0.
Что же касается абсолютного значения тех скоростей, что можно получить от рассматриваемых USB-брелоков, то они далеко не рекордны, но, в принципе, вполне конкурентны. На однопоточных последовательных операциях максимальная производительность обоих рассматриваемых накопителей достигает 118 Мбайт/с при чтении и 30 Мбайт/с – при записи. Если же использовать USB 3.0-подключение, то скорость записи чуть снижается, но это связано не с интерфейсом, а с особенностями работы контроллеров тестовой материнской платы.
Результаты в ATTO Disk Benchmark
Поскольку принципиальной разницы в том, какие USB-порты использовать для подключения исследуемых накопителей, нет, тест был выполнен единожды – при подключении к портам USB 3.1.
Kingston DataTraveler Micro 3.1
Kingston DataTraveler microDuo 3C
На самом деле, ничего принципиально нового ATTO Disk Benchmark сказать нам не может. Максимальные скорости чтения и здесь составляют порядка 110-120 Мбайт/с для обоих флешек. Правда, скорости записи переваливают через величину 70-80 Мбайт/с. Однако стоит иметь в виду, что этот результат получен при глубине очереди запросов в 4 команды, и именно этим объясняется столь высокие показатели.
Кстати, разница в результатах, полученных при испытаниях Kingston DataTraveler Micro 3.1 32 Гбайт и microDuo 3C 32 Гбайт связана не с какими-то их архитектурными особенностями: эти флешки абсолютно идентичны по внутреннему устройству. К сожалению, ATTO Disk Benchmark имеет достаточно серьёзную погрешность измерения, и именно она вносит заметные коррективы в представленные на скриншотах результаты.
Тесты копирования файлов
Учитывая, что флеш-накопители с интерфейсом USB в первую очередь используются для переноски файлов, мы решили разобраться со скоростью копирования файлов подробнее. Для этого были проведены отдельные тесты копирования с использованием стандартной Windows-утилиты Robocopy. В процессе испытаний использовалось три типа каталогов: ISO – каталог, содержащий файлы объёмом по несколько Гбайт – образы DVD-дисков, Work – типичный рабочий каталог с разнородными файлами, включающий офисные документы, фотографии и иллюстрации, pdf-файлы и мультимедийный контент и Program – набор, представляющий собой «портативную версию» программного пакета. Тестирование проводилось с подключением к порту USB 3.1, но, как мы видели в предыдущих тестах, его результаты справедливы и для USB 3.0 подключения.
В целом, можно повторить всё то же самое, что уже было сказано выше. По своей производительности Kingston DataTraveler Micro 3.1 32 Гбайт и microDuo 3C 32 Гбайт практически не отличаются друг от друга. При копировании с них данных максимальная скорость немного превышает заявленные в спецификациях 100 Мбайт/с. Причём, лучше раскрываются эти USB-флешки в том случае, когда работать приходится с файлами большого объёма. При копировании же файлов на USB-накопители, максимально достижимая скорость составляет порядка 16 Мбайт/с. Это тоже соответствует заявленным характеристикам.
Выводы
В теории, новая версия протокола USB 3.1 позволяет поднять пропускную способность USB-интерфейса более чем в два раза. Однако на практике внешних устройств, которые смогли бы передавать данные на скорости до 1 Гбайт/с, пока не наблюдается. Да, на прилавках магазинов постепенно начали появляться USB-накопители с заявленной совместимостью с USB 3.1, однако, как оказалось, производители флешек имеют в виду стандарт USB 3.1 Gen 1, что на самом деле означает ровно то же самое, что и USB 3.0. Вот и рассмотренные в этом обзоре Kingston DataTraveler Micro 3.1 и microDuo 3C оказались именно такими продуктами. Несмотря на то, что на их упаковке явно упоминается о совместимости с USB 3.1, никакой увеличенной скорости работы они не предлагают. По скорости чтения и записи эти решения похожи на обычные добротные флешки с интерфейсом USB 3.0, и их установка в более современные порты USB 3.1 к увеличению скоростных показателей не приводит.Если говорить о Kingston DataTraveler Micro 3.1 и microDuo 3C конкретнее, то обе эти флешки основываются на одноканальном контроллере и используют TLC-память, соответственно их скоростные показатели в обычных сценариях оказываются на уровне 100 Мбайт/с при чтении и порядка 16 Мбайт/с при записи файлов. А это, между прочим, в разы меньше пропускной способности интерфейса USB 3.0, так что говорить о необходимости применения в данном случае USB 3.1 просто бессмысленно.
Иными словами, новые флешки KIingston, несмотря на заявленную совместимость с USB 3.1, привлекают к себе внимание отнюдь не скоростными показателями. Их преимущества совсем иного рода. В обоих случаях это очень компактные и удобные в использовании решения, выполненные в прочном стальном корпусе. Их размер легко позволяет повесить их на связку ключей, а будучи вставленными в порт, они почти не торчат из него, позволяя даже в некоторых случаях оставлять флешки в порту при транспортировке системы.
Kingston DataTraveler microDuo 3C при этом имеет в своём арсенале дополнительный козырь. Этот флеш-накопитель оснащён новым входящим в обиход разъёмом USB Type-C, который всё чаще появляется во всякого рода портативных устройствах. Причём разъём этот отнюдь не заменяет собой классический USB-порт Type-A, а дополняет его. В результате, Kingston DataTraveler microDuo 3C может стать очень удобным средством для простого переноса файлов со стационарных компьютеров и ноутбуков на планшеты и смартфоны.
Ну в заключение пару слов следует сказать о демократичных ценах, которые Kingston установила на свои новые USB-брелоки. В сравнении с решениями аналогичного объёма DataTraveler Micro 3.1 оказывается чуть ли не самым выгодным предложением, сочетающим высокую скорость и небольшие габариты. А Kingston DataTraveler microDuo 3C – это вообще единственный доступный на данный момент на прилавках отечественных магазинов вариант с двумя типами портов.
