Single-Board-Computer
Auffrischung für USB-3.0-Signale
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
USB 3.0 könnte auf Kosten von PCI Express gehen
Für Entwickler, die mit PCI Express 2.0 vertraut sind, ist der Wechsel auf USB 3.0 viel einfacher als für Entwickler, die nur Erfahrung mit USB 2.0 haben. Obwohl Unterschiede bestehen, haben USB 3.0 und die zweite Generation von PCI Express viele gemeinsame Aspekte in ihren Protokollspezifikationen - insbesondere auf physikalischer Ebene. Darüber hinaus verwenden sie ähnliche Sende- und Empfangsblöcke, einschließlich Verschlüsselung, 8b/10b-Kodierung und Serialisierung/De-Serialisierung von Daten.
Aufgrund der Ähnlichkeiten zwischen USB 3.0 und PCI Express Gen 2.0 wird der Einsatz von PCI Express bei einigen Anwendungen beträchtlich zurückgehen, insbesondere wegen der äquivalenten Datenrate von USB 3.0 und dem Wegfall der Umcodierung des Protokolls für USB. Zum Beispiel ist USB 3.0 ideal für Docking-Stations, weil die Daten über USB-Ports nicht umgewandelt werden müssen, wie es bei der Verwendung von PCI Express 2.0 der Fall ist (HBA- und PCI-zu-USB Controller). Mit USB 3.0 ist eine Docking-Station so effektiv wie ein Hub, der das Signal fächerförmig ausbreitet und somit die Gesamtarchitektur vereinfacht und die Systemkosten senkt.
Die Tatsache, dass USB gegenwärtig das weltweit beliebteste Protokoll der Unterhaltungselektronik ist, bedeutet zugleich, dass USB einen enormen Vorteil gegenüber PCI Express hat. Da die USB-3.0-Anschlüsse und -Controller ebenso USB-2.0-Geräte unterstützen müssen, können Plattformen, die von PCI Express 2.0 auf USB 3.0 konvertieren, direkt die enorme Marktdynamik nutzen. Die Unterstützung für USB 2.0 erhöht zwar die Schwierigkeit der USB-3.0-Implementierung, aber da USB 2.0 und USB 3.0 am Steckverbinder zusammentreffen, liegt die größte Schwierigkeit jedoch in der Konstruktion des Siliziums.
PCI Express 2.0 wird sich weiterhin in Anwendungen behaupten, bei denen es die explizite Off-Chip-Schnittstelle ist. Das umfasst interne Bus-Schnittstellen von Prozessoren und auch Servern, Speichern und eingebetteten Anwendungen. Natürlich besteht dieser Vorteil nur so lange, wie PCI Express 2.0 die primäre integrierte Schnittstelle bleibt.
Von USB 3.0 kann ebenso erwartet werden, dass es mit neu entstandenen wie auch mit gut etablierten Schnittstellen konkurrieren wird. Berücksichtigen Sie die Vielzahl von Schnittstellen - HDMI, DisplayPort, PCI Express, DVI und andere - die eingesetzt werden, um Videodaten an Monitore zu senden. Da USB 3.0 in IC-Chipsätzen integriert wird, kann USB 3.0 mit seiner hohen Bandbreite und seinen niedrigen Kosten ebenso auch Ausgabegeräte (Monitore, Beamer etc.) versorgen. USB 3.0 wird sicherlich Schwierigkeiten haben, HDMI und DisplayPort zu überholen, da diese Standards ihre eigenen Marktbereiche erweitern. HDMI 1.4 wird sich beispielsweise im sicherheitstechnischen Bereich aufgrund seiner Rückkanalfähigkeiten, speziell für den Markt der Überwachungskameras, etablieren. Allerdings wird USB 3.0 vermutlich Marktanteile anderer Protokolle an sich reißen, die bei Anwendungen verwendet werden, welche bereits mindestens eine USB-Schnittstelle haben.
USB 3.0 wird die Welt der Elektronik in vieler Hinsicht verändern. Um jedoch Zuverlässigkeit und hohen Durchsatz zu erreichen, ist eine Si-gnalaufbereitung erforderlich, die die Leistungsverluste von Platinen, Steckverbindern und vor allem Kabeln ausgleicht. Hochfrequenz-Bauteile, die von sich aus für die notwendige Si-gnalintegrität sorgen, sind für Endverbraucher-Anwendungen zu teuer. Verzichten kann man auf diese Signalqualität trotzdem nicht.
Der Einsatz von Redrivern ermöglicht die Wiederherstellung der Signalqualität sowohl am Receiver als auch am Transmitter. Entwickler gewinnen dadurch einen größeren Signalspielraum, sodass die Verwendung längerer Kabel möglich ist oder mehr Flexibilität beim Platinen-Layout gegeben ist. Designer werden ebenso sicherstellen, dass Produktentwicklungen nicht nur die strikte USB-3.0-Konformitätsprüfung bestehen werden. Sie werden auch darauf achten, dass ihre Produkte zuverlässig mit allen USB-3.0-Geräten interagieren - selbst über Kabel mit geringer Qualität.
Literatur&Autoren
Für USB-3.0-Redriver erhalten Sie Datenblätter, Applikationsschriften und Chips bei HY-LINE Computer Components unter
www.hy-line.de/usb3punkt0
Joseph Juan ist Product Marketing Manager bei Pericom Semiconductor.
Rudolf Sonowsky hat diesen Beitrag übersetzt und ist Vice President Marketing bei Hy-Line Computer Components. r-sosnowsky@hy-line.de
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