USB 2.0: тихое наступление
Периферийные устройства с интерфейсом USB 2.0
On-The-Go — новое качество USB
15 ноября 2000 года было объявлено о начале программы сертификации высокоскоростных устройств, соответствующих спецификации USB 2.0. После этого события минул почти год, и уже можно говорить об определенных изменениях структуры рынка периферийных устройств, оборудованных интерфейсом USB.
ЧЧтобы лучше понять причины появления новой спецификации USB, вернемся немного назад, к моменту появления этого интерфейса. Ключевой задачей при разработке интерфейса USB стало создание нового, максимально простого и удобного интерфейса для подключения периферийных устройств. Благодаря возможности горячего подключения и полноценной реализации механизма plug-n-play, а также своей невысокой стоимости интерфейс USB стал достойной альтернативой устаревшим последовательному и параллельному интерфейсам, унаследованным еще от первых моделей персональных компьютеров. Кроме того, USB позволяет использовать одни и те же устройства на различных платформах — как на РС, так и на Мас. Однако при всех своих преимуществах USB 1.1 имеет и серьезный недостаток — невысокую пропускную способность, значительно ограничивающую возможности его использования в устройствах, критичных к данному параметру (например, во внешних накопителях на жестких дисках, в приводах CD-RW и DVD-RAM и т.п.).
Разработкой спецификации USB 2.0, окончательная редакция которой была утверждена в апреле прошлого года, занимался консорциум USB-IF (USB Implementers Forum), созданный по инициативе компаний Compaq, Hewlett-Packard, Intel, Lucent, Microsoft, NEC и Philips.
Преимущества USB 2.0
Основным отличием спецификации USB 2.0 от USB 1.1 является гораздо более высокая пропускная способность, возросшая в 40 раз и составляющая теперь 480 Мбит/с. При этом существующие разъемы и экранированные кабели, соответствующие спецификации USB 1.1, обеспечивают достижение максимальной скорости интерфейса новой версии без каких-либо модификаций. Передача информации по физическому интерфейсу USB 2.0 осуществляется кадрами длительностью 1 мс. Каждый кадр, в свою очередь, состоит из 8 микрокадров, что позволяет использовать в устройствах USB 2.0 буфер меньшего (по сравнению со спецификацией 1.1) объема даже при больших скоростях передачи данных. При подключении устройства к USB-концентратору происходит автоматическое согласование скорости передачи данных. Это дает возможность подключать устройства USB 1.1 к концентраторам USB 2.0 и наоборот; скорость передачи при этом в зависимости от типа устройства может быть ограничена до 12 или 1,5 Мбит/с. При этом разные порты концентратора могут работать на различных скоростях.
Расширены и функциональные возможности программного обеспечения, управляющего работой USB-устройств. Помимо всего прочего, имеется механизм автоматической оптимизации производительности. Так, обнаружив устройство с интерфейсом USB 2.0, подключенное к концентратору USB 1.1, система выведет на экран сообщение с предложением перекоммутировать цепочку устройств для достижения наибольшей производительности.
Крупнейшие производители электронных компонентов, в частности Philips и NEC, предлагают ряд специализированных чипов, представляющих собой готовые решения для создания различных устройств — контроллеров, концентраторов и пр., соответствующих спецификации USB 2.0.
Поскольку имеющиеся в данный момент у пользователей компьютеры (как настольные, так и мобильные) оборудованы, как правило, интерфейсом USB 1.1, то для полноценного использования высокоскоростных периферийных устройств необходимо устанавливать специальные интерфейсные карты. Эти карты выполняют функции двух устройств: хост-контроллера и USB-концентратора. При этом важно понимать, что суммарная пропускная способность всех портов концентратора не может превышать пропускную способность хост-контроллера. Например, если на карте установлен один хост-контроллер (а выпускаемые в настоящее время изделия построены в основном именно по такой схеме) и концентратор на 4 порта, то предельный трафик для каждого порта будет составлять не 480, а всего 120 Мбит/с.
Однако уже появляются интегрированные решения, позволяющие устранить данное ограничение. Так, в конце августа текущего года компания Cypress Semiconductor анонсировала чип Cypress TetraHub (CY7C65640), представляющий собой законченное решение для создания встроенных или внешних концентраторов USB 2.0. Кроме того, этот чип можно использовать на материнских платах для реализации интегрированного контроллера USB 2.0. TetraHub обеспечивает работу до 4 внешних устройств, подключенных к его портам, на любой из 3 скоростей (1,5, 12 и 480 Мбит/с). Благодаря новой архитектуре Tetra чип Cypress TetraHub позволяет производить независимую обработку сообщений каждого из 4 портов путем использования 4 отдельных трансляторов. Цена Cypress TetraHub при поставке партиями 10 тыс. штук составляет менее 7 долл.
В общем, процесс разработки и внедрения самых разнообразных устройств, соответствующих спецификации USB 2.0, уже идет полным ходом. Это пока мало заметно для большинства пользователей, что вполне объяснимо: массовое внедрение USB 2.0 начнется только после того, как этот интерфейс станет штатным на большинстве материнских плат (как сейчас USB 1.1). Определенные сдвиги в этом направлении уже есть: в частности, Intel объявила о намерении в будущем устанавливать на свои материнские платы интегрированные контроллеры USB 2.0.
А мы переходим к обзору уже имеющихся на рынке устройств.
 |
|
Интерфейсные карты USB 2.0
Начнем с настольных систем. Как правило, интерфейсные карты USB 2.0, предназначенные для установки в настольные компьютеры, представляют собой плату, устанавливаемую в слот PCI. Обычно на такой плате имеются как внешние (расположенные на заглушке), так и внутренние разъемы для подключения внешних устройств. В последнем случае разъем можно установить в любом подходящем месте корпуса компьютера, соединив его с платой при помощи гибкого шлейфа.
Известная благодаря своим SCSI-контроллерам компания Adaptec предлагает две платы серии USB2connect — 3100LP и 5100, предназначенные для установки в компьютеры платформ PC и Mac. Модель 3100LP имеет 3 внешних разъема и 1 внутренний, а 5100 — 5 внешних разъемов и 1 внутренний. В комплект поставки обеих плат входит 10-метровый кабель, обеспечивающий работу периферийных устройств на максимально возможной скорости (480 Мбит/с).
Плата GIC250U компании IOGEAR представляет собой хост-контроллер с 5-портовым концентратором USB 2.0. Разъемы четырех портов находятся непосредственно на заглушке платы, а пятый подсоединяется при помощи шлейфа к внутреннему разъему платы. Аналогичными характеристиками обладает и плата OrangeUSB 2.0 Hi-Speed PCI Board, выпускаемая компанией Orange Micro.
Для установки в мобильные компьютеры выпускаются интерфейсные карты USB 2.0 стандарта PCMCIA. Карта GPU202 производства IOGEAR представляет собой хост-контроллер и двухпортовый концентратор USB 2.0. Карта OrangeUSB 2.0 Hi-Speed CardBus, выпускаемая Orange Micro, оснащена уже 4-портовым концентратором и совместима с мобильными компьютерами платформ PC и Mac. Для обеспечения регламентированного спецификацией электропитания подключаемых устройств (500 мА на каждый порт) используется внешний блок питания, входящий в комплект поставки.
|
|
Внешние концентраторы USB 2.0
Если количество внешних устройств, подключаемых к компьютеру, превышает количество свободных портов, возникает необходимость в использовании внешних USB-концентраторов. Концентратор выполняет две функции: во-первых, осуществляет передачу потоков данных между подключенными устройствами и вышестоящим контроллером (или другим концентратором), а во-вторых, обеспечивает подключенные к нему устройства необходимым электропитанием.
В качестве наиболее типичного примера можно привести выпускаемый Orange Micro внешний концентратор OrangeUSB 2.0 Hi-Speed Hub. Он оснащен 4 портами для подключения различных устройств либо нижестоящих концентраторов и одним портом для подключения к контроллеру либо к вышестоящему концентратору. В комплект поставки OrangeUSB 2.0 Hi-Speed Hub входят блок питания и один USB-кабель. Аналогичные решения предлагают многие производители, например ATEN Technology, Belkin Components, Veriplus и др.
|
|
Периферийные устройства с интерфейсом USB 2.0
Теперь обратимся непосредственно к периферийным устройствам. Как и следовало ожидать, основную часть устройств, оснащенных интерфейсом USB 2.0, составляют внешние накопители большой емкости — как на жестких, так и на оптических дисках.
Одним из наиболее популярных в настоящее время решений для задач архивирования и переноса относительно больших объемов данных являются приводы CD-R/RW. Ранее выпускались (и выпускаются сейчас) модели, оснащенные интерфейсом USB 1.1. Однако реальная пропускная способность старой спецификации этого интерфейса не позволяла производить запись со скоростью более 4х, а современные приводы обеспечивают скоростные характеристики, более чем в 4 раза превышающие это значение. Использование интерфейса USB 2.0 позволяет снять указанное ограничение и в полной мере использовать возможности современных устройств CD-R/RW. Так, внешний привод CD-RW с лаконичным названием Que! производства компании QPS позволяет записывать диски CD-R и CD-RW на скоростях 16х и 10х соответственно, причем максимальная скорость считывания достигает 40х. Привод Que! можно подключать как к PC, так и к Мас. Подобные устройства уже выпустили такие известные производители, как Plextor (модель PX-S88TU/SW с характеристиками 8/8/24), Sony (модель CRX175M/A1, обеспечивающая поистине фантастические скорости — 24/10/40), Addonics и др.
В продаже имеются также внешние приводы DVD-RW и DVD-RAM, оснащенные интерфейсом USB 2.0. Компания QPS предлагает устройство Que! SuperDrive, позволяющее производить запись как дисков CD-R и CD-RW со скоростью 8х и 4х соответственно, так и 4,7-гигабайтных дисков DVD-R/RW со скоростью 2х. В качестве еще одного примера можно привести Panasonic LF-D311, созданный компанией Matsushita в сотрудничестве с ESBuy.com и позволяющий записывать и считывать диски DVD-RAM объемом 4,7 Гбайт.
Использование интерфейса USB 2.0 позволяет эффективно использовать внешние накопители на жестких дисках. Кроме того, среди представленных в продаже изделий есть как собственно жесткие диски во внешнем исполнении, так и специальные адаптеры (оснащенные блоком питания и интерфейсным модулем), в которые можно устанавливать стандартные винчестеры с интерфейсами ATA или SCSI.
Имеются также сведения о внедрении USB 2.0 и в устройствах ввода данных, в частности в сканерах. Корпорация Epson объявила о выпуске планшетного сканера Perfection 2450 PHOTO, оснащенного интерфейсами USB 2.0 и FireWire. Этот сканер оборудован слайд-модулем с эффективной площадью сканирования 4×9 дюймов (101×228 мм); величина оптического разрешения составляет 2400×4800 ppi. Начало поставок Epson Perfection 2450 PHOTO планируется в октябре текущего года, а предполагаемая розничная цена на территории США — 400 долл.
|
|
On-The-Go — новое качество USB
В отличие от FireWare, в спецификации которого изначально была заложена возможность организации одноранговой сети, USB такими возможностями пока не обладает (по крайней мере если применять стандартные средства). Конечно, было бы неверно утверждать, что это невозможно в принципе: в настоящий момент на рынке представлен целый ряд комплектов, включающих в себя специальный кабель с гальванической развязкой и «хитрое» программное обеспечение. Однако вследствие своей малочисленности стоят такие комплекты довольно дорого, и зачастую для соединения двух компьютеров пользователю экономически выгоднее приобрести два недорогих сетевых адаптера и соответствующий кабель, чем специализированный USB-комплект. Но это только вершина айсберга.
Как было бы здорово подсоединить непосредственно к цифровой камере портативный жесткий диск для архивирования содержимого флэш-карты или принтер для моментальной печати собственных фотографических шедевров! Либо соединить два портативных МР3-плейера для взаимовыгодного обмена свежими хитами. А подключить обычную компьютерную клавиатуру к ладошечному компьютеру или мобильному телефону для редактирования адресной книги — не об этом ли мечтают многие пользователи? К сожалению, такую возможность пока не обеспечивает и самый «хитрый» USB-кабель.
Но вскоре положение должно измениться в лучшую сторону, и произойдет это с принятием On-The-Go — официального дополнения к спецификации USB (причем как 1.1, так и 2.0). Вот наиболее важные улучшения, которые вносит On-The-Go:
- снятие ограничения на обязательное наличие хост-контроллера в цепи подключенных USB-устройств (иными словами, устранение необходимости «посредничества» компьютера при непосредственном взаимодействии двух периферийных устройств);
- стандартизация миниатюрных разъемов USB (Mini-A и Mini-B) для портативных и мобильных устройств;
- ограничение уровня энергопотребления для сохранения продолжительности работы устройств с автономным источником питания.
Оборудование, соответствующее спецификации On-The-Go, может выполнять функции как хост-контроллера, так и периферийного устройства. При этом не обязательно наличие полной совместимости со всеми выпускаемыми USB-устройствами: изготовители оборудования смогут самостоятельно определять список совместимых с конкретным изделием устройств (Targeted Peripheral List).
Разработкой USB On-The-Go в настоящее время в сотрудничестве с USB-IF занимается специальный комитет USB On-The-Go Committee, созданный по инициативе группы компаний (в частности, ACON, Cypress, Ericsson, Hewlett-Packard, InSilicon, Intel, MCCI, Microsoft, Motorola, NEC, Nokia, Onspec, OPTi, Palm, Philips, SoftConnex, Texas Instruments, TransDimension). Уже готова спецификация On-The-Go версии 0.9 (текст этого документа доступен на сайте http://www.usbonthego.com), а опубликование и принятие первой официальной версии USB On-The-Go 1.0 ожидается в конце этого года. Согласно прогнозам специалистов, первые продукты с поддержкой On-The-Go 1.0 могут появиться на рынке уже в начале следующего года.
КомпьютерПресс 10'2001
