LightPeak a USB 3.0: bleskový přenos dat

0

Úvod, historický přehled rozhraní, USB 3.0

Na začátku jedenadvacátého století počítačové společnosti neustále vymýšlejí něco nového, vývoj pádí zběsilým tempem kupředu, a jedna novinka stíhá druhou – superrychlé USB ve své třetí verzi vlastně ještě není ani nijak zvlášť rozšířené, a už se mluví o jejím dvakrát rychlejším nástupci: technologii LightPeak.

V polovině devadesátých let 20. století jsme byli svědky rychlého nástupu rozhraní USB (Universal Serial Bus). Jedná se o univerzální interface, které umožňuje k počítači připojovat všechna možná externí zařízení, jako jsou myši, tiskárny, pevné disky, flash disky nebo skenery. K hlavním výhodám USB patří skutečnost, že podporuje technologii plug&play (takže po připojení nového zařízení není třeba počítač restartovat), a kromě toho umožňuje připojená zařízení zásobovat dodatečnou energií.

Jedinou nevýhodu USB pak představuje jeho rychlost, či spíše pomalost – i v  pokročilé verzi 2.0 činí pouhých 480 megabitů za vteřinu. Každý jistě dobře ví, jak dlouho pomocí USB 2.0 trvalo třeba kopírování delšího filmu z pevného disku třeba na flash disk.

Je nasnadě, že právě rychlost je tím ukazatelem, podle něhož se uživatelé rozhodují, zda si nový interface pořídí. Podívejme se proto na historický přehled jednotlivých rozhraní, a především na to, jak se v průběhu času vyvíjely jejich přenosové rychlosti.

tabulka rozhraní a přenosových rychlostí

Superrychlé USB ve třetí verzi

Podle technické specifikace nabízí USB 3.0 rychlost až 5 Gb za vteřinu, je tedy teoreticky až desetkrát rychlejší než staré USB 2.0. Je však třeba dodat, že oněch 5 gigabitů za vteřinu je hodnotou pouze teoretickou. V praxi to bude určitě méně, záleží totiž také na rychlosti připojeného externího zařízení. Intel uvádí, že kopírování filmu o velikosti 27 gigabajtů na multimediální přehrávač bude pomocí USB 3.0 trvat pouhých 70 vteřin, zatímco s použitím USB 2.0 by celá činnost zabrala celých 15 minut.

USB 3.0 je bezpochyby rychlejší než stará verze. Technologie plug&play samozřejmě zůstala zachována. Důležité změny proběhly i co se týče napájení – zatímco staré USB 2.0 umožňovalo dodávat externímu zařízení proud o kapacitě 500 mA, novější varianta USB 3.0 již umožňuje napájení proudem o síle 900 mA.

Novinkou je rovněž to, že USB 3.0 dokáže komunikovat s připojenými zařízeními pouze v případě, že do nich chce posílat data. USB 2.0 totiž neustále komunikovalo se všemi připojenými externími periferiemi, a to bez ohledu na to, zda s nimi v tom okamžiku chtěl počítač jakkoli pracovat. V praxi tato inovace umožňuje daleko lepší energetickou správu.

Pozitivní vlastností nového rozhraní USB 3.0, které nese označení SuperSpeed, je skutečnosti, že je se staršími typy USB zpětně kompatibilní. Co to znamená v praxi? Do portu USB 3.0 můžeme připojit jak nejstarší typ zařízení USB 1.0 LowSpeed, tak USB 2.0 Fullspeed. Avšak pozor – připojíte-li k modernějšímu rozhraní USB 3.0 starší zařízení USB 2.0, už nebudete moci využít výhod desetkrát rychlejší komunikace.

V konkurenčním boji to USB 3.0 bude mít těžké

V současnosti je na trhu již velký počet zařízení podporujících USB 3.0. Do notebooku je možné tento interface nainstalovat prostřednictvím slotu Express Card. Zatím poměrně nepříjemnou nevýhodou USB 3.0 je chybějící podpora ze strany operačního systému Windows. Prozatím je potřeba při zapojení řadiče pokaždé instalovat ovladače výrobce. Tato situace by se měla změnit při uvedení Service Packu 1 pro Windows 7.

V nabídce je již několik desítek kusů hardwaru od různých výrobců. Jedná se především o přístroje, u nichž je podstatná rychlost datového přenosu, a které tudíž plně využijí rychlost nového rozhraní – tedy zejména flash disky (například Kingston DataTraveler), různé externí pevné disky nebo SSD (Solid State Drive) od významných hráčů na trhu, jako jsou společnosti Western Digital, Iomega, MSI nebo Verbatim. Dalo by se říci, že ceny za zařízení vybavené USB 3.0 jsou v porovnání se starším rozhraním podobné. Společnost Iomega například nedávno ohlásila, že její externí disky vybavené USB 3.0 se budou pohybovat ve stejném cenovém rozmezí, jaty se starším USB 2.0.

LightPeak

USB 3.0 se pravděpodobně stane novým standardem, podobně jako tomu bylo u jeho předchůdce, a jeho životnost se plánuje na hezkých pár let. Na druhou stranu to ale USB 3.0 nebude mít jednoduché – výrobci se snaží používat co nejuniverzálnější řešení, a navíc se pokoušejí o datový přenos bez drátů. Klasické kabelové USB tak má konkurenci v bezdrátovém USB, v kategorii spotřební elektroniky ji bude mít například i ve velmi rychlém standardu Wireless HD s přenosovou rychlostí až 4 Gb/s, který je určen zejména pro bezdrátový přenos videa ve vysokém rozlišení. Konkurenci k USB 3.0 navíc plánuje i samotný Intel, bez něhož by univerzální standard USB nikdy nevznikl.

Technologie LightPeak

Optický LightPeak: Rychleji a lépe

Intel v současnosti představuje prototyp technologie, nazvané LightPeak, která umožní optický přenos dat ve stolních PC nebo v noteboocích. Její princip není nijak složitý, je ověřený dlouholetou praxí – optický přenos dat se používá například v telekomunikacích či v páteřních sítích.  Kapacita metalických vedení již naráží na své limity, řešením je proto optické vedení signálu. (Pro zajímavost: rychlost světla v optických kabelech činí přibližně 200 000 km/s, je tedy přibližně o třetinu nižší, než ve vakuu). Největší nevýhoda optického přenosu dat – tedy cena – se Intelu podařilo odstranit. První produkty vybavené touto technikou by se měly na trhu objevit již v první polovině roku 2011.

Hlavními výhodami technologie LightPeak je především přenosová rychlost, která už v prototypech dosahuje 10 Gb/s, a v následujících letech by mohla vzrůst více než desetinásobně, na 100 Gb/s. Další výhodou je především minimální útlum signálu a praktická neexistence digitálního šumu. To umožňuje bez zvláštních potíží vést signál na relativně dlouhé vzdálenosti, v současné specifikaci se počítá se 100 metry, zatímco u USB všech typů zhruba s pěti metry. Díky těmto vlastnostem má LightPeak ambici stát se univerzálním konektorem. Mohl by nahradit jak USB pro nejrůznější periferie (myši, klávesnice, tiskárny, externí disky), tak přenos obrazového signálu k monitorům, připojení typu FireWire, a také SATA nebo SCSCI rozhraní.

LightPeak má i nevýhody

Optické vedení signálu ve skleněných vláknech je v podstatě jednoduchá záležitost – na jedné straně je třeba blikat světelným zdrojem, na druhé straně pak s dostatečnou přesností signál zachytit. Samotná skleněná vlákna dnes už nejsou žádnou zvláštností, v LightPeaku budou dvě 62,5 mikronová. Ani čipy citlivé na světlo dnes nejsou ničím zvláštní. Hlavní zajímavostí je tedy zdroj světla: používají se lasery typu VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser).

LightPeak v akci

Současná konstrukce LightPeaku funguje následovně – základem je čip, který řídí práci převodníku mezi elektrickým a světelným signálem. Intel stvořil přídavnou PCI Express kartu, na které je jeden takový čip.

Hlavní nevýhodou je skutečnost, že prozatím neexistuje zpětná kompatibilita se staršími produkty. Budete-li chtít LightPeak používat, musíte si zakoupit také veškeré nové vybavení. Problém spočívá v tom, že poté, co Intel rozpracovanou technologii koupil od Applu, nestihl dokončit všechny specifikace před tím, než bylo vydáno USB 3.0. Při plánování USB 3.0 se totiž s optickou cestou počítalo a minimálně do velké varianty konektoru by se obě skleněná vlákna při troše úsilí vešla.

I druhá hlavní nevýhoda souvisí s tím, že se neuskutečnila implementace optické datové cesty do USB. Z podstaty věci je jasné, že po skleněném vláknu elektrický proud k napájení periferií nepřivedete. Intel si samozřejmě pohrával s myšlenkou oplášťování skleněných vláken vodivým materiálem, který by nefungoval jako stínění, ale pouze jako vodič. Ovšem v případě delšího kabelu je jasné, že odpor a ztráty musí být příliš velké, čímž by se hned ztratila hlavní konkurenční výhoda oproti USB.

LightPeak

Rychlý vývoj kupředu

Budoucnost datových přenosů spočívá jednoznačně ve světle – ačkoli u optické technologie LightPeak nelze očekávat tak raketový nástup, jaký jsme zažili v případě USB před několika lety. Je pravda, že například společnost Apple ve svých produktech s podporou LightPeaku již počítá. Vývoj v oblasti datových rozhraní pokračuje dále mílovými kroky, a v současnosti se nedá předvídat, jakých technologií a přenosových rychlostí se dočkáme v nadcházejících několika letech.

LightPeak a USB 3.0: bleskový přenos dat

Ohodnoťte tento článek!