Разъем usb 3.1. Типы USB: гид по различным стандартам. USB-C - это новый стандарт

На самом деле новый стандарт USB 3.1 и разъем Type-C должны унять безобразие и навести порядок. На все про все - один-единственный кабель: для передачи данных, аудио-, видеосигнала и подачи питания. Симметричный разъем Type-C - настоящее счастье для запутавшихся в проводах пользователей мобильных устройств. А стандарт USB 3.1 позволяет, например, воспроизводить видео с планшета на телевизоре в то время, пока мобильное устройство заряжается.

Уже только переход на новые спецификации готовит производителям дополнительные трудности, из-за чего продавцы и покупатели тотчас же приходят в уныние. Упрекнуть компании в отсутствии заинтересованности нельзя: после выхода на рынок MacBook Pro (2015) многие производители представили продукты с поддержкой нового стандарта USB 3.1 с разъемом Type-C, среди них такие устройства, как материнские платы, мониторы, внешние накопители и смартфоны. Так, разъемом USB Type-C оборудован LG G6, а еще HTC 10 и Samsung Galaxy S8, который подключается к док-станции через универсальный разъем, превращаясь в полноценный персональный компьютер. Но новая форма не всегда означает новые функции: так, Type-C в версии Huawei не поддерживает USB 3.1, а для быстрой зарядки вообще использует собственную технологию.

Старые устройства - помеха для новых стандартов

Многообразие разъемов
Многие USB-устройства, как и прежде, выпускаются с одним из старых разъемов. Type-C должен заменить их все

Технические прорывы всегда занимают очень много времени, если есть большой фонд старой техники. Клавиатуры, мыши, внешние диски, веб-камеры, цифровые фотоаппараты, USB-флешки – миллионы этих устройств по-прежнему требуют поддержки старых версий USB. Проблему можно было бы временно решить, используя универсальные переходники, но ведь все еще выпускаются совершенно новые устройства со старыми USB-портами.

А поскольку обычному USB-кабелю не так-то просто отличить хост от клиентского устройства, ему по сей день требуется целых два разных типа разъемов. Поэтому внешние жесткие диски часто выпускаются с разъемами Mini-A, а принтеры – c типичными четырехугольными разъемами Type-B. Рано или поздно USB Type-C должен заменить не только эти разъемы - при помощи кабеля можно было бы, например, без проблем подключить периферийные устройства к ПК. Более того, Type-C может отправить в небытие DisplayPort, HDMI и даже гнезда TRS.

Не путать: Type-C - это не USB 3.1

«Говорящие» логотипы
Логотипы должны отражать, какие функции обеспечивает разъем USB. К сожалению, их используют не все производители

Поскольку консорциум USB одновременно с разъемом Type-C утвердил две другие спецификации, часто возникает некоторая путаница в понятиях. Во-первых, мы имеем новый разъем Type-C с зеркальным расположением контактов 2×12, благодаря чему порт нечувствителен к ориентации штекера – а это значит, что о проблеме «как воткнуть штекер USB Type-A с первого раза» можно будет совсем скоро забыть.
Во-вторых, вместе с новым разъемом введен новый стандарт USB 3.1, повышающий потолок скорости передачи данных до 10 Гбит/с (брутто).

Далее, электропитание USB Power Delivery (USB-PD) представлено в новой, второй ревизии: она подразумевает ускорение зарядки подключенных устройств путем увеличения мощности (20 В, 5 А вместо прежних 5 В, 0,9 А). Другими словами, несмотря на то, что USB Type-C, USB 3.1 и USB Power Delivery часто отождествляются, они не являются равнозначными терминами или синонимами. Так, существует, например, интерфейс USB 2.0 в формате Type-C или порт USB 3.1 без поддержки быстрой зарядки Power Delivery.

Но это еще не все. Совсем снимать вину за беспорядок с консорциума нельзя, поскольку от использования обычной номенклатуры он ушел: с появлением USB 3.1 прекратил существование USB 3.0 в том смысле, что эта прежняя версия теперь классифицируется как USB 3.1 Gen 1, а нововведенная технология называется USB 3.1 Gen 2. Но множество кабелей и устройств USB продаются под названием USB 3.1 – без указаний, какое именно поколение имеется в виду.

Консорциум USB, правда, разработал систему логотипов для обозначения разъемов USB Type-C, чтобы можно было отличить, например, штекер Type-C с поддержкой USB 3.1 Gen 1 от штекера с поддержкой USB 3.1 Gen 2 или вообще старого USB 2.0, но для начала логотипы нужно внимательно изучить. Нередко приходится заглядывать в руководство, чтобы понять, какая версия используется – если, конечно, подробная документация доступна. Неудивительно, что многие производители продолжают использовать прежнее название USB 3.0.

Предельные величины USB-версий
С USB 3.1 Gen 2 скорость передачи данных повышается вдвое и увеличивается мощность тока для быстрой зарядки

Ко всему этому многообразию следует добавить интерфейс Thunderbolt 3, разрабатываемый в первую очередь Intel и Apple. Thunderbolt с третьей версии тоже использует разъем Type-C, но не совсем совместим с USB 3.1. С использованием активных кабелей Thunderbolt 3 пропускная способность достигает 40 Гбит/с (брутто) – в четыре раза больше, чем у USB 3.1. Это не только обеспечивает очень высокую скорость передачи данных, но и позволит передавать по DisplayPort несколько видеопотоков с контентом 4K и даже использовать внешние видеокарты. Сложные технологии требуют использования активной электроники в кабелях. USB-устройства можно подключать к порту Thunderbolt 3, но ни в коем случае не наоборот.

Трудный выбор кабелей

Неразбериха не останавливается одними стандартами и версиями. Если раньше можно было ограничить выбор одним USB-кабелем с нужными типами разъемов, с USB 3.1 и Type-C это будет не так-то просто. Здесь, как и в случае со стандартами и версиями, в настоящее время образовался огромный недостаток информации: далеко не все кабели Type-C умеют передавать данные, видео и подавать питание. Во многих случаях для пользователей непонятно, поддерживает ли кабель Type-C быструю зарядку Power Delivery или альтернативный режим для передачи видео, потому что логотипов и маркировки, как правило, попросту нет.

Премиумные материнские платы
В настоящее время USB 3.1 Gen 2 поддерживают только отдельные материнские платы премиум сегмента. Среди них - Asus Rampage V 10, оснащенная двумя портами Type-A и двумя Type-C, стоит она около 38 500 рублей

Зачастую невозможно определить, поддерживает ли кабель USB 3.1 или всего лишь USB 2.0. На сайте Amazon очень часто встречаются отзывы от расстроенных клиентов, которые после покупки обнаружили, что приобретенный кабель не поддерживает технологию быстрой зарядки их смартфонов. Из тяжелого положения совсем не помогает выйти даже обозначение некоторыми производителями, например, Aukey, кабеля USB 3.1 Gen 1 с концами Type-C и Type-A как «кабель с Type-C на USB 3.0» – это в корне неверно.

Если вы решили обзавестись устройством с разъемом Type-C, непременно убедитесь в том, что в комплекте поставки есть кабель – только в таком случае все требования наверняка будут удовлетворены. Поставщик оборудования для компьютерной техники Hama, например, предлагает несколько кабелей Type-C с подробными характеристиками, но цены начинаются от 1000 рублей. Еще дороже обойдется покупка кабеля Thunderbolt 3 – нужно будет выложить около 2000 рублей. Зато тут предусмотрены все функции. Если эта цена слишком высока, то волей-неволей придется порыться в описаниях продуктов и отзывах клиентов о них в поисках нужного кабеля.

USB-C: симметричный штекер

Передача данных, питание и диалог между устройствами - каждый из 24 пинов штекера Type-C выполняет отдельную функцию. Легко заметить, что их расположение симметрично.

Дисплеи, ноутбуки и адаптеры

Для передачи видео в одном из альтернативных режимов (DisplayPort или HDMI), то есть, например, с ноутбука на монитор, тоже следует обратить внимание на технические требования. В настоящее время на рынке есть несколько мониторов с разъемом USB Type-C от LG, Eizo, Acer и HP (например, Envy 27, около 40 000 рублей). Для вывода видео практически повсеместно используется стандарт DisplayPort, который и вправду работает вполне надежно. Но если говорить о быстрой зарядке, которая предъявляет особые требования блоку питания монитора, то тут у покупателей во многих случаях возникают вопросы.

Видео в альтернативном режиме
Передачу видео на монитор разъем USB-C, например, как у LG 27UD88 (около 38 000 рублей), как правило, обеспечивает надежно, но быстрая зарядка Power Delivery ему дается не всегда

Впрочем, подача питания с монитора на ноутбук не всегда обязательна. Портативный 15-дюймовый монитор Asus MB169C+ (около 15 000 рублей) получает питающее напряжение от ноутбука через полноценно используемый разъем Type-C.
Так или иначе, в настоящее время чаще случается так, что ноутбук с разъемом USB Type-C подключается к монитору через порт HDMI или DisplayPort. В таких случаях требуется переходник, преобразующий видеосигнал и передающий его на монитор с использованием нужного стандарта. Такие аксессуары можно купить примерно от 1000 рублей. По сравнению с другими кабелями выбирать переходники довольно просто, потому что их задача заключается только в преобразовании видеосигнала без учета других особенностей USB 3.1.

Для тех, кто интересуется ноутбуком или планшетом с разъемом Type-C, выбор в настоящее время ограничен, но зато замечателен. Кроме MacBook (12 дюймов) есть гибриды Acer Aspire Switch 10 V (около 25 000 рублей) и Asus T100HA (около 18 000 рублей). А юный хромбук Google Pixel оснащен целыми двумя портами Type-C (правда, только стандарта USB 3.1 Gen 1), но в России он пока не поступал в официальную продажу.

Старая документация
Несмотря на то, что Acer Aspire Switch 10 V снабжен только одним портом Type-C, в руководстве указаны старые типы USB-разъемов

Наверное, вряд ли какой-нибудь пользователь осмелится разом перевести все свои периферийные устройства на Type-C, поэтому большинству владельцев ноутбуков для начала потребуется адаптер USB 3.1 для передачи данных и видеосигнала по кабелю USB Type-A, HDMI или DisplayPort. Цены на рекомендуемые гибкие модели начинаются от 2500 рублей, как, например, на Icy Box IB-DK4031. Club 3D SenseVision стоит дороже – около 6500 рублей – зато он включает HDMI, DVI, USB 3.0 Type-A, 4 разъема USB 2.0, быструю зарядку USB, а также гнезда для подключения микрофона и наушников.

Менее богат в настоящий момент выбор для десктопов: традиционно производители материнских плат внедряют новые стандарты в премиум-модели. Единственная материнская плата с четырьмя портами USB 3.1 Gen 2 (по два Type-A и Type-C) – это Asus Rampage V 10, которая стоит около 38 500 рублей. По крайней мере, указание на быструю передачу 10 Гбит/с находится в том числе на панели интерфейсных разъемов. Одним из вариантов USB 3.1 из нижней ценовой категории десктопов является MSI X99A SLI (LGA 2011-3) с одним портом Type-A и одним Type-C примерно за 15 000 рублей.

Универсальный адаптер

Переход на компьютеры с разъемом Type-C потребует для периферии наличия переходника с различными типами портов.

> Club 3D SenseVision (около 6500 рублей)
Адаптер относительно дорогой, но оснащен большим количеством портов, среди которых - HDMI, DVI, гнезда для микрофона и наушников, а также четыре порта USB 2.0 и разъем для быстрой зарядки (USB 3.1 Gen 1)

> Icy Box IB-DK4031 (около 2500 рублей)
Более простой вариант адаптера с разъемом Type-A (USB 3.1 Gen 1), HDMI,
а также разъемом Type-C с Power Delivery для быстрой зарядки внешних устройств.

Преимущества внешней памяти благодаря USB 3.1

Быстрая память
USB 3.1 Gen 2 обеспечивает многим внешним твердотельным накопителям, например, Freecom mSSD MAXX, значительный рывок в скорости

От высоких скоростей передачи данных по USB 3.1 Gen 2 выигрывают, конечно же, сетевые хранилища с конфигурацией RAID и внешние накопители, в первую очередь флеш-память – твердотельные накопители и USB-флешки. Но для последних в настоящее время доступность USB 3.1 Gen 2 сводится к нулю. Предлагаемые флешки SanDisk, Kingston и Corsair, позиционируемые как USB 3.1, передают данные со скоростью не более 5 Гбит/с, то есть относятся к первому поколению. Тем не менее, для большей части флешек сейчас этого должно хватить.

Что же касается внешних твердотельных накопителей, то тут производители Freecom (mSSD MAXX, около 8000 рублей) и Adata (SE730, около 9500 рублей) предлагают диски с USB 3.1 уже второго поколения. Первые практические тестирования показывают, что высокоскоростной интерфейс действительно обеспечивает ощутимо более высокие скорости передачи данных. Terramaster предлагает корпус для сетевого хранилища D2-310 с двумя отсеками (около 10 000 рублей) с поддержкой USB 3.1 Gen 2, на котором высокоскоростные диски SATA в RAID-массиве тоже должны произвести хорошее впечатление.

Музыка по USB-C
Счет гнезду для наушников на смартфоне открыт: в скором времени в стандартной комплектации появится переходник Type-C на TRS

Следует отдельно отметить, что производители памяти лучше всех остальных справляются с задачей указывать версии и стандарты и реже всего бросают своих клиентов на полпути. Остальные же производители должны в срочном порядке дополнить документацию и должным образом реализовывать стандарты.

Переход с одного поколения технологий на другое всегда был длительным и часто запутанным процессом, но со времен VHS и Betamax такой сумятицы, как сейчас, еще не было. Когда-нибудь конфигурация USB 3.1 / Type-C и вправду упростит всем жизнь - особенно пользователям, ну а пока предстоит преодолеть немало трудностей.

ФОТО: CHIP Studios; Freecom; Stouch; Club 3D; Raidsonic; Acer; LG; Asus; Sabrina Raschpichler

Новый стандарт USB Type-C до сих пор недостаточно широко развит на рынке, однако производители постепенно принимают свежую технологию. В смартфоностроении USB-C уже можно назвать новым трендом, потому что это не только усовершенствованный разъем для зарядки, но и средство для отказа от традиционного 3,5-миллиметрового порта для наушников. Сегодня мы более детально поговорим о USB Type-C, и данная статья расскажет вам, что это такое.

Сегодня практически все электронные устройства оснащаются разъемом USB. От настольных компьютеров до смартфонов и разнообразных накопителей с ноутбуками. USB является повсеместным стандартом, когда дело доходит до подключения периферии или передачи данных между устройствами. Последнее крупное обновление USB вышло в 2013 году с выходом USB 3.1, сопровождающегося релизом нового разъема Type-C. Как видите, с тех пор прошло уже почти 4 года, а Type-C так и не прижился.

В настоящее время на рынке можно по пальцам пересчитать устройства, использующие технологию USB Type-C. Среди компьютеров это последние ноутбуки от Apple, от Google, линейка от Samsung и еще несколько гибридных устройств. Среди смартфонов - в основном флагманы уходящего года: , и .

Так почему USB Type-C лучше, чем предшественники? Давайте выясним.

Что такое USB Type-C

USB Type-C - это новый и в настоящее время активно развивающийся отраслевой стандарт передачи данных для компьютеров и мобильных устройств. Главным и самым значительным нововведением Type-C является измененный разъем - универсальный, симметричный, способный работать любой стороной. Разъем USB-C был придуман USB Implementers Forum - группой компаний, которая разработала и сертифицировала новый стандарт USB. В нее также входят крупнейшие технологические компании, а именно Apple, Samsung, Dell, HP, Intel и Microsoft. К слову, это важно знать, ведь поэтому USB Type-C был легко принят большинством производителей ПК.

USB-C - это новый стандарт

В первую очередь нужно знать, что USB Type-C является новым стандартом для индустрии. Точно так же, как когда-то ими были USB 1.1, USB 2.0, USB 3.0 или самый последний USB 3.1. Только предыдущие поколения USB больше были сосредоточены на увеличении скорости передачи данных и различных других улучшениях, тогда как Type-C с физической точки зрения меняет конструкцию разъема аналогично модификациям технологии - MicroUSB и MiniUSB. Однако, решающее различие в данном случае заключается в том, что, в отличие от MicroUSB и MiniUSB, Type-C направлен на замену абсолютно всех стандартов, причем с обеих сторон (пример USB-MicroUSB).

Основные характеристики:

• 24 сигнальных вывода
• Поддержка USB 3.1
• Альтернативный режим для реализации сторонних интерфейсов
• Скорость до 10 Гбит/с
• Передача энергии до 100 Вт
• Габариты: 8,34х2,56 мм

USB Type-C и USB 3.1

Одним из возможных вопросов незнающих о USB Type-C может быть нечто подобное: какое отношение USB 3.1 имеет к USB Type-C? Дело в том, что USB 3.1 является основным протоколом передачи данных для Type-C. Скорость версии 3.1 составляет 10 Гбит в секунду - в теории это в 2 раза быстрее, чем USB 3.0. Еще USB 3.1 может быть представлен в оригинальном формате разъема - такой порт называется USB 3.1 Type-A. Но сегодня гораздо проще встретить USB 3.1 с универсальным разъемом нового типа Type-C.

Версии USB

Чтобы лучше понять, почему Type-C станет заменой традиционным версиям USB, в первую очередь необходимо понимать разницу между ними. Существуют различные версии USB, а также даже разные коннекторы - например, Type-A и Type-B.

Версии USB относятся к общему стандарту, но их различие состоит в максимальной скорости передачи данных и мощности работы. Конечно, есть и многие другие факторы.

USB 1.1
Хотя USB 1.0 технически является первой версией USB, она не смогла полноценно выйти на рынок. Вместо нее была выпущена новая версия USB 1.1 - как раз она стала первым стандартом, к которому мы все привыкли. USB 1.1 может передавать данные на скорости 12 Мбит в секунду и максимально потребляет 100 мА тока.

USB 2.0
Вторая версия USB была представлена в апреле 2000 года. Она обеспечила стандарт значительным приростом в максимальной скорости передачи данных - до 480 Мбит в секунду. Также USB 2.0 стал мощнее, потребляя 1,8А на 2,5В.

USB 3.0
Выход USB 3.0 принес с собой не только ожидаемые улучшения в скорости передачи данных и мощности, но и новые типы разъемов. Более того, USB 3.0 даже получил свой цвет - новую версию стандарта обозначили синим, чтобы доблестно отличать его от старых поколений USB. USB 3.0 может работать со скоростью до 5 Гбит в секунду, беря для своего функционирования 5В на 1,8А. Кстати, эту версию представили в ноябре 2008 года.

USB 3.1
Новейшая и самая лучшая версия USB была выпущена в июле 2013 года, хотя до сих пор она не используется повсеместно. USB 3.1 может обеспечить пользователей пропускной способностью до 10 Гбит в секунду с максимальным потреблением энергии в 5В/1А, либо опционально 5А/12В (60 Вт) или 20В (100 Вт).

Type-A
Type-A является классическим интерфейсом USB. Короткий и прямоугольный штепсель стал оригинальным дизайном для USB и по сей день остается стандартным разъемом для использования в конце хоста USB-кабеля. Есть также некоторые вариации Type-A - Mini Type-A и Micro Type-A, но они никогда не были широко принятыми общественностью в связи со сложнохарактерным гнездом. В настоящее время обе эти вариации Type-A признаны устаревшими.

Type-B
Если Type-A стал одной стороной привычного для нас USB-кабеля, то Type-B является другой. Оригинальный Type-B - это высокий разъем со скошенными верхними углами. Обычно встречается на принтерах, хотя сам по себе является расширением стандарта USB 3.0 для введения новых возможностей соединения. Классические MiniUSB и MicroUSB тоже есть в версии Type-B, наряду с абсолютно неуклюжим MicroUSB 3.0, в котором используются дополнительные штекеры.

Type-C
Таким образом, спустя Type-A и Type-B мы подошли, очевидно, к новейшему Type-C. Версии Type-A и Type-B должны были работать совместно друг с другом посредством обратной совместимости, однако прибытие Type-C полностью разрушило эти планы, поскольку USB-C предполагает полную замену устаревших технологий USB-соединения. Также Type-C был разработан специальным образом, чтобы дополнительные варианты типа Mini или Micro не понадобилось выпускать вообще. Это, опять же, связано с намерениями заменить все нынешние разъемы на USB Type-C.

Главной особенностью стандарта Type-C является универсальность или симметричность разъема. USB-C можно использовать обеими сторонами подобно технологии Apple Lightning - больше никаких специальных сторон для соединения, которые к тому же еще и в темноте сложно найти. Также версия Type-C основана на USB 3.1, что означает поддержку всех преимуществ последней версии, включая высочайшую скорость.

USB-C по-прежнему является обратно совместимым с существующими вариантами USB, но для такого сценария использования, конечно, понадобятся адаптеры.

Недостатки USB Type-C

Проблемы у нового стандарта USB Type-C, естественно, тоже имеются. Одним из главных и самых серьезных опасений последней версии технологии называют физическую конструкцию разъема - она очень хрупкая ввиду симметричного дизайна. Apple, несмотря на такую же универсальность своего Lightning, использует прочный металлический штекер, который является гораздо более устойчивым к внешним воздействиям.

Еще более актуальной и вызывающей значительное беспокойство проблемой USB Type-C является нерегулируемая работа коннектора, что привело к ряду опасных поступающих в продажу аксессуаров. Некоторые из таких аксессуаров за счет использования неподдерживаемых уровней напряжения способны «поджарить» подключенное устройство. Например, так было с великолепным на старте флагманом , который впоследствии начал сперва воспламеняться, а потом и вовсе взрываться в руках, брюках, машинах и квартирах своих владельцев.

Данная проблема привела к очевидному и единственному решению - массовому запрету на производство и продажу неоригинальных аксессуаров с поддержкой USB Type-C. Так, если аксессуар не будет соответствовать стандартным спецификациям USB Implementers Forum Inc., то продукт не будет допущен к продаже. Также для проверки рабочего состояния и подлинности различных сторонних аксессуаров компания USB-IF представила защищенное 128-битным шифрованием ПО, которое позволит устройствам с данным разъемом осуществлять автоматическую проверку подключенного устройства или аксессуара с USB-C.

Минусы:

• Конструкция. Дизайн USB Type-C хорош, но пострадала конструкция - она довольно хрупкая. Apple в своем Lightning использует цельнометаллический штекер, когда в Type-C используется овальная форма с размещением сигнальных выводов в центральной части.
• Работа коннектора. Если позволить USB Type-C работать с неподдерживаемыми уровнями напряжения, то, вероятнее всего, кабель и/или устройство подвергнется возгоранию.
• Совместимость. USB Type-C - это инновации в мире USB, но новейшее поколение оставляет в прошлом старые устройства, поскольку не поддерживает работу с ними.
• Переходники. Для полноценной работы с USB Type-C на старых устройствах придется докупать переходники. Это дополнительная трата денег.

Преимущества USB Type-C

Несмотря на все вышенаписанное, USB Type-C можно уверенно назвать шагом вперед для индустрии. Установка данного разъема позволит производителям делать более тонкие компьютеры и мобильные устройства с меньшим количеством портов, высочайшей скоростью передачи данных и в наушники. В будущем, если USB Type-C выбьется в массы, разъему удастся заменить не только порт 3,5 мм для наушников, но и HDMI - интерфейс, используемый для передачи видео. Так USB Type-C заменит привычные сегодня разъемы и станет универсальным стандартом в любой ситуации.

Плюсы:

• Симметричность. USB Type-C позволяет забыть о ситуациях, когда приходится вспоминать, с какой стороны вставлять кабель в разъем. Также отныне можно не бояться не найти нужную сторону USB в темноте.
• Компактность. Габариты USB Type-C составляют 8,4х2,6 мм - это позволяет производителям делать компьютеры и мобильные устройства значительно тоньше.
• Универсальность. Благодаря интеграции единого разъема станет возможной зарядка одним кабелем как ноутбука, так и планшета или смартфона.

Последние изменения и улучшения технологии USB расширяют выбор интерфейсов для пользователей. Вначале форум по внедрению USB (USB Implementers Forum) переименовал интерфейс USB 3.0 в USB 3.1 Gen 1. При этом технические характеристики интерфейса остались прежними. Затем форум представил USB 3.1 Gen 2 и новый тип физического разъема, который получил название — USB Type C. Мы решили пролить свет на ситуацию вокруг этих стандартов и разъемов.

Технология USB 3.1

В настоящее время технология USB 3.1 Gen 1 (бывш. USB 3.0) поддерживается как стандарт новейшими операционными системами MacOS, Linux и Windows. Интерфейс обеспечивает максимальную теоретическую пропускную способность 5 Гбит/с и актуальную до 3,4 Гбит/с и до 900 мА тока для устройств. В отличие от USB 2.0 версия 3.1 работает в полнодуплексном режиме, другими словами, возможна одновременная отправка и прием данных.

USB 3.1 Gen 2 предлагает пользователям пропускную способность вдвое больше, чем Gen 1: 10 Гбит/с. USB 3.1 Gen 2 не является стандартом для Intel или AMD, но может поддерживаться сторонними драйверами и контроллерами. И хотя Gen 2 получил небольшие изменения протокола, он поддерживает обратную совместимость с Gen 1.

Сфера применения USB 3.1

Итак, технология USB 3.1 предоставляет пользователю значительно увеличенную производительность по сравнению с USB 2.0. При использовании съёмных накопителей будет обеспечена более быстрая передача данных: больших видеофайлов и изображений. USB 3.1 обеспечит поддержку высоких разрешений и частоты кадров для камер, используемых в системах машинного зрения на производственных линиях. Соответственно, и PTZ камеры, используемые как в системах видеонаблюдения, так и в системах видеоконференцсвязи без использования аппаратного кодека, могут поддерживать разрешение 1080p60 и выше. Несомненно, это улучшает качество и уменьшает стоимость систем для видеоконференций, а также позволяет пользователям подключать свои собственные устройства к Skype и WebEx.

Схема расположения выводов USB 3.1

Как и USB 3.0, USB 3.1 получил дополнительные контакты для поддержки SuperSpeed. Контакты D+ и D- остались прежними, включая (power) и (ground). Для обслуживания шины SuperSpeed были добавлены две дополнительные витые пары, которые и обеспечивают двунаправленную передачу данных SuperSpeed: StdA_SSRX+ and StdA_SSRX- (прием) и SSTX+ and StdA_SSTX (передача).

USB Type C

Новый тип физического разъема привносит значительные качественные изменения, которые выделяют его на фоне USB 3.1 Gen 1 и Gen 2. Type C поддерживает передачу данных со скоростью до 40 Гбит/с (альтернативный режим Thunderbolt 3) и тока с мощностью до 100 Ватт. Многие уже оценили форму разъема: его можно вставлять любой стороной. И коннектор, и соединитель получились довольно компактными и намного более прочными, чем альтернативы, например, micro USB. Кабели получили маркировку электронным чипом для правильного использования и предотвращения ситуаций, когда он не совместим или передаётся слишком большая мощность на устройство, которое ее не поддерживает. Type C обратно совместим с USB 2.0, 3.1 Gen 1 и 3.1 Gen 2.

Type C может как потреблять, так и обеспечивать питание. Один и тот же порт может использоваться как для подключения флеш накопителя, так и для зарядки ноутбука. Кроме этого, зарядка от Type C таких устройств, как смартфоны и планшеты, происходит быстрее.

Альтернативные режимы

USB Type C может работать в так называемых альтернативных режимах, которые позволяют передавать через разъем и кабели не только USB данные. При этом задействуются другие физические протоколы, и с каждым из них обеспечивается передача тока с мощностью до 100 Ватт.

• Альтернативный режим DisplayPort – поддержка передачи видео с разрешением до 4Kp60 4:4:4 с версией DisplayPort 1.3. Одновременная передача USB 3.1 Gen 2 и USB 2.0.
• Альтернативный режим Mobil High-Definition Link (MHL) — поддержка передачи видео с разрешением до 4Kp60 (1 линия) или до 8Kp60 (4 линии) с использованием MHL 1.0, поддержка USB 2.0 и 3.1 в зависимости от конфигурации.
• Альтернативный режим Thunderbolt 3 – поддержка до двух дисплеев с разрешением до 4Kp60, передача PCIe 3.0, DisplayPort, USB 2.0 и 3.1, в зависимости от конфигурации.
• Альтернативный режим HDMI – поддержка спецификации HDMI 1.4b (4Kp30, 4Kp60 4:2:0), без поддержки одновременной передачи USB 3.1 в любой конфигурации.

Тенденции вокруг USB-C

Особенности и преимущества USB Type C, безусловно, отразятся на увеличении присутствия разъема в мобильных устройствах и ноутбуках. Среди устройств с данным типом разъема ожидаются флеш накопители, различные док-станции, мониторы и адаптеры для устаревших интерфейсов. К 2019 году ожидается поставка до двух миллиардов самых разных устройств.

Раньше, когда принятая у Intel стратегия «тик-так» не давала сбоев, а AMD старалась не сдавать своих позиций на рынке настольных процессоров, весна традиционно оказывалась периодом обновления не только для всей живой природы, но и для десктопных платформ. Совершенно неудивительно, что в этих условиях демонстрация новых продуктов на весенних отраслевых выставках прочно вошла в привычку у производителей материнских плат. Но в этом году давняя традиция грозила срывом: никаких новых наборов системной логики в ближайшее время не ожидается, и, казалось бы, производителям плат этой весной должно быть нечем порадовать своих поклонников. Однако прошедшая на прошлой неделе выставка CeBIT показала, что разработчики всё-таки нашли выход из положения, и этим выходом стал новый интерфейс USB 3.1.

Хотя никаких новых процессорных разъемов и чипсетов в ближайшей перспективе не ожидается, многие производители плат решили дополнить имеющуюся у них линейку продукции новыми моделями с поддержкой портов USB 3.1. Реализация таких портов не требует серьёзных инженерных затрат, зато позволяет увеличить привлекательность материнских плат путём расширения функциональности и добавления совместимости с внешними устройствами нового поколения. К настоящему моменту платы с новыми портами уже появились в ассортименте компаний ASUS, ASRock и MSI, и, очевидно, остальные производители плат присоединятся к «клубу USB 3.1» в самое ближайшее время.

А раз так, то самое время посмотреть, что же может дать новый интерфейс с практической точки зрения. Пока устройств с поддержкой USB 3.1 в продаже нет, но компания ASUS предоставила в наше распоряжение комплект оборудования, включающий не только пару плат с поддержкой USB 3.1, но и внешний USB 3.1-накопитель. Используя всю эту совокупность устройств, мы получили возможность провести подробное тестирование нового интерфейса.

⇡ Стандарт USB 3.1: что нового

Введённый в обиход ещё в 2009 году стандарт USB 3.0 (также известный как SuperSpeed USB) десятикратно повысил скорость передачи данных по сравнению с USB 2.0 (Hi-Speed USB) и получил теоретическую пропускную способность на уровне 5 Гбит/с. Тогда казалось, что такого впечатляющего прироста скорости должно хватить очень надолго. Но увеличение объёмов передаваемых данных и не думало замедляться, поэтому дальнейшее развитие интерфейса на этом не остановилось, и теперь ему на смену приходит новая версия - USB 3.1 (получившая маркетинговое название SuperSpeed+ USB). Она способна обеспечить очередное, теперь уже двукратное, увеличение полосы пропускания - до 10 Гбит/с. С практической точки зрения это означает, что вместо современных USB 3.0-устройств, реальная скорость передачи данных от которых составляет в лучшем случае 400-450 Мбайт/с, теперь смогут получить распространение их последователи с интерфейсом USB 3.1, которые будут способны отдавать и получать данные как минимум вдвое быстрее.

Теоретическая пропускная способность
Кодирование			8/10-бит
Теоретическая скорость передачи данных	1,2 Мбайт/с	48 Мбайт/с	625 Мбайт/с	1250 Мбайт/с

Двукратное расширение полосы пропускания - не единственное преимущество нового стандарта USB 3.1. В дополнение к этому USB 3.1 использует и более эффективное кодирование данных, позаимствованное из протокола PCI Express 3.0. Если USB 3.0 предполагал кодирование по схеме 8/10-бит (к каждым восьми битам полезных данных добавляется два бита контрольной суммы), то USB 3.1 переходит на более совершенную схему кодирования 128/132 бит с исправлением ошибок. Иными словами, в то время как предыдущая версия протокола расходовала 20 % своей полосы пропускания на передачу служебной информации, теперь накладные расходы снижаются до менее чем 4 %. Причём новый алгоритм расчёта контрольных сумм позволяет исправлять однобитовые искажения в 128-битном пакете без необходимости его повторной передачи. В результате интерфейс USB 3.1 на практике способен обеспечивать полезную пропускную способность, превосходящую скорость USB 3.0 даже более чем вдвое. Путём простого арифметического подсчёта несложно получить, что скорость передачи полезных данных по USB 3.1 может достигать величин более 1,2 Гбайт/с. Однако это - лишь теория, и из этого числа необходимо вычесть издержки драйвера, добавки, возникающие при формировании пакетов, неэффективность микропрограммного обеспечения и прочее. А значит, в итоге мы вполне можем ожидать практического максимума скорости где-то в районе 1 Гбайт/с, что выразится в уменьшении времени передачи больших объёмов данных по сравнению с USB 3.0 примерно в 2,4-2,5 раза.

В новый стандарт заложены и другие усовершенствования, уже не касающиеся скорости. Например, электрическая реализация портов при использовании особых разъёмов и специальной схемы подключения предполагает их способность отдавать до 100 Вт мощности. Это значит, что порты USB 3.1 в некоторых случаях будет допустимо использовать не только для питания переносных устройств хранения данных и для зарядки смартфонов и планшетов, но и даже для подпитки энергией, например, полноценных ноутбуков. В дополнение к этому выполненные в соответствии с новым стандартом USB-кабели получили поддержку специального «альтернативного режима», который позволяет передавать аудио и видео по протоколу DisplayPort.

Немалым достоинством стандарта USB 3.1 выступает его обратная совместимость. Это значит, что порты USB 3.1 способны работать в режимах USB 1.x, 2.0 и 3.0. То есть как старые устройства можно подключать к новым портам, так и новые устройства без каких-либо ограничений смогут работать в старых системах.

Впрочем, всё-таки существует один нюанс, который может несколько ограничить совместимость устройств и портов USB 3.1 . Дело в том, что новая версия стандарта вводит в употребление ещё один тип разъёма - так называемый USB тип C. Это значит, что появляется дополнительный, независимый вариант портов, который не имеет механической совместимости ни с какими другими разъёмами.

Но даже несмотря на это, разъёмы USB типа C имеют сразу несколько преимуществ по сравнению с остальными реализациями. Самое главное — их можно беспрепятственно переворачивать на 180 градусов: они не имеют верха и низа и их стороны равноправны. Таким образом, вероятность правильно воткнуть штекер в порт увеличивается вдвое - это всегда можно будет сделать с первого раза. Кроме того, новый коннектор имеет сравнительно скромные габариты - он немного похож своими размерами на micro-USB тип B, обычно используемый в смартфонах, а значит, внедрение портов USB типа C может стать повсеместной тенденцией и со временем они станут негласным стандартом для портов USB, которыми будут оснащаться любые устройства.

⇡ USB 3.1 в исполнении ASUS

Компания ASUS смогла начать внедрение USB 3.1 на своих материнских платах одной из первых. Это неудивительно, так как наибольших успехов в разработке необходимых контроллеров достигла компания ASMedia, состоящая с ASUS в тесных партнёрских отношениях. В результате сегодня ASUS может предложить сразу два различающихся варианта реализации портов USB 3.1 - непосредственно на плате или через дочернюю PCIe-карту. Полный список моделей материнских плат, в которых появилась поддержка новых портов, выглядит следующим образом:

• Rampage V Extreme/U3.1;
• X99-Deluxe/U3.1;
• X99-Pro/USB3.1;
• X99-A/USB3.1;
• X99-E WS/USB3.1;
• Z97-Deluxe/USB3.1;
• Z97-Pro(Wi-Fi ac)/USB3.1;
• Z97-A/USB3.1;
• Z97-E/USB3.1;
• Z97-K/USB3.1;
• Sabertooth Z97 Mark 1/USB3.1;
• B85M-G Plus/USB3.1;
• B85-Plus/USB3.1.

Те платы, которые имеют в своём названии маркировку USB3.1, оборудуются двумя портами USB 3.1, выведенными на заднюю панель. Модели же с суффиксом U3.1 комплектуются дополнительной PCIe x2-картой с двумя такими портами.

Обратите внимание, в приведённом списке фигурируют лишь платы для процессоров Intel, и в нём почти нет плат серии ROG. Однако это не значит, что у приверженцев таких решений нет шансов заполучить в свою систему новомодные порты USB. Попутно ASUS готова предложить и отдельную PCIe x2-карту расширения с двумя портами USB 3.1, которую можно будет приобрести независимо от материнской платы.

Нам же на тестирование достались две материнские платы: ASUS X99-A/USB3.1 и ASUS Z97-A/USB3.1.

Хотя они и имеют между собой коренные различия, так как поддерживают процессоры разного класса (LGA2011-3 и LGA1150), принципы реализации USB 3.1 на этих платах оказались совершенно одинаковыми. Обновлённые версии материнских плат почти полностью повторяют дизайн предшественниц — ASUS X99-A и ASUS Z97-A , — а изменения кроются лишь в появлении на них дополнительного чипа ASMedia ASM1142, который представляет собой двухпортовый контроллер USB 3.1, подключаемый либо к одной линии PCIe 3.0, либо к двум линиям PCIe 2.0. На обеих платах реализован второй вариант, то есть контроллер USB 3.1 в реализации ASUS использует чипсетные линии PCI Express, разделяемые с одним из имеющихся на плате слотов PCI Express 2.0 через мультиплексор. А это значит, что выбран далеко не самый быстрый вариант: на контроллер, реализующий два порта USB 3.1 с максимальной пропускной способностью 1,25 Гбайт/с, приходит шина с реальной полосой пропускания менее 1 Гбайт/с, да ещё и не напрямую, а через промежуточные узлы. Впрочем, на данный момент этого должно хватать: скоростные возможности USB 3.1 по современным меркам явно избыточны.

Сами порты USB 3.1 выведены на платах ASUS на заднюю панель в виде традиционных разъёмов типа A. Для их визуального выделения используется видоизменённая цветовая схема: в то время как порты USB 3.0 имеют сердцевину синего цвета, у USB 3.1 она бирюзовая.

Таким образом, нетрудно заметить, что на ASUS X99-A/USB3.1 порты USB 3.1 заняли место пары портов USB 3.0, которые на прошлой версии этой платы были реализованы дополнительным контроллером ASMedia, а на Z97-A/USB3.1 разъёмы USB 3.1 заменили пару чипсетных портов USB 2.0. В части же остальных характеристик между X99-A и Z97-A и их преемницами X99-A/USB3.1 и Z97-A/USB3.1 никаких различий нет.

Как видите, ASUS пока воздержалась от добавления на свои платы нового USB-разъёма типа C. И это касается не только рассматриваемой пары материнок, но и всей линейки USB 3.1-продуктов. Инженеры решили, что на данном этапе для пользователей важнее совместимость. Устройства, использующие интерфейс USB 3.1, только-только начинают свой жизненный путь, а порты USB 3.1 типа A, которые устанавливаются на платы, без каких-либо ограничений работают со всем старым USB 1.x/2.0/3.0-оборудованием по стандартным кабелям.

Учитывая отсутствие на рынке внешних устройств с новым интерфейсом, компания ASUS предоставила нам не только платы, но и инженерный образец собственного внешнего USB 3.1-контейнера. Однако это - не пример перспективного продукта, а лишь экспериментальный образец, который никогда не будет воспроизводиться серийно.

Устройство собрано во внешнем корпусе для 2,5-дюймовых накопителей Lian Li EX-M2. При этом внутри контейнера находится не обычный SSD, а плата, объединяющая два mSATA-накопителя в RAID-массив. Основывается она на контроллере ASMedia ASM1352R, как раз предназначенном для подключения к интерфейсу USB 3.1 одного или нескольких SATA-накопителей. Поскольку данный чип представляет собой вполне стандартное и общедоступное решение, можно ожидать, что агрегаты, подобные нашему экспериментальному тестовому устройству ASUS, через некоторое время смогут предложить другие производители, традиционно занимающиеся компьютерной периферией.

В варианте же, предоставленном ASUS, в RAID-массив уровня 0 было объединено два mSATA-накопителя Samsung SSD 840 EVO ёмкостью по 250 Гбайт каждый. Благодаря этому полученный 500-гигабайтный массив обладает возможностью выдавать при последовательных операциях скорости, существенно превышающие пропускную способность интерфейса SATA 6 Гбит/с. В частности, по утверждению инженеров ASUS, предельные пиковые результаты устройства при подключении через интерфейс USB 3.1 могут достигать величины 860 Мбайт/с.

Внешний накопитель ASUS для своей работы требует подсоединения сразу двух USB-кабелей. Через старомодный разъём micro-B USB на него подаётся питание, а современный разъём типа C служит для передачи данных. Кроме того, по соседству с разъёмами располагается технологическая перемычка и три диагностических светодиода. Отметим, что одновременное использование для подключения контейнера к ПК сразу двух USB-разъёмов в данном случае избыточно, и серийные продукты наверняка смогут обходиться одним разъёмом, например типа C, на который допускается вешать электрическую нагрузку мощностью до 15 Вт.

⇡ Технология ASUS USB 3.1 Boost

Говоря о стандарте USB 3.1 и о росте скорости этого интерфейса, нельзя не упомянуть и о том, что инженеры компании ASUS проделали дополнительную работу и активировали в стандартном протоколе передачи данных некоторые по умолчанию отключенные оптимизации - режимы Turbo и UASP. Они были доступны на платах ASUS и для USB 3.0, но теперь их адаптировали для нового стандарта, что должно позволить достичь более высокой скорости передачи данных по интерфейсу USB. Конечно, максимальная теоретическая пропускная способность при этом не превышается, однако включение технологии USB 3.1 Boost использует возможности интерфейса более эффективно и дополнительно приближает реальные скорости к теоретическому максимуму.

В стандартном режиме передачи данных BOT (Bulk-only transport), который остался неизменным со времён первых версий USB и используется по умолчанию, информация и команды передаются через интерфейс последовательно, причём никакая параллельная обработка при этом не поддерживается, все команды обрабатываются по одной за раз. Очевидно, что при такой схеме производительность интерфейса оказывается напрямую связанной с размером транзакций. В частности, переход на более крупные пакеты снижает трафик, приходящийся на долю команд и служебной информации, и увеличивает скорость при последовательной передаче данных, то есть при обмене большими файлами. Однако у увеличения размера транзакций есть и обратная сторона: производительность при передаче мелких порций информации, размер которых меньше объёма транзакции, замедляется. Поэтому инженеры ASUS в своём режиме Turbo, суть которого заключается в оптимизации размеров транзакций BOT-протокола, применили комбинированный подход. В новой версии этого режима, которая была введена именно для USB 3.1, не просто увеличивается размер транзакций. Для того чтобы исключить возможные падения производительности, теперь добавлено ещё и кеширование, которое должно минимизировать случаи передачи небольших порций данных.

Более того, в дополнение к обновлённому Turbo-режиму инженеры ASUS добавили и включение нового протокола UASP (USB Attached SCSI Protocol), который появился в стандарте USB 3.0. Он предполагает использование наборов команд SCSI поверх USB-транспорта. Принципиальное отличие UASP заключается в его многопоточности и способности обрабатывать по несколько команд одновременно, что снижает время ожидания и поднимает скорость передачи за счёт увеличения полезной загрузки интерфейса. UASP предусматривает выделение четырёх независимых каналов, разделяющих обмен данными, командами и статусом по разным конвейерам. Фактически UASP добавляет многозадачность и возможность перестановки команд в очереди (аналог NCQ) для USB, однако для работы этого протокола требуется специальная поддержка как со стороны хоста, так и со стороны клиента. К сожалению, UASP поддерживали далеко не все устройства и контроллеры USB 3.0, однако с вводом в употребление стандарта USB 3.1 ситуация, вероятно, изменится к лучшему, и эффективность этого параллельного протокола смогут ощутить все пользователи без исключения.

На платах ASUS активация режимов UASP и Turbo выполняется через входящую в пакет AI Suite III специализированную утилиту ASUS USB 3.1 Boost.

Эта утилита проверяет совместимость портов и подключенных устройств и вносит необходимые настройки в параметры USB-драйвера.

Тайбэй, Тайвань, 16 февраля 2015 года – не так давно стандарт USB стал самым распространенным стандартом подключения к компьютеру периферийных устройств. Он успешно развивался и в наступившем году вырос до версии USB 3.1. Разумеется, вскоре этот разъем появится на новых платах всех производителей, но материнские платы ASRock серий X99 и Z97 предложат вам еще больше. Впервые в мире помимо обычных разъемов Type-A они оснащены также суперскоростными разъемами Type-C 10 Gb/s SuperSpeed+ USB 3.1 с поддержкой мобильных устройств нового поколения.

Привлекательность разъема SuperSpeed+ USB 3.1 состоит в удвоенной скорости передачи данных по сравнению с USB 3.0 – с 5 Gb/s до 10 Gb/s для новых устройств с поддержкой USB 3.1. Иными словами, передача файлов с внешних устройств ускорится в два раза, при этом у разъемов Type-A сохраняется обратная совместимость с устройствами USB 2.0 и 3.0.

USB 3.1 повышает скорость передачи данных с 5 Gb/s до 10 Gb/s!

Также стоит упомянуть о рождении нового интерфейса Type-C USB 3.1, через который в обозримом будущем, вероятно, будет реализована работа всех внешних устройств ввода-вывода. Совместимость с существующими разъемами Type-A не сохранится, но после стольких лет вставления наугад USB-проводов в системный блок из-за необходимости ориентации относительно разъема мы сможем вздохнуть с облегчением – двусторонние разъемы и коннекторы Type-C USB не имеют такого ограничения, что несомненно сделают нашу жизнь более удобной. В этот переходный период компания ASRock планирует поддерживать на своих материнских платах одновременно разъемы Type-A и Type-C USB 3.1. По своим размерам интерфейс Type-C будет меньше существующих, что является следствием уменьшения размера внешних устройств. Этот особо прочный разъем можно вставить и вытащить более десяти тысяч раз, и в отличие от тока 0.9 ампер на USB 3.0 интерфейс USB 3.1 дает ток 3 ампера для ускоренной зарядки устройств.

Одной из первых в мире плат, оснащенных разъемом Type-C USB 3.1, станет ASRock Z97 Extreme6/3.1. Как и ее предшественницы, плата будет оснащена аппаратными стандартами ASRock Super Alloy, разъемом PCIe Gen3 x4 Ultra M.2, поддержкой 4-CrossFireX, 4-SLI и звуком Purity Sound2. Помимо десятка бортовых портов 10 USB 3.0 и 5 портов USB 2.0, эта материнская плата также поддерживает установку карт расширения USB 3.1 с разъемами USB 3.1 Type-A и Type-C. Еще одной платой, усиленной по технологии Super Alloy с поддержкой USB 3.1 станет ASRock X99 Extreme6/3.1. Она поддерживает Ultra M.2, 3-CrossFireX/3-SLI и оснащена звуком Purity Sound2. Поддерживает карты расширения USB 3.1 с двумя разъемами USB 3.1 Type-A, имеет бортовой разъем USB 3.1 Type-C для устройств нового поколения, и множество обычных портов USB.