USB 2.0 и 3.0: отличия и совместимость интерфейсов портов

20.11.2020 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 Type-C

    Этот новый стандарт имеет большой задел на будущее. Во-первых, он быстрый и может передавать большие токи, во-вторых, его можно вставить любой стороной и на обоих концах провода может быть один и тот же коннектор.

    В 2020 году компания Apple потрясла весь мир, выпустив MacBook с одним USB Type-C разъемом. Это может быть началом тенденции.

    Сейчас существует немало устройств с USB Type-C разъемом. Для подключения к компьютеру стоит использовать USB Type-C — USB Type-A кабель, если у вас нет такого же разъема в компьютере.

    Покупать дешевые USB Type-C кабели не стоит, совсем не стоит. Очень просто убить ваше устройство. К тому же по такому кабелю проходят большие токи, так что некачественный кабель еще и приведет к пожару. Не жалейте денег на качественный кабель.



    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.

    Типы USB разъемов

    На сегодняшний день существует достаточно большое количество типов USB разъемов. Какие-то больше распространены, какие-то меньше. В общем, давай на них взглянем.

    USB type-A – один из самых распространенных типов USB разъемов. Вы могли видеть его на вашем компьютере, на ноутбуке, на блоке зарядного устройства и не только. Имеет множество применений. С его помощью можно подсоединять мышки и клавиатуры к компьютеру (или другому устройству), флешки, внешние накопители, смартфоны и так далее. Этот список можно еще долго продолжать, если пораскинуть мозгами.

    USB type-B – разъем используется в основном для того, чтобы подключить к компьютеру принтер либо другие периферийные устройства. Получил намного меньшее распространение, нежели USB type-A.

    Mini USB был весьма распространен на мобильных устройствах до появления Micro USB. Сейчас встречается очень редко, но все же можно его встретить еще на некоторых старых устройствах. У меня на портативной аудиоколонке разъем Mini USB принимает электроэнергию для зарядки аккумулятора. Колонку эту покупал лет 5 назад (живучая оказалась).

    Micro USB сейчас используется на смартфонах и мобильных телефонах почти всех производителей. Этот USB разъем обрел невероятную популярность среди мобильных устройств. Однако постепенно его позиции занимает USB Type-C. Не лишним будет упомянуть о том, когда был изобретен micro USB. А было в 2007 году. Тогда и подумать никто не мог, что именно этот разъем станет настолько популярным.

    USB Type-C

    USB Type C позволяет устройствам обмениваться информацией на невероятной скорости. Это самый новый тип USB разъема, который сейчас используется на смартфонах, планшетах и ноутбуках. Скоро может полностью вытеснить привычные нам разъемы Micro USB и USB type-A. Поддерживает технологию Thunderbolt 3, позволяющую обмениваться данными на скорости до 40 Гбит/с. У нас есть отдельная статья, посвященная технологии Thunderbolt 3.

    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.

    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.

    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.

    Основные отличия Micro и Mini USB

    Перечисленные виды ЮСБ разъемов имеют как общие сходства, так и различия. Связано это в основном с линейными размерами.

    • Размеры устройства. Инженеры считают данную деталь важной, поэтому микро ЮСБ используется практически во всех мобильных устройствах. Micro занимает меньше места в устройстве, поэтому разработчики останавливают выбор на нем. Mini же имеет расширенную форму. Некоторые аналитики предрекают скорую гибель Mini ЮСБ, они говорят о том, что скоро он просто перестанет существовать. Micro тип выходит на лидирующие позиции.
    • Micro USB создан из прочных материалов на основе Mini. Поэтому Микро считается улучшенной версией предыдущего поколения. Они реже ломаются.

    Сегодня Микро тип используется в большинстве выпускаемых мобильных устройств. Использование Mini постепенно сокращается.

    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.

    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.

    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.