USB 2.0 - самый быстрый,
самый удобный и самый дешевый

Игорь Терехов
stvk@rambler.ru

Уже давно не видно компьютерщиков, с поросячьим визгом обнюхивающих "прибор" с интерфейсом USB. Все привыкли, что туда можно всунуть мышку, цифровую камеру, TV-тюнер и даже внешний CD-RW. Собственно, именно из-за своей универсальности интерфейс USB получил довольно мощный импульс для дальнейшего развития.

Примером этому могут служить производители материнских плат, которые уже не ограничиваются только двумя стандартными портами USB, выведенными на заднюю панель ATX-корпусов (например, Apple и Формоза рискнули "выкинуть" из компьютера все "старые" порты включая LPT, но зато их корпуса удивляют аж четырьмя портами USB). О степени популярности этого интерфейса можно судить уже лишь по тому, что любым современным монитором можно управлять по шине USB, а на некоторых даже можно встретить USB-хабы. Насчет оригинальности девайсов говорить вообще не приходится. Как вам, к примеру, USB-радио или USB-колонки?

Но мы не стоим на месте и уже можем праздновать появление на свет работающих чипсетов, поддерживающих новую версию порта, а также некоторых девайсов, на него ориентированных. Как вы уже тысячу раз догадались, речь идет о USB версии 2.0. В позапрошлом году Intel и группа сторонних разработчиков объявили о разработке интерфейса, по скорости в 10-20 раз превосходящего USB 1.1. Однако к осени на форуме разработчиков (Developer Forum Fall '99) Intel неожиданно заявила об увеличении скорости разрабатываемого интерфейса уже в 30-40 раз, по сравнению с все тем же USB 1.1. Речь, конечно же, шла о USB 2.0. Автором проекта создания USB 2.0 был Джейсон Зиллер, первая половина карьеры которого в компании Intel была потрачена на разработку микропроцессоров.

Позже Джейсон проводил разнообразные маркетинговые исследования, а в настоящее время он работает менеджером по технологиям и отвечает за USB 2.0. 

Итак, одним из главных преимуществ USB 2.0 является увеличение скорости передачи данных до 480 Мбит/с (у ныне популярного USB 1.1 предел скорости составляет 12 Мбит/с). Кстати, по этому показателю "отдыхает" даже IEEE 1394 (FireWire), максимальная скорость которого достигает всего лишь 400 Мбит/с. В свое время FireWire разрабатывался как стандарт, нацеленный на использование в системах, обрабатывающих графику или звук. Что же станется с ним, когда на рынок выйдет вторая версия USB? Казалось бы, риторический вопрос. 

Но нет. Хотя уже был проведен некий тест, при котором компьютер должен был скопировать 253 Мб MP3-файлов сначала через USB 2.0, а потом посредством IEEE 1394. Как и следовало ожидать, USB 2.0 стал "обгонять" IEEE 1394 по скорости передачи - 10,2 Мб/с и 8,7 Мб/с соответственно. Хотя, по идее, после этого судьба IEEE 1394 должна быть решена, USB 2.0 вряд ли сможет составить конкуренцию IEEE1394 по одной простой причине - они имеют разную систему соединения: USB - ведущий-ведомый, IEEE1394 - равный-равный. Соответственно, USB 2.0 не подойдет для управления бытовой техникой или графическими станциями, тем более что многие из них уже работают со стандартом IEEE 1394.

Естественно, разработчики USB думали не только о скорости, но и о нас, простых пользователях, сделав новый стандарт совместимым с его предшественником. Для того, чтобы он позволял подключать к себе "старое" USB-оборудование, был создан специальный хаб, который способен работать на трех скоростях: 480 Мбит/c, 12 Мбит/с и самой медленной - 1,5 Мбит/с. И все же, дело не только в повышении скорости работы USB-хабов. Дело в том, что USB-хабы спецификации 1.1 при передаче данных являются обыкновенными повторителями, обеспечивающими связь периферии с контроллером. То есть, пока одно устройство, работающее на скорости 1,5 Мбит/с, передает пакет данных, другое, более скоростное устройство, за это время может передать восемь пакетов данных, но ему приходится ждать окончания работы первого.

Распределением полосы пропускания занимается планировщик основного контроллера. Ради удешевления и упрощения создания первых USB-устройств в версии 1.1 разработчики пошли на эти жертвы, но ведь в новой спецификации необходимо поддерживать устройства с очень высокой скоростью передачи данных, которые зачастую не могут ждать, пока USB-мышь полчаса передает свои координаты компьютеру. Для того, чтобы такая гадость не происходила, USB-хабы нового поколения (версии 2.0, естественно) станут похожи на дорогие коммутируемые хабы. 

Когда к порту USB 2.0 подключено высокоскоростное устройство, то хаб работает в режиме повторителя, а передача данных занимает весь канал - до самого что ни на есть контроллера. А когда к порту USB 2.0 подключается низкоскоростное устройство, то общение с ним уже происходит на его скорости; поступившие данные запоминают ся в буфере, а далее маршируют уже на полной скорости, вклиниваясь в пакеты остальных высокоскоростных устройств. Естественно, всем старым девайсам такие сложности просто не видны, что и обеспечивает хорошую совместимость.

Странно, что компания Microsoft молчит о разработке каких-либо "заплаток" для операционных систем, будто бы вообще не ведает о наличии USB 2.0. Даже неграмотному бегемотику понятно, что USB 2.0 поддерживает стандарт PnP, и поэтому будет самостоятельно выбирать максимальную скорость, на которой работает устройство. Изначально скорость будет определяться по довольно примитивной схеме: если сопротивление между сигнальными линиями и питанием больше определенной величины, то скорость одна, если меньше - другая.

Определение возможности подключения на скорости 480 Мбит/с будет производиться с помощью низкоуровневого протокола идентификации, но предварительно система и девайсы обязаны наладить обмен данными на скорости 12 Мбит/с. Единственное, что требуется от операционной системы - это определить, какую скорость использовать, и как грамотно распределить ресурсы системы.

Однако, скажем, Windows NT - хороший пример того, как некоторые "операционки" не приспособлены к восприятию USB. USB (кроме пары определенных устройств со специализированными драйверами) не работает на NT, поэтому все компании, использующие NT, должны либо игнорировать все увеличивающееся число USB-устройств, либо бродить окольными путями, вроде установки Windows 98 в NT-сети исключительно для загрузки данных от цифровых камер.

Пользователи NT все еще посылают "во все дыры" электронную почту в надежде, что кто-то (неважно, кто) придумает волшебный драйвер, который способен возбудить USB-порты на их системах. Что касается Windows 98, то знаменитый "мастдай" хоть и оборудован поддержкой USB, но тоже не всегда адекватно реагирует на появление чего-то, по мнению системы, лишнего, и добивает доверчивого юзера постоянными перезагрузками. Кстати, Intel уже опубликовала спецификацию EHCI (Enhanced Host Controller Interface), предназначенную для разработчиков операционных систем, поддерживающих контроллеры USB 2.0 (разработчики, внимание!). 

Скорее всего, "операционкам" придется несладко - прокачивать по 60 Мб данных за секунду через порт, к которому в любой момент может быть присоединено или отсоединено что угодно, не так-то просто. Зато новые скорости интерфейса "развяжут руки" многим устройствам: например, "на всю катушку" можно будет использовать цифровые видеокамеры с высоким разрешением, профессиональные быстродействующие принтеры и сканеры. USB 2.0 станет великолепным интерфейсом и для "высокоскоростной" периферии, которая до сих пор борется с проблемами в интерфейсах типа SCSI и ATAPI. Кроме того, предполагается внедрение USB 2.0, как основного типа интерфейса, в устройства для хранения информации (в особенности, CD-R).

Ранее стандарт USB 1.1 ограничивал (в частности, в скорости: предельная скорость записи - 4х) возможности внешних приводов CD-R и CD-RW. С появлением же нового моста ATA/ATAPI-To-USB производители подобной периферии будут способны в скором времени представить внешние CD-R, CD-RW и DVD-RAM, работающие на более высоких скоростях; в том числе, возрастет до 16х скорость записи на CD-болванки. Еще один плюс можно приписать USB 2.0 за то, что разработчики не собираются ограничивать использование спецификации USB 2.0 (то же самое было и с USB 1.1), в отличие от обязательного лицензирования IEEE 1394.

Как предполагается, USB 2.0 серьезно расширит долю USB-устройств на рынке. Осталось только надеяться на производителей "железа", которые должны как можно быстрее внедрить новый стандарт, а также увеличить объемы производства для удержания цен на уровне современных "железяк" с интерфейсом USB 1.1. Кстати, такие компании уже появились - это Panasonic, Hitachi и ряд других брэндов, представившие свою модную периферию; в частности, это DVD-ROM, работающий с интерфейсом USB 2.0. Среди участников USB Promotor Group можно назвать некоторые компании, от которых стоит ожидать в ближайшее время новинок для шины USB 2.0.

Только подумайте о том, что могут сделать 3Com, Acer, Agfa, ATI, AVerMedia, Belkin, Compaq, Fuji, Fujitsu, Hitachi, HP, IBM, Intel, Kenwood, Kyocera, Kodak, Lexmark, LG, Mitsumi, Mitsubishi, Motorola, NEC, NetChip, Nokia, OKI, Olympus, Panasonic, Philips, Pixela, QPS!, Microsoft, Samsung, SANYO, Silicom, Sony, TDK, ViewSonic, Vacom, Toshiba и многие, многие другие…