Чем отличается USB 2.0 от USB 3.0

Развитие IT-технологий сегодня происходит наиболее стремительно, открывая новые возможности в различных сферах деятельности человека. С каждым годом информация обрабатывается всё быстрее, а её объёмы растут. Совершенствуется и стандарт USB, представленный миру в далёком 1996 году.

Интерфейс для подключения периферии к вычислительной технике после оптимизации и улучшений, в результате которых в 2000 году появилась вторая версия USB 2.0, получил широкое распространение по всему миру. Спустя ещё 8 лет появляется новое поколение USB 3.0. То, что более свежая версия лучше, известно каждому, а вот чем конкретно она отличается, знают не все, и дело не только в скорости. К тому же стали появляться форматы Gen1, Gen2 и маркировки SuperSpeed, что окончательно запутало пользователей. Разберёмся, в чём разница между используемыми сегодня версиями USB 2.0 и 3.0.

2 Обратная совместимость

3 Увеличение быстродействия

4 Технические особенности

5 Внешние различия

6 Цена устройств

7 Как правильно выбрать

USB и его версии

По мере развития стандарт Universal Serial Bus, что переводится как универсальная последовательная шина, менялся в плане скорости, мощности и других характеристик, что позволило подключаемым с использованием интерфейса устройствам быстрее работать и вывело технологию на совершенно иной уровень.

USB 2.0

Пришедший на смену первой версии в 2000-м, USB 2.0 быстро приобрёл популярность и, несмотря на появление более современных решений, является универсальным интерфейсом. От версии 1.1, первой вышедшей в массы, улучшенный стандарт отличается поддержкой режима High-Speed, максимальная регламентированная скорость составляет 480 Мбит/с или 60 мегабайт (здесь и далее речь о номинальных значениях, труднодостижимых в практических условиях), достигаемая поддерживающими устройствами, такими как видеокамеры, фотоаппараты, флешки и пр. Хотя на практике средняя скорость передачи информации составит около 20 мегабайт в секунду, в «нулевых» эта возможность была впечатляющей.

Стандарт второго поколения работает в трёх режимах:

Low-speed, 10-1500 Кбит/с (клавиатуры, мышки, джойстики, геймпады);
Full-speed, 0,5-12 Мбит/с (аудио- и видеоустройства);
High-speed, 25-480 Мбит/с (видеоустройства, устройства хранения данных).

USB 3.0

С появлением USB 3.0 (SuperSpeed) в 2008-м скорость передачи информации возросла до 5 Гбит/с, что значительно выше, чем обеспечиваемая предыдущим поколением, а сила тока с 500 мА (выдаваемая 2.0), увеличена до 900 мА. Так, от одного разъёма имеется возможность запитать большее число устройств, к тому же исчезла необходимость применения внешнего источника питания для энергозависимых устройств. Разъёмы и кабели USB 3.0 совместимы с USB 2.0, однако, когда требуется получить скорость, заявленную обновлённым стандартом, подключаемые устройства и кабель должны поддерживать третье поколение (спецификация сейчас используется во многих устройствах).

USB 3.1

USB 3.1 с заявленной скоростью до 10 Гбит/с, равной той, что достигается с использованием Ethernet кабеля, а также выходной мощностью до 100 Вт, представили в 2013 году. С её появлением произошли изменения в маркировках стандартов. Режим USB 3.0 со скоростными характеристиками до 5 Гбит/с стали классифицировать как USB 3.1 Gen 1 (SuperSpeed), в то время как USB 3.1 со скоростью до 10 Гбит/с – стал USB 3.1 Gen 2 (SuperSpeed+).

Кроме того, что пропускная способность, если сравнивать с 3.0, увеличилась вдвое, появился и новый разъём Type-C. Это симметричный универсальный разъём, позволяющий подключать кабель любой стороной к девайсу.

USB 3.2

В сентябре 2020 года вышла уже новая версия для работы с шнурами Type-C в двухлинейном режиме (каналы по 10 Гбит/с на каждое направление и общей скоростью 20 Гбит/с). Кроме удвоенной пропускной способности, важно обратить внимание ещё на один момент – поддерживается только разъём Type-C (тип разъёма Type-A остался не у дел в случае с данной версией).

И снова последняя ревизия ЮСБ внесла путаницу в результате изменений в системе маркировки, причём конструктивно стандарты не менялись, только названия. После ребрендинга (с февраля 2020 года) их наименования выглядят так:

SuperSpeed (USB2 Gen 1) со скоростью до 5 Гбит/с соответствует USB 3.1 Gen 1 (а ранее просто 3.0);
SuperSpeed+ (USB2 Gen 2) со скоростью до 10 Гбит/с соответствует USB 3.1 Gen 2;
SuperSpeed++ (USB 3.2 Gen 2х2) со скоростью до 20 Гбит/с (по двум линиям, каждая из которых соответствует USB 3.1 Gen 2).

USB 3.0

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.

Обратная совместимость

Девайсы USB 3.0 взаимно совместимы с устройствами, имеющими разъёмы второго поколения, при этом конструктивные отличия USB 2.0 и 3.0 (в вариации 2.0 используется 4 провода, а у 3.0 их 8), определяющие их характеристики, обуславливают ограничения по скорости. То есть, данные не будут передаваться быстрее посредством 3.0, чем заявлена скорость у предшествующего поколения интерфейсов. Если нужна скорость, заявленная новым стандартом, оба устройства и шнур должны поддерживать версию 3.0.

Обратную совместимость ЮСБ третьего поколения имеет со всеми ранними версиями, разъёмы типа Type-A подходят для устаревших, но ещё используемых портов 2.0, новые разъёмы типов Type-B, mini и micro в большинстве случаев не подойдут для старых портов.

Продолжая тенденции

Новые поколения электроники стремятся стать меньше предыдущих. Производители стремятся уменьшить размер за счёт всего, что только можно — аккумулятора, удобства и даже USB разъёма. Поэтому чтобы удовлетворить потребность индустрии в ещё более мелком стандарте, был создан Микро USB.

Новое поколение разъемов USB 3.1

В жертву миниатюрности была принесена жёсткость — теперь устройства могли потерять контакт с кабелем даже вследствие незначительного физического воздействия.

Но достоинство в виде небольших габаритов перевесило этот недостаток и на текущий момент почти все небольшие портативные устройства подключаются именно по средствам Micro USB 2.0 тип B.

Увеличение быстродействия

Главное, чем отличается USB 2.0 от USB 3.0, это показатель скорости передачи пакетов. Новый стандарт в режиме SuperSpeed (USB 3.1 Gen 1 или 3.2 Gen 1) демонстрирует скорость в до 5 Гбайт в секунду, так что временные затраты на переброску данных теперь сократились в 10 раз. Скорость USB 3.2 Gen 2 достигает до 10 Гбит в секунду и 3.2 Gen 2х2 (двухпоточный режим) – 20 Гбит в секунду при условии поддержки версии всеми сопрягаемыми устройствами, так что свежие версии впечатляют ещё больше.

Меньше, удобнее, лучше

USB 2.0 Type B мало кому нравился, поскольку был довольно габаритным, ввиду чего в небольших устройствах производителю его было неудобно располагать. Чтобы решить эту проблему был создан Micro USB 2.0 тип B.

Сравнение разъемов USB type B (папа и мама) и USB 3.1 type C-мама (новый вид)

Он обладает пятью контактами, приемлемым размером и достаточной прочностью — устройствам было тяжело потерять с ним соединение даже при физических воздействиях.

Технические особенности

Несмотря на совместимость USB 2.0 и 3.0, имеют место серьёзные отличия стандартов в техническом плане, а также разница в конструктивном исполнении. Возможность совместного использования достигнута за счёт расположения основных контактов на прежнем месте, при этом в новой версии имеется пять дополнительных контактов, обеспечивающих улучшение производительности устройства.

Увеличенный максимальный поток нового стандарта (до 900 мА) устраняет необходимость использования внешнего питания для энергозависимой периферии, для зарядки телефонов и прочих девайсов понадобится меньше времени для полного заряда, кроме того, может быть увеличено количество одновременно заряжающихся от одного порта девайсов.

Внешние различия

Теперь разберёмся, как отличить USB 2.0 от 3.0 по внешним признакам. Определить визуально их легко, поскольку они отличаются цветом пластиковой вставки с закреплёнными на ней контактами и длиной/толщиной провода.

Так, для идентификации разъёмов производителями принято использовать при изготовлении портов 2.0 чёрный или серый цвета, тогда как 3.0 определяет синий пластик, у некоторых брендов – красный.

Разница между ЮСБ 3.0 и 2.0 ещё и в кабеле. Максимальная его длина для 3.0 не может превышать трёх метров, а шнур 2.0 может быть до пяти метров в длину. При этом кабель раннего поколения содержит четыре линии (пара приёма/отправки данных, а также «+» и «0» питания), разъём А имеет четыре контакта. Третья версия предполагает ещё четыре линии связи – две витые пары и контакт сигнальной земли, что утолщает кабель, новые контакты разъёмов будут располагаться в отдельном контактном ряду.

Цена устройств

Стоимость накопителей зависит от разных факторов. Главным образом её определяет объём памяти устройств (в настоящее время можно встретить экземпляры, ёмкость которых исчисляется в терабайтах, и цена на них будет заоблачной), имеет значение также производитель, но не на последнем месте при формировании ценника и скорость передачи данных, обусловленная интерфейсом подключения. Если самую обычную флешку на 16 Гб с разъёмом 2.0 можно купить рублей за 200, то варианты с интерфейсом 3.0 или 3.1 уже будут стоить от 350–400 рублей и выше. При этом стоит учитывать и другие факторы, которые, помимо разницы, поколений влияют на цену.

Преимущества использования

Разъем USB (Universal Serial Bus) – технология по которой периферийное устройство подключается к ПК или Mac. ЮСБ-разъем – удобный способ проводного соединения гаджета с компьютером. Рассмотрим подробнее, что такое USB.

Преимущества использования последовательной универсальной шины.

Распространенность. В каждом ПК в среднем 2-4 таких входа, что позволяет за 1 раз подключать несколько устройств сразу. Такая распространенность наблюдается уже давно.
Простота в использовании. Пользователь не мучается с драйверами, никаких усилий прикладывать не приходится. Операционная система автоматически подключает необходимые драйверы для «видения» периферийного устройства. Юзеру достаточно подключить ЮСБ-кабель, остальное сделает компьютер.
Высокая пропускная способность. Это позволяет обмениваться файлами с хорошей скоростью. Не нужно ждать 2-3 часа, пока выбранный файл сохранится на компьютер. Подобная операция занимает от 5-10 секунд до 10 минут (в зависимости от размера документа). Точная скорость зависит от вида ЮСБ.
Зарядка. Помимо основных функций просмотра и передачи, доступна дополнительная — подзарядка. При подключении телефона к компьютеру через ЮСБ, устройство начинает автоматически заряжаться. Скорость получения энергии через компьютер меньше, чем скорость питания через зарядное устройство. Да и не всегда находится розетка под рукой.

Технология помогает пользователю связываться с компьютером за минимальное время. Удобно включить кабель в USB-выход и начать работу.

Как правильно выбрать

Новое поколение стандарта обеспечило устройствам значительный прирост скорости обработки информации, но при выборе устройства стоит обращать внимание не только на скоростные характеристики, лучше будет тщательно изучить характеристики перед покупкой.

Чтобы ощутить в полной мере все преимущества обновлённой спецификации, необходима поддержка всеми участвующими в соединении устройствами, иначе максимальная скорость при использовании интерфейсов разных поколений будет ограничена возможностями более раннего стандарта. Если же планируется подключение таких устройств, как, например, мышь или клавиатура, едва ли удастся почувствовать разницу.

Стоит ли приобретать устройства с разъёмами 3.0, переплачивая за них, хотя, по сути, не так уж и много – решать вам, поскольку важно учитывать и собственные нужды, есть ли необходимость в увеличении скорости и иных параметров или достаточно возможностей более ранней версии интерфейса. Стандарт 2.0 уже устарел, но его поддержка продолжается и будет продолжаться ещё не один год, так что использование USB-устройств второго поколения во многих случаях актуально. При этом, покупая флешку, не забываем, что версия 2.0 будет слабой для записи многочисленных мелких файлов.

Выводы

Сегодня мы рассмотрели различные виды USB разъемов и стандартов. Теперь вам известны все популярные типы USB разъемов. Надеюсь, что эта информация была полезной для вас. Если это так, то не поленитесь, пожалуйста, оценить эту статью ниже.

Источник: makeuseof.com