• USB 3.0 komt eraan !

    28 June 2009 23:58 door
    USB1.1 zag in 1998 het levenslicht als universele aansluiting om op die manier een heleboel kabels overbodig te maken. Na USB2.0 is er nu de standaard USB3.0


    USB 3.0 komt eraan!

    USB 1.1 zag in 1998 het levenslicht als universele aansluiting om op die manier een heleboel kabels overbodig te maken. Het moest met andere woorden heel gemakkelijk worden om diverse randapparatuur op de PC aan te sluiten. Tegelijkertijd werd een ander probleem de kop in gedrukt; er werd voor gezorgd dat de apparaten slechts via één interrupt verbinding gingen maken. Het grote probleem van versie 1.1 was dat de standaard niet in staat was met hoge snelheid data te transporteren. In full-speedmode kon maximum 12 Megabit/s gehaald worden, in low-speed slechts 1 Megabit. Dit is maar net genoeg om een toetsenbord en een muis aan te sluiten.

    Van een echte doorbraak kon men ook al niet spreken, de mensen hadden weinig of meestal zelfs géén USB-poorten op hun moederbord.
    Intel heeft in de 'verandering' een grote rol gespeeld door de USB bij de basisuitrusting van de PC te zetten. Microsoft van zijn kant zorgde voor de ondersteuning in de software. Dit kwam uiteindelijk de bekendheid ten goede en zagen meer en meer fabrikanten en consumenten de voordelen van USB.

    Door de toename in vraag en gebruik, kwam de vraag naar hogere doorvoersnelheid en zo kwam USB 2.0 in het jaar 2000 tot stand. Met USB 2.0 verhoogde de doorvoersnelheid naar 480 Megabit/s of 48 Megabytes/s.
    (De alerte lezer heeft meteen gezien dat hier een fout staat. Een byte bestaat toch uit 8 bits!!! Wel, NIET bij USB. Theorie: Bij USB wordt een 8B10B-codering gebruikt, waarbij iedere byte met een speciaal algoritme wordt omgezet naar 10 bits. Hierbij wordt gezorgd dat er nooit te veel dezelfde bits achter elkaar volgen. Zo heb je in een USB signaal nooit 4 nullen of énen achter elkaar. Anders gezegd, de 8b10b-codering zorgt voor voldoende variatie in het datasignaal. Hierdoor is het niet nodig om een apart kloksignaal mee te sturen; zender en ontvanger kunnen synchroniseren op basis van de dataverbinding. Anders gezegd: per 8 verzonden bytes zijn er 2 nutteloze bits, maar er wordt wel een kabeltje uitgespaard. Ter info: deze 8b10b-codering wordt ook bij de PCI-E toegepast!)

    Door deze verhoogde doorvoersnelheid was het eindelijk mogelijk om in real-time audio- en videosignalen te transporteren. Daardoor kwamen er producten als microfoons en webcams op de markt. Belangrijk voor de continuïteit van USB was dat elke nieuwe standaard backwards compatibel moest zijn met de vorige generatie. De plug'n'play van USB 2.0 werd verbeterd en in Windows XP zaten de USB drivers ingebakken. Als laatste zorgde men ervoor dat de voeding mee in de kabel kon transporteren zodat men het aangesloten apparaat niet nog eens extern moest voorzien van stroom.

    Vandaag de dag is USB niet meer weg te denken uit onze maatschappij en is elke PC wel voorzien van een stuk of 8 USB-poorten. En door de zeer eenvoudige plug'n'play techniek kan tegenwoordig iedereen zijn apparatuur aansluiten. USB 2.0 is zeker nog niet end-of-life, maar nieuwe apparaten kunnen theoretisch sneller werken, maar USB 2.0 kan de doorvoer niet aan. Daar loopt hij tegen de limiet. De laatste generatie harde schijven bijvoorbeeld kunnen veel meer data verwerken dan dat USB 2.0 kan doorvoeren. Vandaar ook dat eSATA de laatste tijd zo populair is.

    De USB organisatie (bestaande uit HP, Intel, Microsoft, NEC, ST-NXP Wireless en Texas Instruments) ziet dit ook en laat dit niet gebeuren. Ze zijn al sinds eind 2006 bezig aan de ontwikkeling van USB 3.0.
    De groep zweert bij hetgeen oorspronkelijk belangrijk was; een universele aansluiting met gebruiksvriendelijke plug'n'play-mogelijkheden. Daarnaast zijn snelheid, efficiëntie en stroombesparing de sleutelelementen in de ontwikkeling. Het eindresultaat van de ontwikkeling wordt 'SuperSpeed USB' genoemd. Het eindproduct ziet er op het eerste zicht hetzelfde uit als USB 2.0, maar intern ziet de bedrading er anders uit; USB 2.0 werkte met 2 datalijnen, USB 3.0 met vier. Zoals reeds gezegd is USB 3.0 volledig compatibel met USB 2.0, en om dat te waarborgen hebben ze in de bedrading een UTP (unshielded twisted pair) toegevoegd. De vier SDP (Shielded differential pair) kabels zorgen voor de verhoogde transfersnelheid. Shielded wil zeggen dat elke kabel op zich afgeschermd is met als doel het datasignaal zuiver te houden. Wanneer de kabels niet zouden afgeschermd zijn, zou er dmv EMI (elektromagnetische interferentie) fouten kunnen ontstaan in de dataoverdracht.

    Verder is niet alleen elke kabel individueel afgeschermd, het geheel van kabels zit ook nog eens in een metalen mantel. Het hele vlechtwerk van kabels zorgt er uiteindelijk voor dat de kabel tussen 3 en 6 mm dik is, waar USB 2.0 kabels MAX. 3mm dik zijn. Dikke kabels zijn minder flexibel en dataverlies neemt af naarmate de kabel dikker wordt. Er dient dus een gulden middenweg gezocht. Korte kabels zullen dunner zijn, lange kabels dikker. Geruchten spreken over een maximale lengte van 3 meter, doch dit is niet bevestigd.
    Kijken we naar de connector van de kabel (eerste foto) zien we 4 contactpunten; stroom, aarde en 1 datapaar, juist om compatibiliteit met de 2.0 te waarborgen. achterin de connector zitten 5 nieuwe contactpunten die alleen aansluiting maken wanneer je een USB 3.0 slot gebruikt; een tweede high-speed datapaar, 2 stroomaansluitingen en een aarde.
    De aansluitpunten die op de PC gaan zitten zullen extra contactpunten hebben voor deze connector. Wat de 'B Female' plug betreft (tweede foto), hebben ze een nieuwe plug ontwikkeld die niet compatibel is met USB 2.0 (zowel de hoogte als de breedte van de plug is gewijzigd).
    Ook is voor USB 3.0 een mini-connector (derde foto) gemaakt die groter uitvalt dan zijn voorganger door het aantal extra verbindingen.
    Alle USB 3.0 stekkers zullen, volgens de standaard, blauw gekleurd moeten zijn. Op die manier wordt het verschil met USB 2.0 onmiddellijk zichtbaar.

    De snelheid die je maximaal kan bereiken is de snelheid van de traagste versie (zoals ook het geval was bij AGP (4x 8x) ). Wil je dus SuperSpeed USB, zal het apparaat, de PC en de kabel versie gecertificeerd moeten zijn!
    De nieuwe standaard verplicht niet tot ondersteuning tot versie 1.1, de fabrikant mag dit zelf kiezen maw de fabrikant bepaalt of je oude 1.1 apparaten nog kunnen gebruikt worden.
    Verwacht wordt echter dat de 1.1 niet vlug zal verdwijnen, omdat sommige apparaten nog meer dan genoeg hebben aan de aangeboden snelheid van 1.1 (muizen & toetsenborden).
    USB 3.0 is een full-duplex verbinding, waardoor er tegelijkertijd data kan verzonden en ontvangen worden.

    Een andere nieuwigheid komt in de vorm van energiebeheer. Je zult de apparaten in verschillende energiebesparende modi kunnen plaatsen. Zo gaan ze bijvoorbeeld van hun eigen in slaapstand, maar ze gaan ook weer razendsnel eruit. Op deze manier kunnen harde schijven een stuk energiezuiniger werken.
    USB is tot op heden altijd een grote energieverbruiker geweest, wat vooral voor notebooks een groot nadeel is. Dat energieverbruik komt tot stand doordat het USB-protocol van het polled-model is.
    Dit wil zeggen dat de USB-host constant vraagt aan een USB-apparaat of er nog data is dat moet verplaatst worden. Dit probleem wordt nu anders verholpen; op het moment dat de host vraagt of er nog data moet verplaatst worden, kan deze een NAK (nee er is geen data voorhanden) geven en kan de host dit in zijn eigen cache opslaan. Het grote voordeel is dat de chipset met rust wordt gelaten en niet meer uit slaapstand moet komen om 'gewoon nee te zeggen'.
    Niet alleen positief nieuws over deze USB 3.0. Op het moment van de dataoverdracht zijn er in totaal 5 cycli nodig om de data daadwerkelijk over te dragen. Bij PCI zijn er dat twee! 5 cycli betekent dat de CPU en geheugen meer aangesproken moeten worden. Dit betekend 15W verbruik, wat op zich niet veel is, doch dient het meegeteld te worden in het totale verbruik.
    Sinds USB 2.0 kon er door de kabel stroom geleverd worden aan de apparaten. Dit was beperkt to 500mA, met USB 3.0 kan er tot 900mA geleverd worden. Hierdoor zullen meer apparaten geen extra stroombron meer van doen hebben.

    Waarschijnlijk zullen de eerste echte USB 3.0 poorten op de markt komen in de vorm van lossen PCI of PCI-E kaarten. Pas later zal het verwerkt worden in chipsets. Afwachten dus op de komst van ICH11 of ICH12...