10. Линии питания и данных usb

В спецификации USB 3.0 разъёмы и кабели обновлённого стандарта физически и функционально совместимы с USB 2.0. Кабель USB 2.0 содержит в себе четыре линии — пару для приёма/передачи данных, плюс и ноль питания. В дополнение к ним USB 3.0 добавляет ещё четыре линии связи (две витых пары), в результате чего кабель стал гораздо толще. Hовые контакты в разъемах USB 3.0 расположены отдельно от старых на другом контактном ряду. Теперь можно будет с лёгкостью определить принадлежность кабеля к той или иной версии стандарта, просто взглянув на его разъём. Спецификация USB 3.0 повышает максимальную скорость передачи информации до 4,8 Гбит/с — что на порядок больше 480 Мбит/с, которые может обеспечить USB 2.0. Таким образом, скорость передачи возрастает с 60 Мбайт/с до 600 Мбайт/с и позволяет передать 1 Тб не за 8-10 часов, а за 40-60 минут.

11. Архитектура usb

Шина USB представляет собой хост-центрическую аппаратно-программную систему подключения множества периферийных устройств. Хост-центричность понимается в нескольких аспектах:1.хост отвечает за конфигурирование всех устройств;2.хост управляет всеми обменами (транзакциями) на шине;3.обмен информацией возможен только между хостом (его памятью) и устройствами — однорангового взаимодействия устройств шина USB не позволяет. Компоненты аппаратной части USB: 1.Периферийные устройства USB выполняют полезные функции (USB-func- tions). 2. Хост-контроллер (host controller) обеспечивает связь шины с ядром компьютера. Хост-контроллер объединяется с корневым хабом (root hub), организующим точки подключения устройств USB. Существует 2 варианта хост-контроллеров USB 1.x — универсальный (Universal Host Controller, UHC) и открытый (Open Host Controller, OHC). Оба варианта поддерживают скорости FS/LS; высокую скорость шины USB 2.0 (HS и только) поддерживает расширенный хост-контроллер (Enhanced Host Controller, ЕНС). 3. Хабы USB (USB hubs) обеспечивают дополнительные точки подключения устройств. 4. Кабели USB соединяют устройства с хабами. Компоненты программной части USB: 1.Клиентское ПО (Client Software, CSw) — это драйверы устройств USB, обеспечивающие доступ к устройствам со стороны прикладного ПО. Драйверы взаимодействуют с устройствами только через программный интерфейс с общим драйвером USB (USBD). Непосредственного обращения к каким-либо регистрам аппаратных средств драйверы устройств USB не выполняют. 2. Драйвер USB (USB Driver, USBD) «заведует» всеми устройствами USB системы, их нумерацией, конфигурированием, предоставлением служб, распределением пропускной способности шины, мощности питания и т. п. 3.Драйвер хост-контроллера (Host Controller Driver, HCD) преобразует запросы ввода-вывода в структуры данных, размещенные в коммуникационной области оперативной памяти, и обращается к регистрам хост-контроллера. Хост-контроллер выполняет физические транзакции, используя эти структуры данных. Работой всех устройств шины USB управляет хост-контроллер — программно-аппаратная подсистема хост-компьютера. Хост-контроллер является интеллектуальным устройством шины PCI или составной частью «южного» хаба (моста) системной платы, интенсивно взаимодействующей с оперативной памятью. Программная часть хоста в полном объеме реализуется операционной системой. До загрузки ОС может функционировать лишь усеченный фрагмент программной части USB, поддерживающий только те устройства, которые требуются для загрузки. В спецификации РС'2001 к BIOS выдвигается требование поддержки USB в такой мере, чтобы ОС могла загружаться с устройств USB. Современные версии BIOS обеспечивают возможность загрузки с устройств хранения, подключенных к USB: винчестеров, CD/DVD и флэш-карт. После загрузки системы эта «дозагрузочная» поддержка игнорируется — система начинает работу с контроллером «с чистого листа», то есть со сброса и определения всех подключенных устройств. В BIOS современных системных плат имеется поддержка традиционного интерфейса клавиатуры и мыши, подключаемых через контроллер 8042. В хост-контроллерах UHC и ОН С для этого имеются аппаратные средства, перехватывающие обращения к портам 60h и 64h пространства ввода/вывода (это порты контроллера 8042). При разрешенной эмуляции старых устройств по обращениям ПО к этим портам контроллер вызывает прерывание SMI (System Management Interrupt — прерывание системного управления), обрабатывающееся в ПК на процессорах х86 в режиме SMM (System Management Mode — режим системного управления) невидимо для обычных программ. Обработчик SMI, перехватывающий эти обращения, формирует последовательности действий, необходимые для их исполнения с помощью клавиатуры и/или мыши USB.