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Design serieller Schnittstellen

USB 3.0 unter der Lupe

27. Mai 2010, 10:42 Uhr | Ashwini Govindaraman, Sonia Gandhi

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USB 3.0 unter der Lupe

Neu ist auch »Function Suspend« für das Power-Management einzelner Funktionen von Kombigeräten. Strom spart ebenfalls der LTMMechanismus (Latency Tolerance Messaging). Ein Gerät kann dem Host damit anzeigen, welche Verzögerung es maximal zwischen der Meldung des ERDY-Status und dem Eintreffen einer Antwort tolerieren kann. Der Host kann diese Latenz-Toleranz beim Power-Management des Systems berücksichtigen. Bild 2 vergleicht die System-Leistungsaufnahme bei SuperSpeedund High-Speed-Datentransfers. Zwar nimmt ein USB-3.0-System im aktiven Zustand mehr Leistung auf, doch muss es dank seiner höheren Datenrate und wegen verschiedener Energieeffizienz- Funktionen nicht so lange aktiv bleiben. So erklärt es sich, dass ein SuperSpeed-Transfer bis zu 50% weniger Leistung benötigen kann als ein High-Speed-Transfer – ein entscheidender Aspekt für batteriebetriebene Geräte wie etwa Mobiltelefone.

Streams und Massenspeicherzugriffe

Die Bruttodatenrate von SuperSpeed-Transfers wird durch das neue Stream-Konzept unterstützt. Mehrere Datenpuffer lassen sich einrichten und als Streams an einen einzigen Bulk-Endpunkt organisieren. Ein Endpunkt kann bis zu 64 000 Streams multiplexen. Für die Kommunikation mit Massenspeichern wird derzeit das MSC-Protokoll (Mass Storage Class) bevorzugt. Ein MSCHost kann jedoch stets nur einen Befehl zur Zeit ausgeben. Host und Gerät müssen außerdem während der Befehlsverarbeitung häufig intervenieren.

Dies würde den Durchsatz künftiger USB-3.0-Systeme empfindlich schmälern. Hier schafft das Stream-Konzept Abhilfe, da der Host einen neuen Befehl ausgeben kann, ohne die Ausführung des vorigen abzuwarten. Im Vergleich zu anderen Schnittstellen ragt der USB durch seine Fähigkeit heraus, den Strom zum Laden von Akkus zu liefern. In vielen Ländern hat sich der USB bereits als populärste Ladeschnittstelle etabliert, und tatsächlich sind die Vorteile dieser Lösung nicht von der Hand zu weisen, denn anbieterspezifische Ladegeräte sind nur noch in begrenztem Umfang erforderlich, und langfristig dürfen auch die positiven Auswirkungen auf die Umwelt nicht übersehen werden. Die »USB Battery Charging«-Spezifikation unterscheidet derzeit drei Fälle: »Host Charger« (USB-2.0-Host; liefert bis zu 500 mA, an High- Speed bis zu 900 mA), »Hub Charger« (USB- 2.0-Hub; liefert bis zu 500 mA) und »Dedicated Charger« (ohne Enumeration; Ladestrom ist auf 1,5 A begrenzt).