CHIP Online'dan A'dan Z'ye USB 3.0 rehberi

Kah yeni çıkan daha hızlı işlemciler, kah yeni ekran kartları derken bazen unutulan çok önemli bir teknoloji var: USB.
Universal Serial Bus bilgisayarımıza hemen hemen her aygıtı bağladığımız standart bağlantı haline geldi. Sadece çevre birimlerini de değil, cep telefonumuzu, dijital fotoğraf makinemizi, masaüstü lambamızı bile taktığımız çok kullanışlı bir teknoloji. Hayatı daha standart ve konforlu hale getiren bu teknolojinin üçüncü sürümü geliyor.

USB 3.0 bekleneceği üzere atası USB 2.0'dan çok daha hızlı. 5Gb/s veri aktarımı ile inanılmaz bir rakama, USB 2.0'ın 10 katından da fazlasına ulaşıyor. Zaten diğer adı da Superspeed USB. Bu inanılmaz hız sayesinde özellikle yeni standartla çalışan USB bellekler ve harici USB sabit diskler çok daha hızlı çalışacak. Günlük hayatta sık sık yaptığımız bu tip veri transferlerinin süresi inanılmaz kısalacak. Zamandan karlı çıkacağız. Yeni HD kameralarla yaptığımız çekimlerin kapladığı alan düşünülürse zaten artık çoktan böyle bir hıza ihtiyacımız var.

Yeni standarda geçiş ne kadar rahat olacak?

NEC geçtiğimiz Mayıs ayında dünyanın ilk USB 3.0 destekli kontrol çipini duyurmuştu. µPD720200 en son USB 3.0 standartlarını içeren ve eski standartlarla uyumlu olan bir modeldi. Intel'in eXtensible Host Controller Interface (xHCI) yapısı üzerine kurulu.

Bir santimetrekare alana sahip çip, bilgisayarın PCI Express bağlantısına takılıyor. NEC şu sıralar seri imalata geçeceğinden daha sene bitmeden USB 3.0 destekli bilgisayarlar görebileceğiz. Üzücü haber ise USB 3.0 destekleyip bu hızdan faydalanabilecek bir donanımın henüz ortada olmaması.

USB 3.0'a geçişin en güzel yanlarından biri USB 1.1'den USB 2.0'a geçiş kadar ağrısız ve zahmetsiz olacak olması. Bu geçişte teknik bir sorun pek yaşanmamıştı. Ancak insanlar USB 2.0 ürünler seçeceklerine "Nasıl olsa USB" diyerek dikkatsizce USB 1.1 ürünler almıştı. Tüketicilerin ülkemizi teknoloji çöplüğüne çevirmemesi çok önemli. Bu yüzden USB 3.0 destekleyen ürünler yaygınlaştığı zaman bunları tercih etmeye dikkat edin. USB 2.0 elbette kötü değil ama yeni standartla aralarında dağlar kadar hız farkı olacağını görüyorsunuz.

USB 3.0 ve elektromanyetik koruma katmanı

Peki USB 3.0 bu hızı nasıl sağlıyor? İçinde ne var? Eski standartlarla ne kadar uyumlu olacak?
Hızın 480/s'den 5Gb/s'ye çıkması için donanımsal değişiklikler yapılmış. Hata düzeltme ve veri transferi protokolleri donanımın potansiyelini biraz kısıyor. Ancak USB 3.0 hala inanılmaz hızlı, bunlara güvenlik ve uyum için gerek var.

Donanımsal değişikliğe dönersek, USB 2.0'daki ince ve korumasız kablolar, daha kalın, iç içe pek çok tel içeren korumalı kablolarla değiştirilmiş. Korumanın amacı sinyal sağlamlığını bozan elektromanyetik paraziti engellemek. Bu kabloların adı SDP yani "Shielded Differential Pair".

Her araçta bulunan AE, yani uyum sağlayan eşitleme devresi, bağlantının durumunu ölçerek sinyalin gücünü gerekli şekilde ayarlayan bir teknoloji. Farklı kalitedeki kablolar ve kablo uzunluklarının oluşturacağı sorunları aşmaya yarıyor. Şimdiki USB'lerde yaygın olarak yaşanan sorunları çözmeyi amaçlıyor. Arka taraftaki USB portlarıyla ön taraftaki portlar arasında fark var. Bazen bir tarafa bağlayınca çalışmayan aletler, farklı portlar deneyince çalışıyor. Bunun pek çok sebebi olabiliyor ancak biri kablo uzunluğu. USB 3.0'da AE sayesinde bunun bir önemi kalmayacak.

Şu an 3.4 Gb/s bağlantı hızına sahip olan HDMI'de bile olmayan teknolojilerden biri AE. HDMI kabloları konusunda bir standart olmadığı göz önüne alınırsa hem hız, hem kalite, hem de sorunsuzluk açısından USB 3.0, HDMI'nin de önüne geçecek.

SATA ve PCI Express 2.0'ta bu türden AE'ye mesafe çok kısa olduğundan ihtiyaç yok. Bu yüzden standartlar açısından kıyaslama yapmaya da gerek yok. Bu iki standartta bu sorun yaşanmıyor. Mesafe demişken, USB 1.1'de 3 metre, USB 2.0'da 5 metre olan maksimum kablo uzunluğu standartı , USB 3.0'da tekrar 3 metreye geriliyor. AE'ye rağmen kablonun standartının kısalması çelişkili ve kafada soru işaretleri yaratıyor.

Standart A ve Standart B kavramları...

Bu arada en çok merak edilen şeylerden biri geriye dönük uyumluluk. USB 3.0, USB 2.0 ile geriye dönümlü olarak tam uyumlu. Çünkü USB'nin kullandığı korumasız kabloları da içeriyor. Bu kablonun adı Unshielded Twisted Pair, yani UTP kablosu daha sonra detaylı olarak bahsedeceğimiz önemli parçalardan biri.

Basit USB 3.0 Standart A modeli bağlantı günümüzün iri USB uçlarından kullanıyor. Sadece biraz daha uzun ve arkasında beş ekstra pin'i var. Bu pin'ler ikincil topraklama sağlamanın yanı sıra iki taraflı "Dual Simplex" veri alışverişini sağlıyor. USB'nin önceki sürümlerinde iki data kablosu olmasına karşın ikisi birden ya veri gönderiyor ya da alıyordu. USB 2.0'ın bağlantısı sadece "Half Duplex"ti. Soket uyumluluğuyla birlikte ekstra pinleri çok güzel yerleştirmişler. Çift taraflı veri transferi inanılmaz bir hız katıyor. Bunu uyumluluğu bozmadan becermek büyük başarı.

USB 3.0'ın Standart B modeli ise biraz daha kare duruyor. Yazıcılarda gördüğümüz bu USB şeklinde, uyumluluk tek yönlü olacak. USB 3.0 soketlere USB 2.0 takılabilecek ama aksi geçerli olmayacak. Bunun için de adaptörler çıkartmaları muhtemeldir. USB 3.0'a has olan pinler bu B modelinde tepeye yerleştirilmiş. Bu Standart B modelinin bir farklı türevi de mevcut. Bu türevde fazladan güç ve topraklama hatları var.

Mini USB 3.0: Yeni standardın küçük kardeşi

Mikro bağlantılara gelince, mini USB 3.0 standartı merak ediliyor. Gelecek nesil cep telefonları, dijital fotoğraf makineleri bu mikro bağlantılara ihtiyaç duyacak. Standart belli değil çünkü birbirinden karışık üç farklı model var. Mini USB'de eski tip USB 2.0 bağlantısının yanına küçük bir ek koyarak, USB 3.0'a has şeyleri buraya koymayı planlıyorlar.

Cep telefonu yapımcıları A, B ve AB modeli çözümlerden Micro AB çözümünü seçerlerse işler biraz daha kolay. Çünkü bu standart A ve B modellerinin de takılmasına imkan tanıyor. Yine de çok çirkin göründüğünü, USB'nin basitliğini götürdüğünü belirtmeliyiz.

USB 2.0 kablosunun USB 3.0 içinden geçtiğini okuyup da hızın arttırılıp arttırılamayacağını merak edenleri de bilgilendirmeyi ihmal etmeyelim. İki kablo belli amaçlar haricinde aynı anda çalışmayacak. Kısacası uyumluluk olacak ancak hem USB 3.0, hem de 2.0 takarak hızı arttırmak mümkün olmayacak. Nedeni basit, iki standardın protokolleri farklı. USB 2.0 karşıdaki alıcı niyet edilen alıcı olsun olmasın paketleri yolluyor. USB 3.0 da aynı veri transfer tiplerinde yolluyor. Ama karşıdaki alıcıyı kontrol ederek yolluyor. USB 2.0'ın veri transfer tiplerini ve modelini örnek almasının sebebi sürücü yazanların işini kolaylaştırmak anlayacağınız.

Bağlayın bağlayabildiğiniz kadar...

USB 3.0'ın avantajlarından biri de daha fazla cihaz bağlanabilinecek olması. Tam 127 tane! Gücü çok daha idareli kullanabildiği için bu mümkün. Peki bunu nasıl yapıyor? Paketleri asenkron yolluyor. Veri paketleri karşı tarafta birleştiriliyor. Yönlendirme zincirinde bağlantılar ancak ihtiyaç duyulduğunda kullanılıyor. USB 3.0'da hublar, routerlara benziyor.

USB Flash belleğe dosya yollandığında artık paketler araçtan araca, veri paketinin başlığında kodlanmış yolu takip ederek gidecek. Yolculuk baştan planlanmış anlayacağınız. Böylece hangi paket nereden geliyor, nereye gidilecek belli oluyor. Host, zincirin daimi bir parçası olduğu için mesela bağlı bir kameradan Flash belleğe giden veri önce buraya, sonra belleğe gidiyor.

Paketler her hub tarafından tutuluyor. Bunlar artık port çoğaltıcı gibi değil, network router gibi çalışıyor. Her hub depola ve ilet şeklinde çalışıyor ve kullanmadığı bağlantıları kapıyor. Tabii ki sırada bir paket beklemiyorsa. USB 3.0 düşük frekans bir sinyal ile bunları gerekince uyandırıyor. Kullanılmayan araçların gücü kapatması sistemi verimli hale getiriyor. Bunu da cihazların tamamen kapanmasına izin vermeden önce kullanılmayan devre bölümlerini kapatarak, adım adım yapıyor.

USB 3.0 ile video aktarımı

USB 3.0 paket yayınlayamıyor ancak veri stream edebiliyor. Bu da USB 3.0 ile bağlı bir cihazdan kesintisiz film izleyebileceğimiz anlamına geliyor. Bu arabirim genelde dosya alınıp atılması için tasarlandığı için, video aktarımında dosyadan parçalar alıp bunları aktarıyor. Sonuçta sorunsuz ve hızlı bir bağlantı olduğu sürece kullanıcılar için önemli değil. Performans gerçekten etkileyici olacak. Çünkü USB 3.0 takılı cihazları PC'nin kendi parçası gibi kullanmasını sağlayarak performansı düşüren darboğazların önüne geçiyor. Kaynakları daha az tüketen, daha verimli bir sistem.

Geriye hangi işletim sistemlerinde çalışacağını sormak kalıyor? Tabii ki Windows 7 ve Vista uyumlu olacak. Ancak Windows XP için resmi destek çıkmayacak gibi görünüyor. Çünkü USB 3.0 yaygınlaştığında sistem kaynakları düşük bilgisayarlar bile Windows 7 ile çalışıyor olacak. Yine de birileri oturup Windows XP için sürücü yazarsa şaşırmamak lazım. Linux'a gelince, şu anda USB 3.0 desteği eklemek için çalışmalar sürüyor. Bir süre daha deneysel kalması gayet doğal. USB 3.0 özellikleri hazır olsa da Intel'in referans host kontrol tasarımının hazır olmadığını hatırlamakta fayda var. MAC için ise bir açıklama yapılmadı. Intel'in referans tasarımını bekledikleri çıkarımını yapmak mümkün. Bu tip teknolojileri Apple hızlı bir şekilde alıp kullanmaya başlıyor.

Henüz tamamlanmamış olan USB 3.0, özetle performans, verimlilik ve uyumluluk vaat ediyor. Bu sözünde de duracak gibi gözüküyor.