دانلود انواع کرک,نرم افزار,کتاب

گذرگاه USB یک گذرگاه سریال با سرعت بالاست به این معنی که داده‌ها را با سرعت بسیار بالایی به صورت پشت سرهم و در یک ردیف (اغلب روی یک سیم منفرد) ارسال و دریافت می‌کند. تمامی نسخه‌های USB از ساختاری تقریباً یکسان استفاده می‌کنند و به همین دلیل با یکدیگر سازگاری دارند. تنها تفاوت‌ها در فرکانس کاری، برخی پروتکل‌های میان‌افزاری و تعداد سیم‌های انتقال‌دهنده داده، خلاصه می‌شود اما در نهایت معماری یکسان مانده و در همه نسخه‌ها مشابه یکدیگر است.
USB3.0 نیز مانند نسل‌های پیش از خود از معماری سیگنال‌دهی تفاضلی ولتاژ پایین LVDS (Low-Voltage Differential Signaling)i برای انتقال داده‌ها به صورت سریال استفاده می‌کند. LVDS گونه‌ای از سیگنال‌دهی الکتریکی است که می‌تواند روی سیم‌های زوج به‌هم تابیده مسی استفاده شود. این شیوه سیگنال‌دهی که در سال 1994 ابداع شد، به خصوص در طراحی شبکه‌های پرسرعت کامپیوتری و مسیردهی‌های داخلی (آنچه که در اصطلاح BUS یا گذرگاه نامیده می‌شود) بسیار استفاده می‌شود.
LVDS از روش ارسال سیگنال به صورت تفاضلی استفاده می‌کند. این مسئله به این معنی که، فرستنده دو ولتاژ متفاوت را به دو خط اعمال می‌کند که گیرنده پس از دریافت آن دو را با یکدیگر مقایسه خواهد کرد. با مقایسه این دو مقدار کدگشا می‌تواند مقادیر ارسالی را بازخوانی کند. برای انجام این‌کار، انتقال‌دهنده یک جریان کوچک (به صورت پیش‌فرض 3/5 میلی‌آمپر) را به یکی از سیم‌ها بسته به سطح منطقی موردنیاز اعمال می‌کند. جریان از درون یک مقاومت بار 100 تا 150 اهمی (بسته به امپدانس کابل) عبور کرده و در نهایت به انتهای خط و گیرنده می‌رسد. سپس واحد فرستنده در انتهای خط  همان سیگنال را دوباره به ابتدای خط اما این‌بار از طریق سیم دوم ارسال می‌کند. با توجه به قانون اهم، اختلاف ولتاژ در دو سوی مقاومت بار باید چیزی حدود 350 میلی‌ولت باشد. گیرنده قطبیت ولتاژ مقاومت را اندازه گرفته و سطح منطقی را که می‌تواند یک یا صفر باشد، مشخص می‌کند. این‌گونه از سیگنالینگ را که LVDS از آن استفاده می‌کند، حلقه جریان (Current Loop) نیز می‌نامند. به دلیل شدت جریان اندک سیگنال و میدان مغناطیسی بسیار کوچکی که در اطراف هر یک از سیم‌ها ایجاد می‌شود، می‌توان این سیم‌ها را به صورت به‌هم تابیده و در نزدیکی یکدیگر قرار داد.
به دلیل متوسط تفاضل ولتاژ بسیار اندکی که بین دو سیم وجود دارد (حدود 1/25 ولت)، LVDS می‌تواند در بسیاری از مدارهای مجتمع که دارای ولتاژ 2.5 ولت یا کمتر هستند، استفاده شود. تفاوت ولتاژ بسیار اندک 350 میلی‌ولتی در دو سوی مقاومت مورد استفاده در مدار، به مدارهایی که از LVDS استفاده می‌کنند، اجازه می‌دهد، توان بسیار اندکی را در مقایسه با دیگر سیستم‌ها مصرف کنند. برای مثال، مقدار تلفات توان ثابت در مقاومت موجود در مدار LVDS حدود 1/2 میلی‌وات است که در مقایسه با مقدار 90 میلی‌واتی تلفات در مدارهایی که از استاندارد RS-422 اسفاده می‌کنند، بسیار ناچیز است. بدون یک مقاومت بار، کل یک سیم برای انتقال یک بیت داده باید بارگذاری و سپس تخلیه شود، در حالی که با استفاده از فرکانس‌های بالا و مقاومت بار یک بیت فقط به استفاده از بخش کوچک‌تری از سیم نیاز دارد، در حالی که با سرعتی نزدیک به سرعت نور در حرکت است.
اگر چه LVDS تنها سیستم سیگنال‌دهی تفاضلی نیست که امروزه استفاده می‌شود، اما به دلیل این‌که دارای مزایایی همچون تلفات توان بسیار پایین و توانایی کار در فرکانس‌های بسیار بالا است، پراستفاده‌ترین سیستم انتقال داده‌های سریال در کامپیوترها به شمار می‌رود. نکته قابل توجه در مورد این معماری این است که طراح را مجبور نمی‌کند از یک ساختار کدگذاری خاص استفاده کند. در حقیقت، از آنجا که LVDS از یک ساختار کاملاً سخت‌افزاری برخوردار است، می‌توان هر نوع کدگذاری سازگار با یک گذرگاه سریال را روی آن استفاده کرد. تمامی نسل‌های USB از جمله USB3.0 از کد‌گذاری 8-10 بیتی برای انتقال داده استفاده می‌کنند. در این کد‌گذاری به ازای هر بایت 10 بیت داده منتقل می‌شود. البته دو بیت ابتدایی و انتهایی تنها برای مشخص کردن ابتدا و انتهای جریان بیت‌های هر بایت استفاده می‌شوند و به همین دلیل در اندازه‌گیری نهایی پهنای باند به حساب آورده نمی‌شوند. اگر چه استفاده از این تکنیک حدود بیست درصد پهنای باند کلی را تلف می‌کند اما همچنان یکی از بهره‌ورترین سیستم‌های کدگذاری موجود است.

تغییرات صورت‌گرفته در USB3.0
USB3.0 یکی از تحولاتی است که سال‌ها دنیای کامپیوتر در انتظار آن بوده است. این پورت دارای تغییرات اساسی نسبت به نسخه‌های قبل خود شده‌است که در ادامه به‌طور اجمالی به آن اشاره می‌کنیم.
1. Super Speed: اولین انتظاری که از این پورت جدید می‌رود، سرعت انتقال بالاتر است. USB3.0 بیش از ده بار سریع‌تر از USB2.0 است و حداکثر نرخ انتقال داده‌ای برابر با 4800 مگابیت (یا 572 مگابایت) در ثانیه را در دسترس قرار می‌دهد. در حال حاضر، این سریع‌ترین ارتباط سریال موجود در حوزه کامپیوترهای شخصی است؛
2. معماری گذرگاهی دوگانه: با پشتیبانی از این معماری، USB3.0 از چهار نرخ انتقال داده مستقل پشتیبانی کرده و به این طریق سازگاری با همه ابزارهایی را که از نسخه‌های قدیمی‌تر این پورت استفاده می‌کنند، تضمین می‌کند؛
3. پشتیبانی از جریان‌های داده غیرهمزمان که به آن امکان می‌دهد، عملکرد بهتری را در زمینه‌هایی همچون انتقال جریان‌های ویدئویی با وضوح بالا داشته باشد. این معماری از سال‌ها پیش در پورت IEEE 1394 استفاده می‌شد؛
4. پشتیبانی از جریان‌های داده‌ای دوگانه و دوطرفه همزمان در حالت Super Speed به جای جریان‌های داده‌ای یک‌طرفه و منفرد؛
5. پشتیبانی از انتقال‌داده‌ها به صورت جریانی؛
6. پشتیبانی از فناوری همزمان‌سازی سریع؛
7. پشتیبانی از ابزارهایی با مصرف توان بالاتر تا 900 میلی‌آمپر ساعت؛
8. قابلیت‌های بهتر برای مدیریت توان.

نرخ انتقال داده در USB3.0

پورت USB3.0 از چهار نرخ انتقال داده متفاوت پشتیبانی می‌کند. هر یک از نسخه‌های موجود USB هنگام عرضه نرخ داده جدیدی را نیز معرفی کرده‌است. در جدول زیر تمامی سرعت‌های پشتیبانی‌شده توسط نسخه‌های مختلف آورده شده است.

همان‌طور که در جدول 1 دیده می‌شود، USB3.0 بیش از 10 برابر سریع‌تر از USB2.0 و بیش از 4166 برابر سریع‌تر از اولین نسخه USB است که در سال 1996 عرضه شد.
اما نرخ حقیقی انتقال داده همیشه بسیار کمتر از میزانی است که به‌عنوان حداکثر اعلام می‌شود و به بسیاری از متغیر‌ها بستگی دارد. حداکثر سرعت عملی در USB2.0 حدود 35 تا 40 مگابایت در ثانیه است و برای USB3.0 نیز می‌توان مقداری حدود 400 مگابایت در نظر گرفت. در نهایت، سرعت عملی انتقال داده به ابزاری که از آن استفاده می‌کنید، بستگی دارد. برای مثال، سرعت انتقال داده از روی هارددیسک محدود به سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات توسط هد و سیستم‌های انتقالی آن خواهد بود. در درایو‌ حافظه فلش سرعت توسط سرعت چیپ‌ست‌‌های حافظه محدود خواهد شد و در سایر ابزارها نیز سرعت واحد‌های فرستنده و گیرنده در توانایی نهایی پورت برای انتقال هر چه بیشتر اطلاعات تأثیر بسزایی دارد.
برای مثال، سرعت انتقال داده در حافظه فلش در بهترین حالت بین 10 تا 30 مگابایت در ثانیه به ترتیب برای خواندن و نوشتن داده‌ها است. این میزان در هارددیسک‌های خارجی بسیار بهتر است و می‌تواند به بیش از 100 مگابایت در ثانیه نیز برسد. البته نمی‌توان این ابزارها را به‌عنوان ابزارهایی کند طبقه‌بندی کرد اما در حال حاضر فاصله زیادی تا استفاده از تمامی مزایایی پورت USB3.0 توسط آن‌ها وجود دارد. انتظار می‌رود درایوهای SSD فوق سریع یا نسل جدید هارددیسک‌ها قادر باشند از ظرفیت‌های USB3.0 به شکل بهتری استفاده کنند اما به نظر می‌رسد در خوش‌بینانه‌ترین حالت، این ابزارها در آینده نزدیک در دسترس قرار خواهند گرفت. در نهایت، نکته دیگری که درباره پهنای باند نهایی وجود دارد و باید در نظر گرفته شود این است که کنترل‌کننده‌های گذرگاه همیشه مقداری از پهنای باند را برای ارسال سیگنال‌های کنترلی، سیگنال‌های هماهنگ‌سازی و درخواست‌های خارج از ترتیب استفاده می‌کنند. حتی در بهترین وضعیت گذرگاه با 80 درصد پهنای باند واقعی عمل کند.

مشخصات و حداکثر طول کابل‌ها

اگر چه استاندارد USB2.0 طول مجاز کابل را از سه متر (در USB1.1) به پنج متر افزایش داد اما USB3.0 با پسرفتی عجیب دوباره طول کابل را به سه متر کاهش داده است. اما اگر سه متر طول نمی‌تواند پاسخگوی نیاز‌های شما باشد، USB3.0 گزینه‌های دیگری را نیز در اختیار شما قرار داده است. یکی از مقرون به صرفه‌ترین گزینه‌ها استفاده از هاب‌های USB3.0 است. می‌توانید با اتصال حداکثر پنج هاب به یکدیگر حداکثر طول را به هجده متر افزایش دهید. درست مانند USB2.0 برای USB3.0 نیز دو نوع هاب در دسترس هستند. هاب‌هایی با مدار تغذیه مجزا و هاب‌هایی که از توان فراهم‌شده توسط پورت USB3.0 استفاده می‌کنند. اگر می‌خواهید از ابزارهایی استفاده کنید که مصرف توان بالایی دارند یا اگر قصد دارید بیش از یک ابزار را به هاب متصل کنید، توصیه می‌شود از هاب‌هایی با منبع‌تغذیه جداگانه استفاده کنید. علاوه بر گزینه بالا، قادر خواهید بود طول کابل‌ها را با توسعه‌دهنده‌هایی که از کابل‌های CAT5 استفاده می‌کنند یا استفاده از تکرار‌کننده‌ها در مسیر افزایش دهید. در نهایت، نوع خاصی از کابل‌های USB3.0 نیز به بازار عرضه شده‌اند که دارای طول حداکثر شش متر هستند. این کابل‌ها از مدارهای خاصی برای افزایش طول کابل استفاده می‌کنند. وب‌سایت USB-IF (نهاد ناظر بر استاندارد USB) پیشنهاد کرده، برای افزایش طول به بیش از سی متر از پل‌های USB استفاده شود. اما در نهایت به دلیل مشکلات مربوط در زمانبندی سیگنال‌ها، این وب‌سایت هیچ تضمینی برای سلامت داده‌های منتقل‌شده به این روش نداده است.
برخلاف سه نسل قبلی USB که همگی از کابل‌های یکسانی با چهار سیم و یک روکش فلزی محافظ استفاده می‌کردند، USB3.0 از کابلی با ده سیم و یک روکش فلزی محافظ استفاده می‌کند. همان‌طور که گفته شد، کابل‌هایی که هم‌اکنون برای اتصال ابزارها به پورت‌های USB1.1 و USB2.0 استفاده می‌شوند، شامل چهار سیم هستند. از این چهار سیم، دو سیم برای انتقال توان به کار می‌رود و دو سیم دیگر که یک زوج سیم مسی به‌هم تابیده بدون حفاظ را تشکیل می‌دهند، وظیفه انتقال داده را بر عهده دارد. در نهایت نیز یک روکش فلزی برای سد کردن تداخل‌های الکترومغناطیسی این چهار سیم را پوشش می‌دهد. کابل‌های USB3.0 شامل ده سیم هستند که مانند کابل‌های USB2.0 دوتای آن‌ها برای انتقال توان استفاده می‌شوند. دو سیم دیگر نیز که یک جفت سیم مسی به‌هم تابیده بدون حفاظ هستند، وظیفه حفظ سازگاری با ابزارهای قدیمی‌تر را بر عهده داشته و در حقیقت امکان استفاده از کابل‌های جدید به همراه پورت‌های قدیمی‌تر توسط آن‌ها فراهم می‌شود. به غیر از این چهار سیم، دو سری سه‌تایی سیم برای تأمین امکان برقراری اتصال در سرعت‌های بالا در این مجموعه قرار گرفته‌اند. این دو مجموعه سیم، اتصال پرسرعت با پورت‌های USB3.0 را برقرار می‌کنند. هر یک از این مجموعه سه سیم شامل دو سیم به‌هم تابیده مسی برای انتقال داده و یک سیم تخلیه برای از میان بردن تداخل‌های الکترومغناطیسی است. با استفاده از این شش سیم می‌توان داده‌ها را با سرعت بسیار بالا و به صورت دوجهته همزمان انتقال داد.

توان

هنگام معرفی اولین نسل، یکی از مهم‌ترین مزایایی که پورت USB در مقایسه با پورت‌های سریال و موازی داشت، تأمین توان برای ابزارهایی بود که از این پورت استفاده می‌کردند. کافیست ابزار خود را به پورت USB متصل کنید، خود پورت توان موردنیاز برای استفاده از ابزار را تأمین خواهد کرد. البته ابزارهایی که مصرف توان بالایی دارند، مانند چاپگرها، می‌توانند از منابع تغذیه خارجی مخصوص به خود استفاده کنند. پورت USB2.0 این امکان را به ابزارهای کم‌مصرف‌تر می‌دهد تا حداکثر پانصد میلی‌آمپر ساعت توان را از پورت دریافت کنند. این مسئله کمک می‌کند، ابزارهایی همچون وب‌کم، ماوس، صفحه‌کلید و سایر ابزارهای مشابه را بی‌نیاز از منابع تغذیه خارجی طراحی کرد. با توجه به نیاز ابزارهای جدید به توان بیشتر برای راه‌اندازی و همچنین افزایش تعداد و تنوع ابزارهایی که از این پورت استفاده خواهند کرد، طراحان USB3.0 تصمیم گرفته‌اند تا توان در دسترس از طریق این پورت را از پانصد میلی‌آمپر به نهصد میلی‌آمپر افزایش دهند. توان در دسترس برای ابزارها در حالت بیکاری و ابزارهایی که برای دریافت توان از پورت پیکر‌بندی نشده‌اند نیز از حداکثر 100 میلی‌آمپر به 150 میلی‌آمپر افزایش یافته است. در نهایت، در حالت غیرفعال پورت USB3.0 درست مانند USB2.0 تنها 2/5 میلی‌آمپر ساعت توان مصرف می‌کند که مقداری ناچیز است.

اتصال‌دهنده‌ها

به دلیل نیاز USB3.0 به سیم‌های بیشتر این استاندارد تعدادی اتصال‌دهنده جدید را معرفی کرده است که برخی از آن‌ها با اتصال‌دهنده‌های قدیمی USB سازگاری دارند و برخی دیگر به پورت‌هایی با طراحی فیزیکی جدید نیاز دارند. پراستفاده‌ترین اتصال‌دهنده USB اتصال‌دهنده نوع A است که از نظر ظاهری بدون تغییر مانده است. یعنی امکان اتصال کابل‌های جدید USB3.0 با اتصال‌دهنده نوع A به پورت‌های USB2.0 مشابه وجود دارد. البته پنج پین جدید به این اتصال‌دهنده اضافه شده‌اند که مخصوص انتقال داده در حالت Super Speed هستند. در صورت اتصال این کابل به پورت‌های USB3.0 تمامی پین‌ها متصل شده و امکان انتقال‌داده‌ها با بالاترین سرعت، امکان‌پذیر خواهد بود. گروه توسعه‌دهنده USB3.0 پیشنهاد کرده‌است، برای متمایز کردن اتصال‌دهنده‌های جدید از قدیمی‌ها، از رنگ آبی استفاده شود. اگر چه اتصال‌دهنده نوع A از نظر ظاهری بدون تغییر مانده اما اتصال‌دهنده نوع B دچار تغییراتی شده است. در این اتصال‌دهنده، پنج اتصال موردنیاز برای حالت Suber Speed در قسمت بالا قرار گرفته‌اند. اگر چه کابران می‌توانند که هر دو نوع کابل جدید و قدیمی با اتصال‌دهنده نوع B را به پورت USB3.0 متصل کنند اما امکان اتصال کابل‌های جدید USB3.0 به اتصال‌دهنده‌های قدیمی‌تر USB2.0 وجود نخواهد داشت. نوع دیگری از میکرو اتصال‌دهنده‌ها در دسترس هستند که از طراحی کاملاً جدید و پیچیده‌ای استفاده می‌کنند. این اتصال‌دهنده‌ها اتصال‌های مربوط به USB2.0 و USB3.0 را از یکدیگر جدا کرده‌اند. به دلیل این طراحی جدید، هیچ سازگاری فیزیکی بین اتصال‌دهنده‌های میکرو USB و میکرو USB3.0 وجود ندارد. در جدول زیر تمام اتصال‌دهنده‌ها با امکان سازگاری آن‌ها معرفی شده‌اند.

در مجموع، USB با عرضه این نسخه جدید موفقیت بزرگی را به دست آورده است. بهبود‌هایی همچون افزایش سرعت تا ده برابر و افزایش توان در دسترس تا بیش از هشتاد درصد به تنهایی قادر هستند تا موفقیت USB3.0 را در آینده نزدیک تضمین کنند. البته ممکن است کاملاً به این صورت نباشد. طراحی‌های اولیه اینتل برای USB3.0 استفاده از فیبرهای نوری را پیش‌بینی کرده بود. البته نسخه نهایی USB سرانجام فیبرهای نوری را جایگزین کابل‌های مسی خواهد کرد اما اینتل در حال حاضر تصمیم گرفته، روی طراحی‌های مخصوص به خودش که با نام Light Peak نیز شناخته می‌شوند، کار کند. این گذرگاه ممکن است اوایل سال آینده میلادی و به همراه محصولات جدید اپل در دسترس قرار بگیرد. حتی پیش از آن‌که اینتل به پشتیبانی از USB3.0 را در چیپ‌ست‌های خود آغاز کرده باشد.
اینتل وعده داده است، Light Peak در آغاز کار سرعتی دو برابر USB3.0 خواهد داشت و سرعت آن همزمان با بلوغ این پلتفرم جدید حتی تا بیست برابر نیز قابل افزایش است. به جز این، کابل‌های light Peak تا صد متر طول خواهند داشت و نازک‌تر و سبک‌تر از کابل‌های USB3.0 نیز خواهند بود.
آیا Light Peak قادر خواهد بود تا راه خود را باز کند یا خیر؟ پاسخ به‌طور حتم مثبت است و با این شرایط خواهد توانست USB3.0 را به راحتی از میدان به در کند. پس بهتر است در حال حاضر، روی آینده موفق USB3.0 شرط‌بندی نکنید. اما اگر چه نمی‌توان انتظار داشت USB3.0 به اندازه برادر بزرگ‌تر خود USB2.0 موفق باشد اما می‌توان پیش‌بینی کرد که این پورت برای مدت‌ها پاسخگوی نیاز فزاینده ابزارهای جانبی به سرعت‌های بالاتر و پهنای باند بیشتر خواهد بود.