0. В чем разница между USB2.0 и USB3.0 Как отличить разъем usb 2.0 от 3.0

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

На вопрос о том, чем отличается USB 2.0 от USB 3.0 сразу ответим - скоростью. Причем, максимальной. Но все же, я думаю вам будет более интересно узнать о всех тонкостях, довольно нового стандарта для обмена данными между накопителями.

Чем отличается USB 2.0 от USB 3.0, помимо скорости?

USB — очень полезный инструмент. Скорее всего, даже если вы не знаете, что это точно или как это работает, вы, наверное, слышали об этом; и даже если вы этого не сделали, вы все равно, вероятно, использовали его, не осознавая этого.

Основная цель USB, которая обозначает универсальную последовательную шину (USB) — это связь. В основном, он используется для передачи информации, данных и подключения между устройствами. В 90-е годы, когда компьютерная технология действительно начала принимать участие в своем развитии и начала расти, количество устройств, которые были запущены и использовались нуждались в новом формате для быстрой и стабильной передачи данных между гаджетами.

Совместимость и лучшая универсальность

Эти устройства использовали различные, разностные формы проводов и портов для подключения к компьютеру. USB стал универсальным способом подключения и соединения устройств к компьютеру. Даже сейчас представьте себе различные устройства, подключенные к вашему компьютеру. Этот список прежде всего включает в себя мышь и клавиатуру, но может также включать камеру, принтер, вечный жесткий диск и т. Д. Если они подключены, то они используют USB. USB также используется для зарядки вашего телефона, а также для копирования и передачи данных с вашего телефона, внешнего жесткого диска и т. Д.

USB сегодня является одним из наиболее часто используемых протоколов связи. Он был первоначально выпущен в январе 1996 года и был разработан консорциумом Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Nortel. Идея заключалась в разработке универсального коммуникационного протокола для замены различных разъемов, используемых разными компаниями; и им это удалось. USB 2.0, улучшенная версия с более быстрой скоростью была выпущена в апреле 2000 года, а затем в ноябре 2008 года была установлена ​​USB 3.0.

Какая скорость у USB 3.0 и 2.0

Помимо того, что USB 2.0 является более старой версией 3.0 , основными отличиями между ними являются скорость. USB обеспечивает максимальную скорость 480 Мбит / с, а USB 3.0 обеспечивает скорость передачи данных до 4,8 Гбит / с. Это различие почти в 11 раз. Однако в действительности скорость каждого будет отличаться от типов используемых устройств. USB 2.0 и 3.0 также совместимы с обратной совместимостью, что означает, что вы можете подключить провод USB 2.0 в порту USB 3.0 или наоборот. Однако это также скажется на скорости передачи данных.

Увеличение скорости передачи данных связано с тем, что USB 3.0 имеет больше проводов; это позволяет ему переносить больше данных, следовательно, эффективно сокращая время, затрачиваемое на передачу всех данных. USB 2.0 имеет 4 внутренних провода в своем кабеле, а USB 3.0 — 9, что более чем в два раза.

Две версии USB также отличаются способом передачи данных. USB 2.0 использует полудуплексный метод для передачи данных. Это означает, что поток данных на USB 2.0 является однонаправленным, то есть можно либо отправить данные, либо получить данные; они не могут сделать то и другое. С другой стороны, поток данных на USB 3.0 является двунаправленным, так как он использует полнодуплексный метод для передачи данных. Это позволяет пользователю одновременно отправлять и получать данные.

Кстати, ранее мы говорили о том, . Перейти можно по ссылке выше.

Как отличить провод с USB 3.0 от 2.0?

Здесь USB окрашены в белый цвет

Продолжая развивать тему того, чем отличается USB 2.0 от USB 3.0 мы зацепим Другое различие между USB 2.0 и 3.0, а именно оно является визуальным. Порт USB 2.0 в основном черный или серый, порт USB 3.0 синий. Это в основном сделано так, что люди могут сказать разницу на первый взгляд, глядя на порт, который выглядит одинаково. Также сам порт USB 2.0 и 3.0 отличается. Порт USB 2.0 имеет 4 медных контакта, а порт USB 3.0 имеет 9 медных контактов в соответствии с его 9 проводами. Штыри расположены в двух разных строках, один с 4, а другой с 5.

Пример USB Type C

Следует также отметить, что оба USB 2.0 и 3.0 имеют разные порты: порты типа A, которые в основном предназначены для использования на компьютерах и больших устройствах; Порты типа B, которые являются мини и, следовательно, для использования в небольших устройствах, таких как цифровые камеры, MP3-плееры, старые смартфоны и т. Д. Однако большинство портов mini-B теперь заменены портами micro-USB. Это тот, который мы видим на большинстве смартфонов.

В 2014 году USB 3.1 был выпущен как обновление до USB 3.0. Он работает так же, как и USB 3.0, но улучшает скорость. Тем не менее, он не так широко распространено в использовании.

Тем не менее, последним увлечением является USB Type C, который, по-видимому, в конечном итоге станет более популярным, чем USB 3.0. Тип C имеет сменный порт, что означает, что оба конца одинаковы. Тем не менее, еще предстоит выяснить, достигнет ли он популярности и широко распространенного использования USB 2.0.

Выводы

Надеемся вы поняли, чем отличается USB 2.0 от USB 3.0 и какие новшества принесло обновление этого формата для пользователей.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Технология USB 3.0 появилась в 2008 году. В наше время все новые компьютеры или ноутбуки выпускаются с поддержкой USB 3.0. Но насколько выгоднее эта технология? Насколько быстрее? Можно ли заметить улучшение скорости при использовании носителей с поддержкой USB 3.0?

Устройства USB 3.0 обратно совместимы с портами USB 2.0 Они будут функционировать нормально, но только на максимальной для USB 2.0 скорости. Единственный недостаток в том, что они дороже. В этой статье мы рассмотрим, чем отличается usb 2.0 от usb 3.0. А также почему последняя технология намного лучше.

USB - это стандарт, и он определяет максимальную скорость передачи сигналов через порт. Стандарт USB 2.0 обеспечивает теоретическую максимальную скорость передачи сигналов на уровне 480 мегабит в секунду. В то время как USB 3.0 позволяет передавать данные со скоростью 5 гигабит в секунду. Теоретически USB 3.0 в десять раз быстрее, чем USB 2.0.

Если бы это было всё, то вопрос о модернизации можно было бы считать закрытым: кто бы не хотел, чтобы USB-накопитель работал в 10 раз быстрее, чем сейчас? Но не всё так просто. Стандарт только определяет максимальную скорость передачи данных. У различных устройств могут быть другие узкие места, например, для многих накопителей время передачи данных будет зависеть от скорости работы флеш-памяти.

Реальные показатели скорости

Теория - это хорошо, но давайте посмотрим, как в действительности работают флеш-накопители USB 3.0. Здесь всё будет очень сильно зависеть от накопителя. Мы взяли тест, выполненный tomshardware.com . Тест включает и USB 2.0-накопители, они в нижней части диаграммы. И мы можем видеть действительно интересный результат.

Накопители USB 2.0 способны выдавать скорость записи от 7,9 до 9,5 Мб/с, тогда как диски USB 3.0 от 11,9 Мб/с вплоть до 286,2 Мб/с. Мы видим, что наихудший USB 3.0-диск быстрее, чем все USB 2.0, но не намного. А лучший быстрее более чем в 28 раз.

Самые медленные накопители были самыми дешёвыми, в то время как более быстрые были дорогими. Самый быстрый носитель достигает такой скорости благодаря четырехканальной флеш-памяти, что требует от производителя определённых вложений.

Технические особенности

Несмотря на то, что стандарты USB 2.0 vs USB 3.0 совместимы между собой, они имеют некоторые отличия в строении. Для поддержки старых устройств USB 3.0 имеет всё те же четыре контакта. Одну пару для приёма и передачи данных, и вторую - для питания. Но тут начинается разница между USB 2.0 и 3.0. Для организации высокой скорости работы, быстрой зарядки и других преимуществ, было добавлено ещё четыре контакта, которые предназначены для работы с силой тока до 1 ампера.

Из-за этого было добавлено ещё две витых пары. Теперь сам шнур стал толще, а его максимальная длина от пяти метров сократилась до трёх. Благодаря увеличению силы тока теперь возможны быстрая зарядка смартфонов и подключение большего количества устройств к одному разъёму USB. Кроме того, для кабеля была добавлена защита от магнитных полей.

В чём разница USB 2.0 и USB 3.0 внешне? Во-первых, это количество контактов. Во-вторых, производители выпускают порты USB 3.0 синего или в некоторых случаях красного цвета. Поэтому определить, какой перед вами разъём, не составит труда.

Цена устройств

Цена - это по-прежнему очень важный фактор. Многие флеш-накопители USB 2.0 можно получить очень дёшево. Например, можно найти флешку на 8 Гб не более чем за $10, а на 4 Гб, даже за $5.

Чтобы увидеть значительный прирост скорости на USB 3.0, вам придётся потратить больше $40. Спросите себя, сколько вы готовы потратить и для чего будете использовать накопитель. Вам просто нужен небольшой, дешёвый инструмент для перемещения документов? Тогда USB 2.0 отлично подойдёт. С другой стороны, если скорость имеет большее значение, особенно для передачи увесистых файлов, вероятно, вам понадобится USB 3.0.

Выбор накопителя USB 3.0

USB 3.0 позволяет использовать более высокие скорости. Но перед тем, как купить нужное устройство, обратите внимание на другие параметры, которые будут иметь решающее значение, например, скорость работы флеш-памяти.

Если вы ищете хороший и быстрый USB-накопитель для передачи больших файлов, вам будет недостаточно пяти долларов. Нужно смотреть различные тесты и заранее определить, насколько быстро будет работать выбранный носитель той или иной марки. Это может сыграть важную роль при выборе USB 2.0 или USB 3.0.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели, чем отличается USB 2.0 от USB 3.0. Как видите, различий достаточно много, но везде есть свои нюансы. Теперь вы знаете, как отличить USB 2.0 от USB 3.0. Обратите внимание, что не все устройства будут работать быстрее только потому, что они используют USB 3.0.

Если у вас USB-клавиатура или мышь, то, естественно, вы не заметите никаких изменений скорости при переходе на USB 3.0. Конечно, рано или поздно все устройства перейдут на этот стандарт. В этом нет ничего плохого. Но и смысла платить больше за них сейчас тоже нет. Вы можете подключить USB 2.0 устройство к порту USB 3.0, ведь они полностью совместимы.

Большая часть периферических устройств к компьютеру подключается с помощью USB-порта. Однако многие даже не догадываются, что спецификаций портов существует несколько, а самые распространённые на текущий момент - USB 2.0 и 3.0. А есть ли между ними отличие? Можно ли флешку с портом USB 3.0 подключить к 2.0 и наоборот?

Основные отличия USB 2.0 от 3.0

USB - это последовательный интерфейс для подключения периферийных устройств (преимущественно на компьютере, но не только на нём).

Стандарт этого порта был принят в 1996 году. Самая его распространённая спецификация - USB 2.0 появилась в 2000 году, USB-версии 3.0 - в 2008 году.

Windows ввёл поддержку версии 3.0 только для Vista и Windows 7, Linux стал поддерживать USB 3.0 с версии 2.6.31

Ключевая особенность данного порта - это их полная совместимость. Устройство с USB 3-й версии можно подключить к USB 1.0. При этом оно будет полноценно работать, но с ограничениями спецификации USB. Например, если флеш-накопитель USB 3.0 подключить к USB 2.0, то максимальная скорость считывания данных будет ограничена пределами порта USB 2.0. Все остальные отличия между USB 2.0 и 3.0 указаны в таблице.

Таблица: сравнение параметров USB 2.0 и 3.0

Параметр	USB 2.0	USB 3.0
Скорость доступа к данным	480 Мбит/с (по спецификации, на практике - в 2 раза меньше)	5 Гбит/с (по спецификации, на практике - в 1,5–2 раза меньше)
Количество контактов	4	4 + 4 (последние 4 контакта задействуются только на совместимых устройствах)
Максимальная сила тока (не касается зарядных устройств, где задействуются не все контакты)	0,5 А	0,9 А
Максимальная длина провода для передачи данных (без повреждения данных)	5м	3м
Операционные системы, поддерживающие стандарт	Windows 2000, XP, Vista, 7, 8, 8.1, 10, MacOS, Linux	Windows Vista, 7, 8, 8.1, 10, MacOS, Linux (начиная с версии ядра 2.6.31).

Видео: совместимость интерфейсов USB разных версий

USB 3.0 - это своего рода модифицированная вариация USB 2.0 с более высокой скоростью обмена данными и немного большей силой тока. В любом случае порты абсолютно совместимы, так что устройства с USB-портом всегда подойдут друг к другу. Стоит ли переплачивать за USB 3.0? В большинстве случаев - нет. Это потребуется лишь при использовании сверхбыстрых внешних накопителей со скоростью доступа свыше 30–40 Мб/с (внешние жёсткие диски или SSD).

Обновлено: 31.05.2019 15:46:48

Эксперт: Давид Хоффман

Технический прогресс в отношении компьютеров проявляется особенно ярко. Едва ли не каждый год представляются новые технологии, интерфейсы, системы, чипы и прочие архитектуры. Это затрагивает и такие привычные вещи, как USB.

Так, например, начиная с 2017-2018 годов начал активно внедряться интерфейс USB Type-C. У него разъём симметричный, овальный, и вообще не совместимый с традиционными прямоугольными Type-A.

Но если Type-C от Type-A отличается кардинально, то различия между USB 2.0 и USB 3.0 не так очевидны. Разберёмся, в чём они заключаются и стоит ли переплачивать за компьютер или флешку с новым интерфейсом.

USB 2.0 – сравнительно старый стандарт. Технология была представлена в начале 2000 года и на тот момент предлагала настолько высокую скорость передачи данных, что получила «подзаголовок» High-Speed.

В частности, максимальная скорость передачи данных, регламентированная этим протоколом, составляет 480 мегабит (60 мегабайт) в секунду. Она достигается на устройствах с поддержкой Hi-Speed. Таковыми являются различные флешки, камеры, фотоаппараты и так далее.

Впрочем, скоростной параметр – теоретический. На практике средняя скорость передачи данных составляет около 20 мегабайт в секунду.

При разработке стандарта 2.0 создатели стремились обеспечить максимальную совместимость с устаревшими интерфейсами. Так, это по-прежнему четырёхконтактный разъём (5-контактный на устройствах с заземлением), по которому передаётся ток с напряжением 5 Вольт и силой 0.5 Ампер на компьютерах. Тем не менее, переработка контроллера шины позволила увеличить скорость передачи данных.

В целом, на настоящий момент стандарт 2.0 – всё ещё универсальный интерфейс, который даже поддерживаться будет как минимум несколько лет. Низкая цена на контроллеры, огромное количество совместимых устройств и проработанный механизм взаимодействия делают его подходящим для использования в домашних и офисных условиях.

Достоинства

Огромное количество совместимых устройств;

Поддержка старыми операционными системами;

Низкая нагрузка на блок питания или аккумулятор.

Недостатки

• Медленный.

Точнее, он сравнительно медленный. Поколение 3.0, конечно, превосходит его по пропускной способности, но фактическая скорость передачи данных зависит от производительности накопителя, типа файлов, файловой системы и множества сторонних параметров.

Интерфейс USB 3.0 был представлен в 2008 году и, что интересно, являлся не улучшением предыдущего поколения, а полной его переработкой. Изменения затронули даже конструкцию разъёма!

Так, в ревизиях Superspeed используется девять контактов: 2 основных сигнальных, 2 основных токовых, 2 дополнительных сигнальных, 2 дополнительных токовых и – опционально – «земля». Впрочем, основные расположены на тех же местах, что и у стандарта 2.0, благодаря чему достигается совместимость с предыдущими поколениями.

Также повысили силу тока, подающегося на разъём – теперь это 0.9 Ампера. Благодаря этому удалось достигнуть трёх показателей:

К одному коннектору на материнской плате можно подключить больше устройств по «древовидному» методу (то есть в «материнку» - клавиатуру с внешним USB-разъёмом, в клавиатуру – кардридер, а в него – флешку, например);

Некоторым устройствам больше не требуется внешнее питание для работы, весь необходимый ток он берут из интерфейса;

Подключённые к компьютеру мобильные девайсы заряжаются быстрее.

Но главное достоинство ревизии – увеличенная скорость передачи данных. У стандарта 3.0 она составляет до 5 гигабит (0.6 гигабайта) в секунду. Разумеется, это – теоретический показатель, на практике он ограничивается возможностями принимающего устройства.

Интерфейс поколения 3.0 открыл дорогу новым возможностям подключённых устройств. Так, в последующих его ревизиях можно найти:

Совмещение с DisplayPort для подключения экранов;

Поддержка Thunderbolt для максимально высокой скорости передачи данных (это необходимо, например, для работы внешних видеокарт);

Поддержка двухсторонней передачи тока (то есть выбирается ведущее устройство, которое заряжает ведомое – например, можно заряжать ноутбук от смартфона).

Этим развитие не ограничивается. В дальнейшем будут найдены и другие способы использования разъёмов с максимальной пользой.

Достоинства

Повышенная скорость передачи данных;

Повышенный ток для питания подключённых устройств;

Возможность оснащения разъёма дополнительными функциями;

Полная обратная совместимость с устаревшими интерфейсами семейства USB.

Недостатки

Дороговизна;

Повышенный разряд аккумулятора ноутбука.

Особенно сильно дороговизна стандарта USB 3.0 проявляется в ценовой политике флешек и подобных внешних носителей. Так, устройство, оснащённое 2.0, с ёмкостью 8 ГБ, сейчас можно купить за 3-5 долларов. А вот за флешку такого же объёма, но уже с 3.0, придётся заплатить 10-15 долларов.

Версии 3.1 и 3.2

Дальнейшее развитие интерфейса привело к тому, что разработчики столкнулись с аппаратными ограничениями. Оснастить разъём кучей коннекторов и при этом обеспечить совместимость с устаревшими итерациями не удалось. Тогда было принято решение переработать его.

Так и появился Type-C. Этот тип интерфейса оснащается 24 выводами, благодаря чему удалось добиться множества дополнительных фич. Во-первых, он симметричный, так что больше не требуется крутить флешку перед установкой. Во-вторых, он полностью поддерживает Power Delivery и может передавать до 20 Вольт тока. И наконец, максимальная сила тока в нём составляет 5 Ампер!

Правда, в рамки 3.0 эти дополнительные возможности не вписывались. Так появилось две ревизии – 3.1 и 3.2. В них удалось задействовать дополнительные каналы передачи данных, благодаря чему максимальная пропускная способность составила 10 гигабит (1.2 гигабайта) в секунду!

Но стоит отметить, что устройств, которые поддерживают настолько высокие скорости, пока нет. Обычно идёт ограничение по скорости накопителя или же тактовой частоте контроллера.

Сравнение

Итак, USB 2.0 и USB 3.0 различаются конструкционно и технологически. Теперь самое время сравнить их и выбрать что лучше!

Параметр
Предельная скорость передачи данных	60 мегабайт в секунду	600 мегабайт в секунду
Сила тока на разъёме
Совместимость со старыми операционными системами	От Windows XP и новее	От Windows 8 и новее. В Windows 7 до SP1 требует установки драйверов
Совместимость с устаревшими поколениями	Обратная	Обратная
Дополнительные функции		Возможность питания (Power-over-USB, USB Power Delivery), работы в интерфейсах Thunderbolt, DisplayPort
	Сравнительно низкая	Сравнительно высокая

USB 3.0 используется в основном для передачи данных и питания. Он необходим для быстрой работы подключённых флешек, смартфонов и других накопителей. Также в некоторых случаях по нему присоединяются внешние устройства вроде видеокарт, звуковых адаптеров и так далее.

USB 2.0 применяется в девайсах, которым не требуется высочайшая скорость. Его можно даже сейчас, в 2019 году, встретить в новейших клавиатурах, мышках, принтерах и сканерах. Низкая цена, хорошая совместимость и достаточная для большинства задач пропускная способность сохранят его актуальность на длительное время.