PCI USB контролер
Кілька разів на пошту мені приходили схожі запитання: "Розкажіть, будь ласка, про USB зовнішніх контролерах". Іноді читачі називають їх "3 usb адаптер", хоча це саме - "контролер".
Напевно, зробимо так: більше теорії ми дамо в першій частині цієї статті, а тестувати швидкість передачі PCI USB контролера і наводити конкретні цифри - будемо вже в другій її частині.
Отже, говорити ми сьогодні будемо про Usb 3 pci express контролері від фірми «Transcend», який я недавно встановив в свій, вже застарілий, домашній комп'ютер, щоб отримати можливість відчути всі переваги нового інтерфейсу USB 3.0.
Ось така Pci Express плата розширення:
Замовляв я її через Інтернет-магазин, а обійшлося мені це "чудо" всього в 15 доларів! Сам 3 USB адаптер виглядає ось так:
Спочатку давайте трохи поговоримо про теорії, а потім, як завжди, перейдемо до практичних тестів і вимірам. Сама абревіатура USB перекладається як Universal Serial Bus - «універсальна послідовна шина». Це - послідовний інтерфейс передачі даних для середньошвидкісних і низькошвидкісних периферійних пристроїв.
Звичайно, з сучасним ЮСБ 3 і його швидкістю 100 мегабайт в секунду важко назвати його навіть среднескоростным, але до вимірам реальної швидкості ми ще повернемося.
Поки давайте оглядово розглянемо специфікації і ревізії інтерфейсу, які існують на даний момент.
Специфікація USB 1 з'явилася в 1996-му році. Для неї передбачено два режими роботи і деякі інші характеристики:
Інтерфейс з подібними характеристиками зустрічається в старих комп'ютерах рівня 1 - 1.2 Гигарерца (у нас таких повно на роботі) :) І при підключенні до такого гнізда, наприклад, більш швидкісний флешки ми побачимо напис про те, що даний пристрій може працювати швидше.
Специфікація USB 2 побачила світ у квітні 2000-го року. Для її кінцевих пристроїв передбачено три режими роботи:
Наприклад, ось як виглядає в диспетчері пристроїв вкладка "харчування" для звичайної флешки:
Переконуємося в тому, що максимальна потужність порту USB 2.0 - 500 міліампер, а для самого флеш накопичувача виділено 200 мА.
А ось скріншот для моєї USB миші:
Бачимо, що цього пристрою дістається 100 мА.
На сусідній вкладці "додатково" ми можемо бачити смугу пропускання інтерфейсу і коефіцієнт її використання:
Хоча пікова пропускна здатність USB 2.0 складає 480 Мбіт/с (60 Мбайт/с), на практиці ми і близько не підійдемо до цього значення! В кращому випадку вийде добитися половини заявленої швидкості (60 Мбайт/с). Це, повторюся, - в кращому разі! Подібне неподобство, почасти пояснюється досить великими затримками самої шини USB між запитом на передачу даних і власне початком передачі.
На характеристики нової специфікації 3.0 ми зупинимося більш докладно, так як будемо розглядати наш Pci Usb контролер, який працює згідно з нею.
Ось, до речі, як виглядає встановлений контролер у моєму робочому комп'ютері:
Як видно з фото вище, я встановив ЮСБ контролер у вільний роз'єм Pci Express x16, який використовується для відеокарти. Чому так? Якщо Ви уважно подивитеся на коробку постачання нашого адаптера (перше фото даної статті), то помітите там напис "PCI Express 2.0". І якщо ми підключимо нашу плату usb 3 до роз'єму Pci Express x1, то можемо отримати обмеження в швидкості, накладене самим цим інтерфейсом (x1).
Тому, для чистоти експерименту, я встановив плату розширення саме так, як зображено на фото вище. До речі, зараз цей 3 usb адаптер встановлений у мене в домашньому комп'ютері в один з двох роз'ємів Pci Express x16, якими оснащена моя материнська плата. Об'єднання відеокарт я не використовую, тому перший графічний слот у мене займає відеокарта, а другий - даний контролер.
Важливо! Не забудьте підключити до контролера додаткове харчування (Sata або "molex") від Вашого блоку живлення.
Рухаємося далі! І зараз трохи поговоримо про роз'єми і кабелі підключення. Напевно багато хто знає, що сама специфікація USB 3.0 була остаточно сформована ще в 2008-му році. Інша справа, що до масового споживача ця технологія дійшла відносно недавно.
У специфікації USB 3.0 роз'єми і кабелі оновленого стандарту фізично і функціонально сумісні з попередньою версією 2.0. Для візуальної ідентифікації їх прийнято виготовляти з пластику синього кольору. Ось, приміром, як це може виглядати на нових материнських платах:
Червоним на фото позначені нові роз'єми підключення.
Хоча, колірна маркування не є обов'язковим. Якщо говорити про напрузі живлення USB шини, то воно також залишилося без змін ( 5 В).
До речі про роз'єми: у стандарті передбачено широке різноманітність їх типів і форм-факторів. Найпоширеніші представлені на фото нижче.
Фото - кликабельно:
Хотів би розповісти невеликий випадок зі своєї практики, щоб внести деяку різноманітність в наше оповідання. Пам'ятаю, як на роботі ми не могли встановити драйвера USB 3G модема на новому ноутбуці, купленому одному з директорів. Підключили, пристрій ніби як визначилося, встановлюємо драйвера (причому ті, які 100% працювали до цього) і отримуємо якісь незрозумілі помилки. Процес установки обривається!
Виявилося, що ми похапцем встромили наш модем в роз'єм синього кольору і поки ми не переставили його в гніздо старого стандарту (2.0) модем не заробив! Так що майте цей момент міцно на увазі: теорія теорією, а практика це - сила! :)
Тепер поговоримо про швидкостях. Специфікація USB 3.0 підвищує максимальну швидкість передачі даних до 5 Гбіт/с (гігабіт в секунду).
Примітка: Не плутайте мегабиты Мбіт/с і мегабайти Мбайт/с Для переведення однієї величини в іншу розділіть/помножте число «8». Наприклад: 100 мегабіт = 12,5 мегабайтам. На майбутнє можете скористатись ось цими двома програмами.
Версія 3.0 відрізняється не тільки більш високою швидкістю передачі інформації, але і збільшеною силою струму з 500 мА (міліампер) до 900 мА. Таким чином, від одного хаба можна підживлювати більшу кількість пристроїв. Або ж - позбавити самі ЮСБ пристрою від окремих блоків живлення. Не знаю чи так буде насправді, але в теорії - звучить добре :)
Як ми пам'ятаємо, швидкість передачі для інтерфейсу USB 3.0 становить 5 Гбіт/с (п'ять гігабіт в секунду) або 640 Мбайт/с (мегабайт в секунду). АЛЕ, це саме - швидкість інтерфейсу, а не фактичної передачі даних від чіпів флеш-пам'яті. На практиці - все набагато скромніше :) Пам'ятайте, подібні нюанси ми вже розбирали ось в цій статті, де стосувалися режимів роботи і швидкостей інтерфейсів SATA?
Для ілюстрації нашої думки скажімо, що компанія NEC в 2012-му році представила свій новий контролер USB 3.0, що забезпечує передачу 500 мегабайт даних за 4,4 секунди на швидкості «всього» 113,6 Мбайт/с.
Окремо хотілося б торкнутися питання кабелю подовжувача для ЮСБ 3. В нашому "селі", він коштує невиправдано дорого (1,5 метра кабелю мені обійшовся у вісім доларів) !
До речі, мій домашній кабель стандарту 3.0 - чорного кольору.
Максимально допустима його довжина в специфікації USB 3.0 не вказана, але рекомендується не більше 3-х метрів. Початковий проект такого кабелю, розроблений компанією Intel, передбачав використання оптичного волокна для передачі даних на швидкостях SuperSpeed. В остаточній версії нового стандарту замість оптоволокна, все ж, вирішили використовувати мідні дроти.
Наступне важливе відміну специфікації USB 3.0 від 2.0 полягає в тому, що стандартом передбачена двонаправлена передача даних за різними крученим парам. Таким чином, контактів в роз'ємах версії 3.0 стало більше. Відповідно, збільшилася і кількість проводів в самому USB кабелі.
У стандарті 2.0 одна кручена пара використовувалася для прийому/передачі даних, а інша - для живлення, тобто в роз'ємах USB 2.0 було чотири контакту, а сам кабель містив чотири дроти.
У специфікації USB 3.0 перша вита пара застосовується для передачі даних, друга - для прийому даних, третя - для живлення, а для сумісності з попереднім стандартом 2.0 передбачена четверта вита пара, за якою здійснюється прийом/передача даних в режимі USB 2.0 (Hi-Speed, (Full-Speed і Low-Speed).
Крім того, в обов'язковому порядку присутня ще одна «земля» (GND_DRAIN) у вигляді обплетення двох витих пар. Тому в кабелі USB 3.0 не чотири дроти (2.0), а вісім. А в самих синіх роз'ємах 3.0, як мінімум, дев'ять контактів (обплетення кручених пар підключаються до контакту GND_DRAIN).
Тепер давайте небагато поговоримо про підтримку "нового" інтерфейсу в операційних системах від Microsoft. Рідним (native) він є тільки для системи Windows 8. В ній є його підтримка за замовчуванням. Для ОС попередніх поколінь виробниками обладнання і Pci Usb контролерів розробляються спеціальні драйвери.
Це стало абсолютно чітко видно тоді, коли я спробував встановити з зовнішнього USB оптичного приводу на новий ноутбук Windows 7. Причому, я спеціально підключив пристрій до синього роз'єму USB 3. Я припускав, що система не зможе завантажитися, але, на мій подив, я побачив стартове вікно інсталяції Windows 7, але після натискання на кнопку "встановити", ОС повідомила що не може знайти драйвер і припинила установку.
Причому що цікаво, підключена до даного порту USB миша не працювала (на неї навіть не подавалося харчування). Не запрацювала вона і після того, як операційна система була встановлена. Харчування зайнялося тільки в результаті "ручного" установки драйвера для контролера USB 3.0 на материнській платі. Природно, що порти 2.0 працювали відразу ж за замовчуванням.
Що я хочу сказати подібними прикладами? Завжди тримайте в голові, що стоїть за тим чи іншим інтерфейсом або технологією? Контролер якого стандарту відповідає за той чи інший кінцевий роз'єм підключення?
Знайомий на тільки що встановленої Windows 7, бездумно тицяє в роз'єм синього кольору флешку і запитує: "Чому вона не працює?". - "Якого кольору гніздо?", - питаю. - "А яка різниця...?" І що тут відповіси? Ніякої, пробуй далі! :)
Запрошую Вас до наступної частини статті, присвяченій тестуванню.