الهندسةهندسة الاتصالات

معيار السرعة الفائقة USB 3.0 and USB 3.1

اقرأ في هذا المقال
  • ما هو معيار USB 3.0؟
  • ما هو معيار USB 3.1؟
  • مزايا USB 3
  • أساسيات USB 3
  • منافذ التوصيل في USB 3

يتم اعتماد “USB” في العديد من التطبيقات التي تكون السرعة فيها مهمة، حيث تم إصدار “USB 3.0” في عام 2008م، ممّا يوفر سرعات إرسال بيانات تكون تقريباً “5 جيجابت في الثانية”، وكان يُطلق عليه أيضاً اسم “Superspeed”.

 

ما هو معيار USB 3.0؟

 

معيار USB 3.0: هو أحدث إصدار لمعيار “Universal Serial Bus” الذي تم إصداره في عام 2008م، حيث يوفر هذا المعيار الجديد معدلات نقل متزايدة تصل إلى “4.8 جيجابت في الثانية”، وزيادة الحد الأقصى لطاقة الناقل وإدارة محسّنة للطاقة وموصلات وكابلات جديدة تسهل سرعات نقل أعلى وإضافية قوة.

 

بدأ تنفيذ هذه التقنية في عام 2009م مبدئياً باستخدام محولات “USB 3.0 PCIe” و”ExpressCard” للسماح بتثبيت منافذ “3.0” الجديدة في أنظمة الكمبيوتر الحالية، كما أنّ المحاور سمحت بتوسيع إضافي “3.0”، حيث تقوم أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة بتنفيذ المعيار الجديد ببطء منذ عام 2010م.

 

  • “PCIe” هو اختصار لـ “Peripheral Component Interconnect Express”.

 

  • “USB” هي اختصار لـ “Universal Serial Bus”.

 

ما هو معيار USB 3.1؟

 

معيار USB 3.1: هو أحدث إصدار من معيار الناقل التسلسلي العالمي “USB” لتوصيل أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الإلكترونية، حيث إنّه قادر على نقل البيانات بسرعات تصل إلى “10 جيجابت في الثانية”، وبينما يمكنه استخدام نوع موصل “USB-C”، يمكنه أيضاً استخدام مجموعة متنوعة من أنواع الموصلات الأخرى لتحقيق سرعات نقل “USB 3.1″، حيث يجب أن يدعم اتصال مضيف “USB” والكابلات والجهاز “USB 3.1”.

 

لا تتطلب الملفات الأكبر حجماً بشكل أسرع فحسب، بل تستخدم أيضاً العديد من أجهزة الكمبيوتر المحمولة موصل “USB C” إلى جانب “USB 3” كواجهة رئيسية، حيث غالباً قد يكون هناك اتصالات “USB C” فقط للكمبيوتر المحمول، كما يتطلب ذلك استخدام الدونجل “dongles” لتوسيع الواجهة لكل شيء بدءاً من النسخ الاحتياطية الخارجية وشاشات العرض الكبيرة واتصال “Ethernet” للنطاق العريض “wideband”، ممّا يعني أنّ السرعات العالية لـ “USB 3” مطلوبة.

 

مزايا USB 3:

 

تتيح مواصفات” USB 3.0 Superspeed” و”+USB 3.1 Superspeed” معدلات أعلى بكثير لنقل البيانات، ممّا يتماشى مع متطلبات تنزيل الفيديو والعديد من التطبيقات الأخرى.

 

1- سرعة النقل “Transfer speed”:

 

يتيح كل من “USB 3.0″ و”USB 3.1” زيادات كبيرة في سرعة نقل البيانات مقارنة بالإصدارات السابقة، ممّا يمكّنهم من الحفاظ على أدائهم للتطبيقات التي تتطلب نقل مستويات أعلى من البيانات في غضون وقت معين، حيث تمت إضافة نوع نقل جديد يسمى “SuperSpeed”، وهذا ما يجعل معدلات نقل البيانات تصل إلى “5 جيجابت في الثانية” على “USB 3.0” و”10 جيجابت في الثانية على USB 3.1″، كما تشبه التقنيات المستخدمة في “SuperSpeed” ​​التقنيات المستخدمة في “PCI Express 2.0″ و”SATA”.

 

  • “SATA” هي اختصار لـ “Serial Advanced Technology Attachment”.

 

2- حالة الازدواج “Duplex status”:

 

“USB 1″ و”USB 2” لديهم فقط القدرة على إرسال نصف مزدوج أي الإرسال في اتجاه واحد في أي لحظة، حيث يتمتع كل من “USB 3.0″ و”USB 3.1” بالقدرة على الإرسال المتزامن في كلا الاتجاهين.

 

3- إدارة الطاقة “Power management”:

 

يتم دعم حالات إدارة الطاقة من “U0” إلى “U3”.

 

4- تحسينات استخدام الناقل “Bus utilization improvements”:

 

تم تحسين تشغيل الناقل من خلال إضافة ميزات جديدة.

 

5 دعم الوسائط المتناوبة “Support to rotating media”:

 

يتم تطوير البروتوكول المجمع “Bulk protocol” بميزة جديدة تسمى “Stream Protocol” التي توفر عدد كبير من الإرسال المنطقية داخل نقطة النهاية.

 

أساسيات USB 3:

 

إحدى المشكلات الرئيسية مع أي تطور في المعيار هي مسألة التوافق مع الإصدارات السابقة، حيث بالنسبة لمنافذ “USB 3.0″ و”USB 3.1″ تم اعتماد نهج هيكل الناقل المزدوج، ممّا يمكّن ذلك كلاً من USB” 2.0″، بما في ذلك السرعة الكاملة أو المنخفضة بالإضافة إلى “USB 3.0” وعمليات “SuperSpeed” ​​في نفس الوقت، كما تم تطوير “USB 3.0” الجديد لتمكين التوافق المتقدم، ونتيجةً لذلك من الممكن تشغيل منافذ “USB 2.0” مع أجهزة “USB 3.0” أو “USB 3.1”.

 

من حيث طبولوجيا الموصلات التي يمكن استخدامها فإنّها تبقى هذه كما هي، حيث يتكون هذا من طوبولوجيا نجمية متدرجة مع محور جذر عند المستوى “0”، وبعد ذلك يمكن أن توفر لوحات الوصل في المستويات الأدنى اتصالاً بالناقلة بالأجهزة، ومن أجل الحصول على سرعات عالية جداً، حيث يلزم وجود بعض الاختلافات في الواجهة، وهذا يؤدي إلى الحاجة إلى استخدام موصل مختلف.

 

كما إنّ الموصلات منسجمة على الرغم من أنّ الاتصالات الإضافية المطلوبة للأداء العالي لن يتم استخدامها عند التوصيل بمنفذ “USB 2.0” أو كابل أو جهاز، بالإضافة إلى الموصلات المختلفة المستخدمة في كابلات “USB 3.0” والأجهزة، يمكن تمييز الكابل عن نظرائهم “2.0” إمّا باللون الأزرق للمنافذ أو الأحرف الأولى من “SS” على المقابس، وغالباً ما يتم تمييز الأجهزة المزودة بإمكانية “USB 3.0” بالأحرف “SS” أيضاً.

 

الفرق بين “USB 3.1 Gen 1″ و”USB 3.1 Gen 2” هو فقط من حيث السرعة، حيث يدعم “USB 3.1 Gen1” سرعات تصل إلى “5 جيجابت في الثانية”، بينما يدعم “USB 3.1 Gen 2” سرعات تصل إلى “10 جيجابت في الثانية”، كما خطط “USB-IF” لاستخدام مجموعة من الأسماء المختلفة لـ “USB 3.1 Gen 1″ و”USB 3.1 Gen 2” لأغراض التسويق.

 

  • “SS” هي اختصار لـ “SuperSpeed”.

 

  • “USB-IF” هي اختصار لـ “USB Implementers Forum”.

 

منافذ التوصيل في USB 3:

 

تم منح موصلات “USB” جديدة لـ “USB 3.0″، حيث أنّ نوع “A” قدم قابس كابل “Micro-B” جديداً والذي يتكون من قابس كابل “USB 1.x/2.0 Micro-B” قياسي، مع قابس إضافي مكون من “5pin ” بجانبه وبهذه الطريقة يحافظ موصل “USB 3.0 Micro-B” على توافقه مع الإصدارات السابقة مع مقابس كابل “USB 1.x / 2.0 Micro-B”، ممّا يسمح للأجهزة المزودة بمنافذ “USB 3.0 Micro-B” بالعمل بسرعات “USB 2.0” على “USB 2.0 Micro-B” الكابلات.

 

أمّا بالنسبة بالتوصيلات الفعلية داخل موصلات “USB 3″، تبقى الوصلات الأصلية “D+ وD-” جنباً إلى جنب مع الطاقة، ولكن يتم استخدام برامج تشغيل ومستقبلات متوازنة من الزوج الملتوي الجديد لنقل البيانات SuperSpeed”، وهذه المسمى “StdA_SSRX +” و”StdA_SSRX-” لجانب الاستقبال و”StdA_SSTX +” و”StdA_SSTX-” لجانب الإرسال.

 

تتضمن مواصفات “USB 3.0” ميزات إدارة طاقة جديدة أكثر تعقيداً من ذي قبل، حيث يتضمن دعماً لمجموعة متنوعة من الحالات، حيث يدعم “USB 3” إدارة الطاقة على مستوى الارتباط والجهاز والوظيفة كما تم زيادة قدرة الناقلة إلى “900 مللي أمبير“، وهذه زيادة بنسبة “80%” عن “USB 2.0” الذي بلغ “500 مللي أمبير”.

 

إحدى المزايا الرئيسية في “USB 3.x” هي أنّ الاتصال مزدوج الاتجاه، على عكس “USB 2.0” الذي يستخدم نفس زوج الأسلاك للاتصال في كلا الاتجاهين، حيث لا يضاعف هذا إجمالي الإنتاجية فقط من خلال السماح لكلا الجانبين بإرسال البيانات في نفس الوقت، ولكنه يحسنها بشكل كبير عن طريق إزالة تأخيرات تحول الناقلة والآليات المطلوبة لمنع كلا الجانبين من الإرسال في نفس الوقت، كما أنّ جميع الحزم التي تصل إلى المنفذ مخصصة لهذا المنفذ، حتى في وجود محاور “USB 3.x” على طول الرابط.

المصدر
USB 3.0 & USB 3.1: SuperSpeedUSB 3.0 vs 3.1 - What's the difference?What is USB 3.1 and how does it differ from USB 3.0?What Is USB 3.0?USB 3.x vs. USB 2.0

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى