Совместимы ли usb 2.0 и 3.0. В чем разница между USB2.0 и USB3.0

В данной статье я хочу подробнее рассказать о спецификациях USB. Будут затронуты различные характеристики интерфейсов и отличия USB 3.0 от 2.0. Версия 1.0 в расчет я не беру, потому что она почти не используется. я говорил о том, как определить, какой порт стоит на ноутбуке и компьютере, советую почитать.

Давайте начнем с самого начала и узнаем, как расшифровывается USB. Это Universal Serial Bus в переводе универсальная последовательная шина. Создана была еще в 1996 году и поддерживалась такими компаниями, как Intel, Microsoft и другими. На данный момент технология действительно является универсальной и поддерживает большинство современных устройств. Вы можете подключить к USB компьютерную мышь, жесткий диск, сканер и принтер, смартфон, флешки и многое другое.

Новый стандарт USB 3.0

На самом деле не такой уж он и новый, потому что был создан в 2007 компанией Intel и имеет название Super Speed , так как скорость была очень высокая по сравнению с предыдущими спецификациями. Так в чем же отличие USB 3.0 и 2.0? Существенное отличие только в скорости. Теоретически известно, что USB 2.0 должен передавать скорость 480 Мб/с, но на самом деле редко достигает 200 Мб/с. А вот USB 3.0 намного превзошла своего предшественника – скорость может достигать 5 Гб/с. Хотя все зависит от оборудования, с которым вы работаете.

Еще есть один момент, на который стоит обратить внимание. В новом стандарте увеличена сила тока до 900 мА, в USB 2.0 сила тока составляет 500 мА. Думаю, это большой плюс, потому что вы можете намного быстрее зарядить несколько устройств при наличии USB-хаба.

Есть и недостатки USB 3.0. например, технология поддерживается в Windows, начиная с версии Vista, в Windows XP такой поддержки нет. Цена тоже играет немаловажную роль и пока еще является довольно высокой. Большинство устройств все еще ориентированы на USB 2.0, потому что переходить на новую технологию нет необходимости. Допустим, та же мышь и клавиатура спокойно работают и на USB 2.0, а смена стандарта почти ничего не даст.

Еще один хороший плюс USB 3.0 – совместимость с предшествующими стандартами. Вы можете подключить устройство USB 2.0 к 3.0 и наоборот.

Что в стандарте USB 3.1?

Более усовершенствованный стандарт USB 3.1, выпущенный 31 июля 2013 года почти не повлиял на характеристики. Был назван USB 3.1 Gen 1 , но имеет в 10 раз более эффективную скорость работы. По внешнему виду отличий не имеет.

Итак, скорость передачи данных так и осталась на уровне 5 Гбит/с. Конечно, она зависит от самого контроллера и конфигурации флеш-памяти NAND.

Позже разработчики решили представить новый тип – USB 3.1 Gen 2 . Тут уже есть некоторые изменения, а именно увеличение скорости до 10 Гбит/с. Присутствует совместимость с предыдущими стандартами.

Что такое Wireless USB?

Технология, ставшая доступна с 2005 года, которая позволяет передавать информацию с помощью беспроводной связи со скоростью 480 Мбит/с, при условии, что соединенные устройства находятся на расстоянии до 3-х метров. Чем больше расстояние, тем меньше скорость передачи.

Последовательная универсальная шина, Universal Serial Bus, спецификации 3.0 была представлена в 2008 году и, следовательно, должна иметь отличия от своей предшественницы USB 2.0, появившейся на свет в 2000 году. Оба интерфейса были разработаны с целью упрощения подключения огромного парка периферийных устройств к ноутбукам или системным блокам стационарных вариантов компьютеров.

Прежде всего, обратим внимание на тот факт, что скорость передачи данных у порта USB 3.0 возросла в 10 раз по сравнению с предыдущей версией. Если старый интерфейс мог обеспечить работу внешних устройств с максимальной скоростью 480 Мбит/с, то новому изделию стали доступны скорости до 4,8 Гбит/с. Это означает, что порцию информации объемом 1 Тбайт USB 3.0 теоретически может передать всего за 28 минут. Максимальная скорость при этом составит 600 Мбайт/с. На практике из-за некоторых ограничений данный объем информации удается скачать за 40-60 мин. Для версии USB 2.0 указанное время возрастает в десять раз. Новая возможность достигнута благодаря двум дополнительным линиям связи, передающим сигналы посредством витой пары.

Следующее отличие относится к энергетическим характеристикам. Как известно, универсальные интерфейсы имеют встроенные шины питания, позволяющие питать подключаемые внешние устройства небольшой мощности. Разъемы имеют специальные контакты, на которые выводится напряжение 5 В. Вариант USB 2.0 гарантирует максимальный рабочий ток до 500 мА. Часто этого тока не всегда хватает, чтобы питать подключаемую периферию, не имеющую собственного блока питания.

Например, некоторые образцы внешних жестких дисков для своей работы требуют ток 800 мА. Чтобы выйти из положения, производители снабжают кабель внешнего устройства двумя спаренными разъемами USB и таким путем уменьшают нагрузку на каждый порт USB 2.0. Однако пользователи часто ошибаются и подключают устройство, используя только один разъем. От этого порт перегружается по питанию, что приводит к выходу его из строя.

Новая спецификация 3.0 имеет более мощную шину питания, что позволяет использовать внешние устройства, потребляющие максимальный ток до 900 мА. Более того, в линейке вариантов разъемов для USB 3.0 имеется тип Powered-B, который за счет дополнительных контактов может отдать в нагрузку ток до 1000 мА, без какого-либо вреда для себя.

Конструктивно существующие разъемы Universal Serial Bus версий 3.0 и 2.0 различаются между собой. Как уже было сказано, увеличено количество контактов, изменена конструкция элементов, появились новые типы разъемов. При эксплуатации этих интерфейсов пользователю нужно знать следующее правило. Если какие-либо типы корпусных разъемов и их соответствующие кабельные вставки версий USB 3.0 и USB 2.0 допускают взаимную стыковку между собой, то соединение будет работоспособным, но только по спецификации 2.0. Визуально новые разъемы USB 3.0 легко отличаются по цвету: производители договорились окрашивать их в синий цвет.

Сегодня универсальные порты Universal Serial Bus распространены достаточно широко. Поэтому пользователям компьютерной техники и периферийных устройств, подключаемых к ней, следует знать об отличиях и возможностях этих интерфейсов, чтобы использовать их правильно и в полной мере.

Наверняка, каждый пользователь компьютера слышал о таких понятиях, как USB порты версии 2.0 и 3.0. Но не все точно понимают что это. В этой статье я расскажу вам про USB 2.0 и 3.0: отличия, совместимость интерфейсов, а также о том, что это вообще такое.

Как понятно логически, версия USB 3.0 новее, чем 2.0, а, соответственно, она лучше. Давайте разберёмся, чем она лучше, и начнём с вопроса о том, откуда всё это пошло.

USB и его версии

USB расшифровывается как universal serial bus, и переводится на русский как универсальная последовательная шина. Универсальная – значит к ней можно подключить всё, что угодно, любое устройство. USB бывают разных версий, главное отличие которых в скорости работы.

К свойству универсальности производители шли долго. Как помнят многие, сначала у компьютера было множество разных портов, некоторые из которых остались и по сей день, например, громоздкие COM с толстыми кабелями, PS/2 с хрупкими контактами и другие. Теперь же принтеры, клавиатуры, мышки и другое оборудование можно подключать через USB.

Первые USB начали появляться с 1994 года. В 1996 году вышла версия 1.0, которая работала на мизерной скорости 1,5 Мбит/с. Затем в 2000-м вышла версия 2.0 со скорость работы 480 Мбит/с. Это вполне приемлемая скорость, которая позволила подключать разные оборудования к порту. В 2008 году вышла USB 3.0, работающая теоретически на скорости 5 Гбит/с.

Разработку USB 3.0 финансировали многие мировые бренды компьютерной сферы, которые были заинтересованы во введении стандартизации на разъёмы и улучшении производительности оборудования.

USB 2.0 и 3.0: отличия

Наконец, рассмотрим USB 2.0 и 3.0: отличия этих портов друг от друга и сравним их. Вот признаки, по которым они различаются:

Визуально отличить USB 2.0 от 3.0 очень легко – разъёмы 3.0 окрашены в синий цвет.

Второе отличие, которое легко ощущается на практике – это скорость передачи. У версии 3.0 она значительно выше. Она может уступать заявленной теоретической скорости (5 Гбит/с), но всё равно остаётся выше версии 2.0.
Отличие USB 2.0 от 3.0 есть в силе тока. В ранней версии она была 500 мА, в новой достигает уже 900 мА. Таким образом, новыми USB можно питать большее количество мощных устройств.
В старой версии USB было 4 провода, в новой стало ещё на 4 больше. Таким образом, ещё одно отличие USB0 от 3.0 – второй имеет более толстый кабель. Это также ограничило максимальную длину кабеля 3.0 до 5 метров и сделало его более дорогим.
Windows XP не поддерживает USB 3.0, даже если физически оборудование компьютера на это способно, работать оно будет как 2.0. Только более старшие версии Windows способны работать с 3.0 полноценно.

Надежный и качественный СММ сайт https://doctorsmm.com / поможет Вам выгодно и недорого купить продвижение более чем в 9 социальных сетях. Здесь Вы найдете широкий спектр услуг с большими скидками и гарантиями на выполнение. Так, например, Вы можете приобрести лайки или подписчиков в Инстаграм и другие ресурсы на самых популярных социальных площадках интернета.

Совместимость USB 2.0 и 3.0

Если подключить устройство USB 2.0 в разъём 3.0, то работать оно будет на уровне 2.0. Если подключить устройство USB 3.0 к разъёму 2.0, то работать оно тоже будет на уровне 2.0. Таким образом, при совместимости этих интерфейсов, меньшая версия задаёт качество работы.

Устройства способны работать на других версиях USB, но они могут стать менее производительными.

Итак, подытожу. USB 2.0 и 3.0: отличия в первую очередь в качестве работы – более новая версия лучше, хоть и немного дороже. Современное оборудование выпускается с интерфейсом 3.0, поэтому приобретать компьютер целесообразно тоже с такой версией. Устройства разных версий совместимы друг с другом и работают приемлемо, хоть и производительность их падает.

5 / 5 ( 1 vote )

Даже такие маленькие «детали» как USB-порты имеют разновидности. Самыми распространенными являются USB 3.0 и USB 2.0. Разберемся, в чем их различие.

Тонкости понятия

По факту, все USB-разъемы одинаковы (форма, габариты и дизайн). К ним подключаются устройства, подходящие по формату (кабели, карточки памяти, гаджеты и так далее).

Но конфигурация и технические параметры различаются. Версия 3.0 является самой современной и быстродейственной. Третье поколение портов выигрывает по многим характеристикам, несмотря на то, что эти две разновидности взаимосовместимые.

История создания

Разберемся, что представляет из себя USB-разъем, и какие у него отличия от остальных портов.

USB (universal serial bus) – переводится как «универсальная последовательная шина».

Отличается такой разъем тем, что через него передаются совершенно любые данные. USB работает практически со всеми существующими электронными устройствами. Эти качества и делают USB-разъемы самыми популярными и распространенными на рынке электроники.

До изобретения USB, старые компьютеры имели много разнообразных разъемов для подключения той или иной периферии. Это было очень неудобно, и порой слишком громоздко для содержания ПК у себя дома.

С выходом первого поколения USB в 1996 году, всё изменилось. Версия 1.0 не отличалась высокой скоростью (всего лишь 1,5 Мбит/с), но это был прорыв. Теперь не требовалось держать под рукой множество переходников для разных устройств. Всё подключалось через USB.

В двухтысячном году вышла версия – 2.0. Новое поколение имело пропускную способность до 480 мегабит в секунду. До 2008 года, второе поколение USB оставалось самым современным и надежным способом подключения.

Затем вышло третья версия USB-разъемов. Сегодня – это самое современное поколение. 3.0 развивает скорость передачи информации до 5 гигабит в секунду. Благодаря этому, к компьютеру или ноутбуку можно подключить не только флэш-карты, но и SSD накопители.

Отличия версий

Какие различия существуют между USB-портами:

визуальное отличие. USB 1.0 вы не найдете ни на одном ПК, выпущенном позднее 2009 г. Вторая версия не раскрашена (черный либо белый цвет). Третье поколение USB отличается синей окраской;
скорость передачи информации. Самое главное различие между разъемами. Первая версия развивала скорость до 1,5 мегабит в секунду. Второе поколение до 480 мегабит в секунду. Третье поколение позволяет передавать информацию на скорости до 5 гигабит в секунду;
отличие в использовании . Основано на силе тока. Во втором поколении пропускная способность составляла 500 миллиампер. USB 3.0 позволяет подключать более мощные устройства. Сила тока в третьем поколении равняется 900 мА;
состав кабеля. В предыдущей версии (2.0) под оплеткой находилось 4 провода. В новом поколении их 8. Поэтому, кабель в USB 3.0 несколько толще, чем во втором поколении;
несовместимость с Windows. На предыдущих версиях Windows OS (в том числе и XP), разъем 3.0 будет работать на скорости второго поколения, так как старые ОС не рассчитаны на работу с новым поколением USB.

Совместимость разъемов

Технически, вы можете подключить кабель 2.0 к разъему 3.0, так как эти порты совместимы друг с другом. Но не забывайте про различия в скорости передачи информации.

При подключении второго поколения к третьему (или наоборот), связка будет работать на скорости более старой версии (то есть – 2.0).

Заключение

Современная электроника производится с разъемами нового поколения. Поэтому, логичнее покупать ПК и лэптопы с портами и кабелями третьей версии USB.

Новое поколение разъемов работает намного быстрее и стабильнее, чем USB 2.0. Единственным «недостатком» у третьей версии, является дороговизна.

ВведениеЗа долгие годы интерфейс USB 2.0 стал чем-то привычным - никто уже давно не спрашивает, есть ли в системном блоке такие порты. Даже вопрос их количества уже давно не так уж и актуален: на любой более-менее современной материнской плате есть десяток, а то и более разъемов. Такую популярность интерфейсу обеспечили несколько факторов: простота подключения (уже десять лет как драйвера основных типов устройств встроены во все популярные операционные системы), распространенность, компактность разъемов, универсальность, возможность питания подключенного устройства от того же разъёма. Внешние накопители, звуковые карты, принтеры, сканеры, модемы, мыши и клавиатуры - все это имеет интерфейс USB, не говоря уж о всевозможных аксессуарах, от настольных вентиляторов до новогодних елок с подсветкой, которым от порта нужно только питание. Но ничто не вечно под луной - скорость интерфейса, разработанного десять лет тому назад, в последнее время всё чаще оказывается недостаточной. В принципе, теоретическая пропускная способность 480 Мбит/с (60 МБ/с) достаточно высока, но на практике получить скорость более 35 МБ/с фактически невозможно. Если всевозможным мышкам это безразлично, то в случае внешних накопителей интерфейс USB 2.0 давно уже стал бутылочным горлышком - у современных жестких дисков, в том числе и 2,5-дюймовых, скорость чтения с пластин гораздо выше. Да что там говорить, даже производительность современных быстрых флеш-накопителей превышает возможности USB 2.0, вынуждая производителей создавать «флешки» с интерфейсом e-SATA, несмотря на то, что питание на них всё равно приходится подавать от USB-разъёма, так как в текущей версии e-SATA такая возможность не предусмотрена.

Так или иначе, но появление следующей версии интерфейса USB назрело давно - и вот перед нами USB 3.0. На сегодняшний день он присутствует уже более чем на десятке моделей материнских плат, но периферийных устройств с этим интерфейсом в продаже пока ещё практически нет - однако пару образцов нам всё же удалось заполучить в нашу лабораторию.

USB 2.0 и 3.0

Говоря об особенностях нового интерфейса, нельзя не коснуться его истории, насчитывающей полтора десятка лет. Первая версия протокола USB, название которого расшифровывается как «универсальная последовательная шина» (Universal Serial Bus), была представлена в 1995 году.

Его разработка поддерживалась такими гигантами, как Microsoft и Intel, которые хорошо понимали необходимость создания нового универсального интерфейса, способного заменить собой существующее на тот момент разнообразие внешних интерфейсов (параллельный порт, последовательный, порт для подключения джойстика, внешний SCSI - и в итоге они действительно исчезли с материнских плат). Впрочем, USB еще и был призван стать быстрым, и в то же время недорогим внешним интерфейсом - в те времена в них был явный недостаток. Через три года, в 1998 году, свет увидела обновленная версия протокола 1.1, а уже в 2000 году появилась спецификация версии 2.0, с которой и началось глобальное распространение данного интерфейса. Именно в этой версии к режимам Low Speed (скорость до 1,5 Мбит/с) и Full Speed (скорость до 12 Мбит/с) добавился Hi Speed , обеспечивающий скорость до 480 Мбит/с и позволивший новому интерфейсу на равных конкурировать с FireWire IEEE1394a с его 400 Мбит/с. Впрочем, особой конкуренции не получилось - благодаря более простой реализации и схеме лицензирования USB 2.0 быстро вытеснил FireWire в укромную нишу подключения видеокамер, несмотря на некоторые технические преимущества последнего.

Интерфейс USB достаточно прост для понимания. Во главе всего стоит хост-контроллер - корневое устройство, управляющее всем процессом передачи данных. К нему подключаются «хабы», представляющие собой разветвители, и конечные устройства, напрямую или через хабы. Общее количество устройств в данном дереве может доходить до 128. Разветвители могут быть либо пассивными, либо активными, последние отличаются тем, что имеют собственный источник питания, а значит, способны питать подключенные устройства, не потребляя ток с хоста. Кстати, «пассивными» в прямом смысле этого слова хабы все же не являются - на практике они представляют собой достаточно сложные электронные устройства.

Как уже было сказано, весь информационный обмен по «дереву» шины организуется хостом. Делает он это очень просто - с определенной периодичностью по очереди опрашивая оконечные устройства и выделяя им определенные временные промежутки, в течение которых те могут передавать данные. Недостатки подобной схемы достаточно очевидны: все устройства делят пропускную способность шины «на всех» и чем больше устройств, тем меньше будет доставаться каждому из них. Несколько сглаживают картину то, что существуют несколько типов логических каналов связи, создаваемых между устройствами и хостом: управляющий, предназначенный для передачи коротких команд; канал прерываний, для коротких команд с гарантированным временем доставки; изохронный, с гарантированной скоростью доставки некоторого числа пакетов в течение заданного периода, и поточный канал, в котором есть гарантированность доставки, но не регламентируется скорость и задержки. Соответственно, для разных устройств создаются разные каналы (мышкам и клавиатурам - канал прерываний, накопителям - изохронный). А дальше в течение каждого периода работы шины по ней передаются пакеты прерываний, потом изохронные пакеты в требуемом количестве, ну а в оставшееся время в периоде передаются управляющие и, в последнюю очередь, поточные пакеты.

Еще раз хочется напомнить, что «головой» всему является хост-контроллер: именно он организует все опросы, «заслушивает» прерывания в выделенные для этого временные интервалы и отправляет устройства в сон. Конечные устройства не могут по собственному желанию уйти в спящий режим или выйти из него, инициировать обмен данными или срочно сообщить хосту что-то важное (например, о переполнении буфера). Более того, все организуемые каналы являются полудуплексными - одновременная передача и прием данных невозможны, только по очереди. Равноправия в USB нет: какие бы устройства вы друг с другом ни соединяли, одно из них должно играть роль хоста, в то время как остальные - подчиняться ему.

С ростом популярности устройств на материнских платах росло и количество портов USB. И производители довольно любопытным образом вышли из неприятной ситуации, когда одна шина делится на всех - они организовали несколько шин. Так, в популярном нынче чипсете Intel P55 при углубленном рассмотрении обнаруживается аж семь UHCI-контроллеров (отвечающих за работу с устройствами Low Speed и Full Speed), объединенных с семью двухпортовыми хабами, и два EHCI контроллера, работающих с Hi Speed устройствами - да, это уже не дерево, а хитросплетенный куст с несколькими корнями и несколькими стволами.

Наконец, отдельно стоит сказать про питание, обеспечиваемое шиной USB. Нагрузочная способность одного порта ограничена значением 0,5 А, поэтому при подключении к нему нескольких устройств требуется определить, не перегрузят ли они порт. Достигается это достаточно просто: после подключения устройство должно сообщить хосту о том, какой ток оно потребляет от порта - и до получения от хоста разрешения на включение оставаться в спящем режиме. Если суммарный потребляемый устройствами ток превышает 0,5 А, последнему подключённому устройству хост разрешения на включение не даст. Такая реализация имеет одну уязвимость: хотя в принципе можно проверить, действительно ли устройство потребляет столько, сколько оно попросило, такая схема усложнит и удорожит USB-контроллер, поэтому в абсолютном большинстве случаев никакой проверки не проводит - хост слепо доверяет устройствам. С одной стороны, это может привести к перегрузке хоста по питанию и даже выходу его из строя, с другой, позволяет работать USB-устройствам, чьё потребление превышает 0,5 А, но не слишком сильно. К последним относятся внешние жёсткие диски: как следует из наших измерений, при раскрутке шпинделя они потребляют порядка 0,7-0,9 А. Тем не менее, формально они сообщают хосту о потреблении 0,5 А (собственно, сообщить о большем потреблении они не могут даже теоретически: это не предусмотрено протоколом USB), а дальнейшая их работа зависит от того, способен ли хост обеспечить реальное их энергопотребление, или же напряжение питания под такой нагрузкой просядет ниже минимально допустимого. Ещё «неправильнее» ведут себя всевозможные USB-вентиляторы, USB-фонари и тому подобные устройства: так как они обычно просто не имеют внутри никакого USB-контроллера, то и хосту ничего о своём потреблении не сообщают. Сколько бы таких устройств ни включили в разъём, хост будет считать нагрузку нулевой.

Очевидно, что ситуация, когда большой и очень популярный класс устройств - внешние накопители на жёстких дисках - пользуется тем, что строгость закона смягчается необязательностью его выполнения, нормальной не является, поэтому невысокую нагрузочную способность USB 2.0-портов можно также отнести к их недостаткам. Не отказались бы от дополнительного питания и другие потребители, такие как сканеры, компактные акустические системы, мини-мониторы и различные зарядные устройства.

Заканчивая разговор про USB 2.0, стоит вспомнить и о физическом уровне, а точнее, о кабелях. В них четыре провода: два для передачи данных, «земля» и +5 В для цепей питания. Изначальная спецификация регламентировала использование стандартных плоских разъемов типа А на стороне хоста и разъемов типа В на стороне устройства. Но впоследствии к ним быстро добавился сонм компактных разъемов - несколько вариантов mini-USB и micro-USB.

Ну а теперь пора поговорить и про USB 3.0. Новая версия стандарта принесла нам новый режим работы, Super Speed, самым главной особенностью которого стало увеличение максимальной скорости данных на порядок - до 4,8 Гбит/с. Основными требованиями при разработке нового стандарта были совместимость со всем существующим оборудованием с интерфейсом USB и сохранение простоты интерфейса.

Разработчики выбрали путь, который можно назвать «ростом вширь». К существующим параллельно контроллерам UHCI и EHCI добавили еще один, ответственный как раз за работу устройств в режиме Super Speed. Таким образом удалось и сохранить совместимость, и добавить новый канал передачи данных, на который «медленные» старые устройства не будут оказывать влияния.

Соответствующим образом изменились и кабели с разъемами: к уже имеющимся четырем проводам добавили еще две пары сигнальных проводов, одна из которых отвечает за передачу данных к контроллеру, а вторая - от него, и одну дополнительную землю. Тяжелее всего пришлось разъемам, которые стали довольно замысловатыми - в них ввели еще пять контактов, при этом сохранив совместимость со старыми разъемами. Впрочем, в этом есть и определенный плюс: устройства с поддержкой USB 3.0 легко распознать, достаточно лишь взглянуть на разъем.

USB 3.0 тип А

USB 3.0 тип В

USB 3.0 тип Micro-В

Впрочем, помимо роста скорости, новый стандарт принес еще много интересного. Во-первых, в нем увеличилась сила тока, которую может запросить устройство - теперь верхняя граница отступила до 0,9 А. Особенно «порадуются» этому внешние накопители на 2,5-дюймовых жестких дисках - их производители наконец-то могут отказаться и от Y-образных кабелей, собиравших питание сразу с двух портов, и от описанного нами выше способа нарушения стандарта ради обеспечения работы устройства. Во-вторых, две линии передачи данных совершенно недвусмысленно намекают, что стандарт USB 3.0 позволяет одновременно передавать и получать данные. В-третьих, стандарт принес полноценный механизм прерываний, что позволило отказаться от столь невыгодных с точки зрения потери драгоценного времени опросов устройств. В-четвертых, устройствам теперь разрешено создавать более одного канала передачи данных. Не забыто и энергосбережение: с появлением прерываний стало возможным реализовать и управление питанием устройств, с режимами пониженного потребления, инициируемыми самими устройствами. Фактически, вся архитектура была радикальнейшим образом переработана, а совместимость с предыдущим стандартом, можно сказать, «подклеена».

Ну, пожалуй, на этом мы и прекратим знакомиться с теорией (желающие сделать это более подробно, могут изучить документацию на сайте ), пора оценить, насколько хорош новый интерфейс.

Участники тестирования

Buffalo HD-H1.OTU3

Внешне накопитель Buffalo не представляет собой чего-либо особенного: перед нами аккуратный пластиковый параллелепипед, внутри которого скрывается 3,5-дюймовый жесткий диск Samsung HD103SJ. На одном из торцов «кирпичика», который полагается ставить вертикально (но хочется положить - слишком уж мала устойчивость устройства, при отсутствии каких-либо ножек), расположились разъемы. Именно этот торец для нас наиболее интересен, ведь помимо разъема питания (увы, «большим» дискам 0,9 А пока еще маловато для полноценной работы) и небольшого вентилятора, здесь расположился разъем USB 3.0 тип B, заметно отличающийся от привычного разъема старого стандарта.

Vantec NextStar 3

Вторым образцом стал контейнер известного производителя таких устройств, компании Vantec. Этот экземпляр также стоит на торце, хотя и более длинном, и при этом использует небольшую подставку. Впрочем, его устойчивость все равно вызывает опасения.

Увы, контейнер Buffalo был неразборным, а вот внутри Vantec мы обнаружили чип ASMedia ASM1051 .
Что же касается корневой части USB 3.0, то в данном случае в её роли выступает фактически единственный распространенный на сегодня чип корневого контроллера - NEC µPD720200.

Особенно приятным для нас было то, что доставшийся нам контроллер USB 3.0 производства компании ASUS использует четыре линии PCI-Express, а значит, мы можем быть уверены, что ему хватит ширины канала. Увы, но на текущий момент использование отдельного контроллера является наилучшим вариантом, поскольку на материнских платах мы видим все тот же контроллер NEC, но с неизвестной шириной канала до него (одной линии PCI-Express 1.1 контроллеру не хватит - её пропускная способность меньше, чем у USB 3.0), а встроенных в чипсет контроллеров пока нет.

Методика тестирования

Во время тестирования использовались следующие программы:

IOMeter версии 2003.02.15;
FC-Test версии 1.0;

Тестовая система была следующей:

системная плата ASUSTeK P5WDG2 WS Pro;
процессор Intel Core 2 Duo E2160;
жесткий диск IBM DTLA-307015 объемом 15 ГБ в качестве системного диска;
видеокарта Radeon X600;
1 ГБ системной памяти DDR2 с частотой 800 МГц;
Операционная система Microsoft Windows XP Professional SP2 (Windows Vista в случае теста PCMark Vantage).

Тестирование осуществлялось с базовыми драйверами операционной системы. Накопители размечались под файловые системы FAT32 и NTFS одним разделом с размером кластера по умолчанию. В отдельных случаях, описанных ниже, для тестирования использовались логические разделы размером 32 ГБ, размечаемые под FAT32 и NTFS с размером кластера по умолчанию. Во всех тестах внутренние накопители подключались к порту на материнской плате и работали при активированном режиме AHCI, а внешние к порту USB 3.0 на плате расширения ASUS или порту USB 2.0 на материнской плате.

Мы решили, что наиболее интересным как для нас, так и для вас будет сравнение не только двух контейнеров между собой и сравнение двух версий стандарта, но и сопоставление их с тем, что дает привычный нам SATA 300. Поэтому вы увидите сразу четыре набора данных - два для разных контейнеров на USB 3.0, один для контейнера Vantec при работе по USB 2.0 и один для жесткого диска на SATA 300. Во всех случаях использовался диск Samsung HD103SJ. Правда, из-за того что контейнер Buffalo был неразборным, нам пришлось поступить довольно своеобразно. Мы знали, что в Buffalo используется Samsung HD103SJ, поэтому выбрали такой же диск для использования в Vantec и в варианте без контейнера. Понятно, что из-за того, что диски сами по себе несколько отличаются, мы получаем некоторый разброс результатов, вызываемый не интересующим нас интерфейсом, а самими дисками, но все же, мы постарались свести разницу до минимума.

Кроме того, в паре тестов мы использовали SSD Intel X25-M G2 объемом 160 ГБ .

IOMeter: Sequential Read & Write

Начнем с тестов в IOMeter. Первыми, как всегда, будут последовательные операции. В данном тесте на накопители посылается поток запросов с глубиной очереди команд, равной четырем. Раз в минуту размер блока данных увеличивается. В итоге мы получаем возможность проследить зависимость линейных скоростей чтения и записи накопителей от размеров используемых блоков данных и оценить максимальные достижимые скорости.

Численные результаты измерений здесь и далее вы можете, при желании, увидеть в соответствующих таблицах, мы же будем работать с графиками и диаграммами.

Превосходство новой версии интерфейса над старой видно невооруженным взглядом - максимальная скорость при передаче данных по USB 3.0 точно такая же, как и при работе по SATA 300, в то время как старый интерфейс упирается в ожидаемые 33,5 Мбайт/с. Как минимум одна проблема решена - скорости интерфейса явно достаточно для современных дисков. Правда, совсем избавиться от дополнительных задержек не удалось - посмотрите на скорость работы с небольшими блоками, она у USB 3.0 заметно ниже, чем у SATA 300. Особенно любопытно то, что при установке в контейнер SSD мы видим точно такие же скорости - перед нами явно какое-то ограничение производительности. Честно говоря, нам пока сложно сказать, видим ли мы недостаточную производительность чипа USB, или принципиальное ограничение новой шины, связанное с ее архитектурой.

Но еще более нас удивили результаты SSD с точки зрения максимальной достигнутой скорости. Мы специально проверили их несколько раз и пробовали взять другие SSD - нет, все верно, скорость ограничивается на уровне 160 Мбайт/с. Конечно, это гораздо лучше, чем 35 Мбайт/с, но все же как-то совсем не похоже на десятикратный обещанный прирост скорости! Очень хочется надеяться, что перед нами недостатки первых реализаций USB 3.0 и в дальнейшем мы увидим скорости, достойные заявленных 4,8 Гбит/с.

На записи картина такая же: USB 3.0 явно выигрывает у своего предшественника, пропускной способности нового интерфейса вполне хватает, чтобы обслуживать современный жесткий 3,5-дюймовый диск. К сожалению, падение скорости на небольших блоках никуда не делось и слишком уж явно повторяется, чтобы засчитать его за случайность.

IOMeter: Disk Response Time и IOMark: Average Positioning Speed

Для измерения времени отклика мы в течении десяти минут при помощи «IOMeter» отправляем на накопители поток запросов на чтение или запись блоков данных по 512 байт при глубине очереди исходящих запросов, равной единице. Количество запросов, обработанных накопителем, таково, что оно заведомо превышает объем буферной памяти. В результате мы получаем устоявшееся время отклика накопителя.

Со временем отклика ситуация получилась довольно забавная. С одной стороны, мы видим явное улучшение: новый протокол привносит меньше задержек, чем его предшественник, хотя все равно заметно отстает от SATA 300 - это хорошо видно на результатах контейнера Vantec, в котором использовался тот же самый диск, который мы подключали по SATA. А вот в Buffalo стоял другой экземпляр диска, хотя и той же модели, и его результаты радикально отличаются. Конечно, можно предположить, что в этом контейнере используется «медленный» чип с несовершенной прошивкой, но мы склонны большую часть разницы списать именно на различия самих дисков. Так, результаты тестирования отклика на SSD в Vantec, интересные сами по себе, из-за крайне малого времени отклика самого накопителя, показывают, что увеличение времени отклика из-за влияния интерфейса, а именно протокола Super Speed, весьма невелико.

IOMeter: Random Read & Write

Оценим теперь зависимости производительности накопителей в режимах чтения и записи с произвольной адресацией от размера используемого блока данных.

Результаты рассмотрим в двух вариантах. На блоках малого размера построим зависимость количества операций в секунду от размера используемого блока, а на больших блоках вместо количества операций возьмем в качестве критерия производительности скорость, измеренную в мегабайтах в секунду.

С точки зрения производительности на небольших блоках, новый интерфейс не так уж и сильно отличается от старого: они оба чуть хуже SATA 300, но все же производительность в гораздо большей степени определяется диском, чем интерфейсом. А вот при сколько-нибудь больших запросах (допустим, 1-2 Мбайта - считайте, что мы смотрим фотографии с фрагментированного диска) новый интерфейс выступает уже заметно лучше старого. Причем его реализация в Vantec явно лучше - именно она совсем чуть-чуть отстает по скорости от диска, подключенного по SATA. С увеличением размера блока разница еще больше увеличивается.

А вот на записи мы видим несколько иную картину. На малых блоках жесткий диск на SATA явно быстрее, в то время как все внешние интерфейсы идут с примерно равной скоростью, отставая от диска почти вдвое. На больших блоках отставание USB 3.0 уменьшается. Самое интересное начинается при росте размера запроса до 2 Мбайт и более - USB 2.0 выходит на максимальную скорость, а SATA и USB 3.0 продолжают приятно увеличивать скорость. Любопытно, что Vantec снова оказывается заметно лучше, чем Buffalo, хотя у последнего поведение более предсказуемое и закономерное.

IOMeter: Database

С помощью теста «Database» мы выясняем способность накопителей работать с потоками запросов на чтение и запись 8-килобайтных блоков данных со случайной адресацией. В ходе тестирования происходит последовательное изменение процентного соотношения запросов на запись от нуля до ста процентов (с шагом 10 %) от общего количества запросов и увеличение глубины очереди команд от 1 до 256.

Таблицы с полными результатами тестирования вы можете посмотреть по следующим ссылкам: .

Мы не будем в данном случае строить сводные диаграммы, а сравним друг с другом диаграммы с результатами каждого накопителя.

Сравнение получилось крайне наглядным, особенно благодаря интересному поведению диска Samsung. В случае USB 2.0 он резко сдает позиции - у него почти исчезает отложенная запись да и переупорядочивание запросов на чтение крайне сложно найти - сколько-нибудь заметный прирост производительности наблюдается лишь при очереди 16.

USB 3.0 в реализации Vantec выглядит чуть интереснее - на больших очередях прирост производительности становится более заметным. Правда, очередь в четыре запроса все так же почти не отличается от единичной. А вот в случае USB 3.0 по версии Buffalo диск рисует что-то невероятное. Форма графиков такова, что будь это диск на SATA, мы бы сказали, что его прошивка крайне несовершенна. Судя по всему, контроллер в контейнере сам пытается в меру своих способностей помогать диску на глубоких очередях, но делает это весьма нестабильно. Впрочем, один момент остался неизменных: на малых глубинах очереди разница производительности все так же минимальна.

IOMeter: Webserver, Fileserver

В данной группе тестов накопители тестируются под нагрузками, характерными для серверов и рабочих станций.

Напоминаем, что в «Webserver» и «Fileserver» эмулируется работа накопителя в соответствующих серверах, в то время как в «Workstation» мы имитируем работу диска в режиме типичной нагрузки для рабочей станции, с ограничением максимальной глубины очереди в 32 запроса. Тестирование в «Workstation» проводится как с использованием всего дискового пространства накопителя, так и при работе только с адресным пространством 32 ГБ.

Поскольку темой нашей статьи является интерфейс для внешних накопителей, то мы будем кратки и обойдемся лишь сравнением рейтингов производительности - все же, такие нагрузки являются далеко не самыми типичными.

Результаты получились несколько неожиданными. Так, для серверов USB 3.0 в реализации Buffalo явно интереснее, чем по версии Vantec, хотя они оба и отстают от диска, подключенного по SATA. Для рабочих станций картина схожа, но заметное превосходство Buffalo демонстрирует лишь на уменьшенной рабочей зоне. Что же касается сравнения USB 3.0 с предыдущей версией интерфейса, то в случае Vantec отрыв весьма невелик, а вот если в сравнение взять еще и Buffalo, то весьма значителен.

IOMeter: Multi-thread Read & Write

Данный тест позволяет оценить поведение накопителей при многопоточной нагрузке. В ходе него эмулируется ситуация, когда с накопителем работает от одного до четырех приложений, причем количество запросов от них изменяется от одного до восьми, а адресные пространства каждого приложения, роли которых выполняют worker-ы в «IOMeter», не пересекаются.

При желании, вы можете увидеть таблицы с полными результатами тестирования по соответствующим ссылкам, а мы же в качестве наиболее показательных рассмотрим диаграммы записи и чтения для ситуаций с глубиной очереди в один запрос, поскольку при количестве запросов в очереди равном двум и более значения скоростей практически не зависят от количества приложений.

Сравнение USB 3.0 и USB 2.0 на многопоточной нагрузке проходит без неожиданностей - при одном потоке новый стандарт явно выигрывает, поскольку позволяет реализовать полную скорость диска, да и на нескольких, хоть и теряет в скорости, но остается впереди предшественника, опережая его почти вдвое.

Интереснее другое: в случае трех и четырех потоков на чтение диск по USB работает быстрее, чем по SATA. Что именно позволило диску увеличить скорость, нам неизвестно, но результат нагляден и стабилен, на случайность его не спишешь.

Многопоточная запись проходит без приключений - накопители пронесли соотношение своих скоростей через все варианты этой нагрузки. USB 2.0 явно играет роль бутылочного горлышка, причем настолько что диск вообще не обращает внимания на количество потоков, в остальных же случаях скорость равномерно понемногу снижается с увеличением количества потоков.

FC-Test

Завершим тестирование в любимом нами «FileCopy Test». На накопителе создается два раздела по 32 ГБ, размечаемые на двух этапах тестирования сначала в NTFS, а затем в FAT32, после чего на разделе создается определенный набор файлов, считывается, копируется в пределах раздела и копируется с раздела на раздел. Время всех этих операций фиксируется. Напомним, что наборы «Windows» и «Programs» включают в себя большое количество мелких файлов, а для остальных трех шаблонов («MP3», «ISO» и «Install») характерно меньшее количество файлов более крупного размера, причем в «ISO» используются самые большие файлы.

Не забывайте, что тест копирования не только говорит о скорости копирования в пределах одного накопителя, но и позволяет судить о его поведении под сложной нагрузкой. Фактически во время копирования накопитель одновременно работает с двумя потоками, причем один из них на чтение, а второй на запись.

Мы будем подробно рассматривать лишь значения, достигнутые в NTFS, результаты тестирования в FAT32 вы можете узнать из таблицы по следующей ссылке: .

Диаграммы крайне схожи между собой и вполне предсказуемы, так что говорить о разных режимах по отдельности нет смысла. В целом, USB 3.0 демонстрирует, что в отличие от предшествующего ему USB 2.0, он действительно является интерфейсом, способным в полной мере реализовывать скоростные характеристики современных жестких дисков на любых нагрузках. Плата за внешнее исполнение в случае работы с файлами оказалась крайне невысока - да, диски в контейнерах с USB 3.0 все же отстают от своего аналога на SATA, но вовсе не так сильно. Причем на чтении это отставание совсем мало и составляет менее 10 % скорости, а вот на записи оно возрастает примерно до 15 процентов. Да, ярче всего оно чувствуется на копировании мелких файлов, но скажите, как часто вы этим занимаетесь? Все же, в большинстве случаев внешний накопитель используется либо для чтения, либо для записи. На фоне нового интерфейса старый USB 2.0 выглядит совсем уж убого - что не говори, а его время в качестве интерфейса для накопителей прошло.

Подведение итогов

Откровенно говоря, у нас остались несколько двойственные впечатления. С одной стороны, скоростных характеристик USB 3.0 действительно хватает для того, чтобы полностью реализовывать возможности современных жестких дисков, а наличие радикальных изменений в протоколе настраивает на оптимистичный лад. С другой стороны, мы не увидели обещанного десятикратного прироста скорости - попавшие в наши руки устройства не смогли выдать больше 160 МБ/с там, где SATA 300 с легкостью демонстрирует 250 Мбайт/с. Но Москва не сразу строилась, да и ранние реализации USB 2.0 тоже были весьма грешны в плане скорости - возможно, что через некоторое время мы увидим более быстрые чипы USB 3.0. Впрочем, ещё больше хочется увидеть чипсеты, в которых поддержка нового стандарта будет родной, а не реализованной при помощи стороннего чипа. До тех пор, пока это не произойдет, сложно ожидать большой популярности нового стандарта, ведь по крайней мере в области внешних накопителей у него уже есть серьёзный противник в лице e-SATA, который хоть и не обеспечивает питание подключаемым к нему устройствам, зато на данный момент распространён заметно шире, нежели USB 3.0, да и скорость показывает, как мы видим, большую. Впрочем, в долгосрочной перспективе победа, вне всякого сомнения, останется за USB 3.0 - и вопрос лишь в том, какое время это займёт.

Другие материалы по данной теме

Дюжина пятисоток
Бриллианты россыпью: новые диски объемом один и два терабайта
Сетевые накопители Synology DS210j и DS410j