USB 3.0 alla riscossa: la tecnologia

di Angela Rossoni

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La nuova versione dello standard USB, attesa da anni, sta prendendo rapidamente piede in molte applicazioni IT, soprattutto nei sistemi di storage

Nei prossimi anni, la tecnologia USB SuperSpeed, nota anche come USB 3.0, sarà ampiamente adottata in una vasta gamma di PC e periferiche per PC, in particolare nei sistemi di storage come gli hard disk esterni e i flash drive. La società di analisi In-Stat prevede che entro il 2012 oltre il 70% degli hard disk esterni saranno dotati di interfaccia USB 3.0; percentuali simili riguarderanno notebook e PC desktop. Entro il 2013, saranno commercializzati circa 200 milioni di flash drive a livello mondiale e nel complesso, entro il 2013 i prodotti USB 3.0 rappresenteranno il 25% di tutti i dispositivi commercializzati dotati di interfaccia USB.

Figura 1: I nuovi connettori USB 3

Figura 1: I nuovi connettori USB 3

Un po’ di storia

Con oltre tre miliardi di dispositivi venduti solo nel 2008, USB (Universal Serial Bus) rappresenta l’interfaccia più popolare di sempre. È stata adottata ampiamente nei PC, nelle periferiche IT, nei dispositivi elettronici consumer, nelle comunicazioni e in campo automotive. Lo standard è presente sul mercato ormai da 14 anni: un tempo lunghissimo per il mondo dell’informatica, dove molti prodotti sono caratterizzati da un tempo di vita di qualche mese.

Le prime specifiche USB 1.0 prevedevano una velocità di trasferimento dati teorica prima di soli 1,5 Mb/s (187,5 KB/s), mentre la versione 1.1 era caratterizzata da una velocità di 12 MBit al secondo, ossia 1,5 MB/s. Una simile velocità era del tutto insufficiente per il trasferimento dati verso gli hard disk. Per questo motivo, per diversi anni, USB è stato usato principalmente a sostituire le vecchie porte PS/2 per mouse e tastiera e per collegare periferiche minori. La tecnologia USB 2.0, introdotta nel 2001, presentava una velocità di trasferimento dati di 480 MBit al secondo, ossia circa 60 MB/s. Grazie a queste prestazioni, la tecnologia ha dato impulso alla diffusione degli hard disk esterni. Negli ultimi anni, passati senza evoluzioni significative della tecnologia, USB 2.0 ha incominciato a diventare un collo di bottiglia, soprattutto per le unità periferiche esterne.

Questo ha portato il consorzio USB alla decisione, nel 2007, di sviluppare nuove specifiche per la tecnologia USB. Esse sono state presentate per la prima volta in occasione dell’Intel Developer Forum, nell’autunno dello stesso anno. Si sono dovuti però attendere 3 anni prima di vedere i primi prodotti USB 3.0 sul mercato. Intel e AMD hanno annunciato che i chipset con interfaccia USB 3.0 nativa non saranno disponibili prima del 2011. Questo fa sì che, nonostante i dati di mercato incoraggianti, dobbiamo attendere ancora prima che la tecnologia raggiunga il suo pieno potenziale.

Compatibilità

SuperSpeed USB è un’interfaccia retro-compatibile con gli standard precedenti. Questo vuol dire che, in una porta SuperSpeed USB, si potranno connettere unità USB 1.0/1.1 e USB 2.0 con il normale cavo fornito in dotazione con esse. Non sarà però possibile sfruttare la larghezza massima di banda. Inoltre, i cavi Tipo A per SuperSpeedUSB sono stati pensati per essere usati anche come cavi di tipo USB 1.0/1.1 e USB 2.0.

I nuovi cavi SuperSpeed USB sono più complessi, sono schermati e sono caratterizzati da un diametro maggiore rispetto ai normali cavi USB. Per operare in modalità SuperSpeed, oltre a richiedere periferiche e chipset compatibili, i cavi sfruttano due coppie di cavi dedicati. Oltre a queste, sono disponibili una coppia di cavi per l’alimentazione e la terra e altri due cavi per i flussi dati di tipo USB 1.1/2.0, che confluiscono nel connettore esattamente dove si trovavano quelli di generazione precedente.

USB 3.0 e PCI Express

Per via delle limitazioni intrinseche di banda presenti nella specifica USB 2.0, gli sviluppatori dello standard USB 3.0 hanno deciso di mutuare alcuni aspetti architetturali dalla tecnologia PCI Express, per poter supportare una banda di 5 GB/s e per ridurre i consumi. Per questo motivo, pur essendo garantita la piena compatibilità con gli standard USB precedenti dal punto di vista meccanico e dell’interfacciamento, SuperSpeed USB presenta delle differenze tecnologiche sostanziali rispetto ai protocolli USB1.0/1.1/2.0, e risulta essere più imparentato con la tecnologia PCI Express.

Difatti, sia le specifiche di USB 3.0, sia quelle dello standard PCI Express sono derivate dall’architettura OSI standard a strati. I due protocolli condividono molte funzioni comuni a livello dello strato fisico e, nonostante le differenze presenti nello strato di comunicazione e nello strato di protocollo, sono entrambi ottimizzati per la larghezza di banda e per i consumi.

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