Interaktivní kalkulátor přenosových rychlostí USB rozhraní
USB neboli "Universal Serial Bus" je jedním z nejstarších a nejoblíbenějších rozhraní současnosti. Ačkoli bylo původně zavedeno jako počítačový port, dnes se s ním v té či oné podobě setkáváme téměř u každého kusu techniky včetně chytrých telefonů, herních konzolí, fotoaparátů, externích disků, USB flash disků atd. Hlavním cílem vytvoření USB bylo poskytnout standardizované připojení periferních zařízení k počítačům. Dnes je USB věrné svému názvu díky širokému přijetí a široké škále podporovaného hardwaru a softwaru. Podívejme se na stručnou historii USB a také na výčet všech různých typů konektorů a standardů.
A na úvod si povíme, jak je to s USB rozhraním u paměťových zařízení. Externí paměťová úložiště, jako jsou USB flash disky a externí pevné disky, používají různé typy rozhraní a protokolů pro připojení k počítači. Nejčastěji používanými protokoly jsou USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 a USB 3.2.
USB 2.0 poskytuje maximální teoretickou rychlost přenosu dat 480 Mbps, ale v praxi se rychlost pohybuje kolem 35-40 MB/s. Tento protokol je stále široce používán, zejména u starších externích disků nebo USB flash pamětí, a pro běžné účely.
USB 3.0 nabízí výrazně vyšší rychlost přenosu dat, a to až 5 Gbps, což v praxi znamená rychlost přenosu až 400-500 MB/s. Tento protokol je vhodný pro přenos větších objemů dat, jako je například zálohování celého disku, a je aktuálně považován za naprostý standard.
USB 3.1 poskytuje ještě vyšší rychlost přenosu dat, a to až 10 Gbps, což v praxi znamená rychlost přenosu až 1 GB/s. Tento protokol je vhodný pro profesionální použití a pro přenos velkých objemů dat v krátkém čase. Aby však bylo možné takových rychlostí využít (a to platí pro veškeré další novější protokoly), je nutné pro ukládání dat používat vhodný disk, který je schopný takové ohromné množství dat v reálném čase zapsat, tedy uložit. V praxi se bude jednat o disky s rozhraním PCI-E/NVMe.
USB 3.2 je nejnovějším protokolem, který poskytuje maximální rychlost přenosu dat až 20 Gbps, což v praxi znamená rychlost přenosu až 2 GB/s. Tento protokol je vhodný pro nejnáročnější účely a pro přenos velkých objemů dat v krátkém čase.
Co se týče rozhraní, nejčastěji používanými typy jsou USB-A, USB-C a micro-USB. USB-A je nejčastěji používané rozhraní pro připojení externích paměťových úložišť k počítači. USB-C je novější typ rozhraní, který v kombinaci s vhodným protokolem nabízí vysokou rychlost přenosu dat a možnost napájet zařízení. Tento typ rozhraní je symetrický, což znamená, že ho lze vložit do zařízení libovolnou stranou nahoru. Micro-USB je menší typ rozhraní, který se používá především u menších zařízení, jako jsou mobilní telefony a tablety. Toto rozhraní je však již u nové elektroniky nahrazeno rozhraním USB-C. V upravené verzi Micro-USB SS (SuperSpeed) je však dominantním rozhraním používaným u externích pevných disků.
V praxi se použití jednotlivých protokolů a rozhraní projeví především rychlostí přenosu dat. Pokud používáte starší zařízení s protokolem USB 2.0, bude přenos větších souborů trvat déle. Naopak, pokud používáte novější zařízení s protokolem USB 3.0 nebo novějším, můžete přenášet data rychleji a efektivněji. Výběr správného rozhraní je také důležitý pro kompatibilitu s jinými zařízeními a pro napájení zařízení.
Kalkulátor přenosových rychlostí USB rozhraní
Tento kalkulátor pomáhá odhadnout čas potřebný pro přenos dat mezi zařízeními s různými typy USB rozhraní a typy disků. Výpočty jsou syntetické a budou se lišit v závislosti na skutečných podmínkách.
Doba potřebná pro přenos a uložení dat s daným nastavením
Výsledky poskytují odhadovaný teoretický a reálný čas přenosu. Reálný čas je vypočítán s přihlédnutím k možným zpomalením v praktickém provozu.
| Teoretický čas přenosu: | |
| Reálný čas přenosu: |
Vysvětlivky:
- Velikost dat: Celková velikost přenášených dat v gigabytech (GB).
- Typ USB rozhraní: Rozhraní USB, které určuje maximální teoretickou rychlost přenosu dat. Různé typy mají různé rychlosti.
- Typ disku: Typ úložiště, které ovlivňuje rychlost čtení/zápisu. SSD disky jsou rychlejší než HDD.
- Režim přenosu: Velikost souborů má na výslednou rychlost přenosu velmi významný vliv. Čím menší soubor, tím pomalejší kontinuální zápis.
- Souborový systém: Různé typy souborových systémů mohou být obecně více, či méně výkonné.
-
Rychlost čtení zdrojového disku: Kromě rychlosti zápisu na cílový disk je také důležitá rychlost čtení zdrojového disku. Pokud je zdrojový disk pomalý ve čtení uložených dat, může to být limitující faktor pro celkovou rychlost přenosu.
-
Typ a stav souborového systému: Různé souborové systémy (např. NTFS, FAT32, exFAT) mají různé charakteristiky, co se týče správy dat a mohou ovlivnit rychlost přenosu. Také stav souborového systému, jako je fragmentace dat na disku, může mít vliv.
-
Velikost a typ přenášených souborů: Přenos velkého počtu malých souborů trvá vždy déle než přenos souboru o stejné celkové velikosti, ale složeného z menšího počtu větších souborů. Důvodem je zvýšená režie souborového systému a množství přenášených metadat.
-
Využití procesoru a paměti RAM: Aktuální zatížení procesoru a dostupnost operační paměti může ovlivnit rychlost přenosu, zejména pokud probíhají další náročné procesy.
-
Kvalita a délka USB kabelu: Slabší nebo poškozený USB kabel, stejně jako příliš dlouhý kabel, může omezit rychlost přenosu dat z důvodu útlumu signálu.
-
Verze a ovladače USB řadiče: Hardwarový typ USB řadiče na obou zařízeních (zdrojovém i cílovém) hrají roli v efektivitě a rychlosti přenosu dat.
-
Souběžný přenos dat: Pokud jsou na stejném rozhraní současně připojena další zařízení přenášející data, dojít ke snížení dostupné šířky přenosového pásma pro každé zařízení.
Komunikační protokoly USB - popis a specifikace - obecné informace
Vývoj rozhraní USB začal v roce 1994 s cílem vytvořit jediný konektor, který by v podstatě nahradil řadu konektorů, které lze vidět na počítačích. Účelem USB bylo také přinést jednodušší softwarovou konfiguraci všech zařízení, která se mohou připojit prostřednictvím USB, umožnit vyšší rychlost přenosu dat pro externí zařízení a vyřešit problémy s použitelností stávajících rozhraní. USB však nebylo vynálezem jednoho člověka. Jednalo se o skupinové úsilí, na kterém se podílelo celkem sedm společností, konkrétně Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC a Nortel. Tým vedený Ajayem Bhattem pracoval na standardu ve společnosti Intel a první integrované obvody podporující USB byly vyrobeny v roce 1995.
USB 1.0
První specifikace nazvaná USB 1.0 debutovala v lednu 1996 a nabízela rychlost přenosu dat 1,5 Mb/s (Low Speed) a 12 Mb/s (Full Speed). Rozhodnutí přidat dvourychlostní konfigurace bylo učiněno proto, aby bylo možné podporovat jak vysokorychlostní zařízení, jako jsou tiskárny a diskové jednotky, tak i levné periferie, jako jsou klávesnice a myši. USB 1.1 bylo vlastně první široce používanou specifikací, protože se poprvé objevilo v počítači Apple iMac v září 1998. Řada výrobců následovala společnost Apple a začala vyrábět počítače bez staršího rozhraní s porty USB.
USB 2.0 a USB 3.0
V dubnu 2000 byla oznámena specifikace USB 2.0 poté, co získala souhlas fóra USB Implementers Forum (USB-IF). K dispozici byla v roce 2001. Společnosti Hewlett-Packard, Intel, Lucent Technologies (Nokia), NEC a Philips prosazovaly vyšší rychlosti přenosu dat, kdy nový standard přinesl rychlost až 480 Mb/s. Poté jsme se 12. listopadu 2008 dočkali zveřejnění standardu USB 3.0, který dále zvýšil rychlost přenosu dat až na 5 Gb/s, což bylo také nazýváno SuperSpeed. Nový standard se také zaměřil na snížení spotřeby energie, zvýšení výkonu a zajistil zpětnou kompatibilitu s USB 2.0. První sada zařízení s USB 3.0 vyšla v lednu 2010.
USB 3.1 Gen 1 a Gen 2
Specifikace USB 3.1 byla poprvé oznámena v červenci 2013 a právě zde začaly být věci trochu nepřehledné. Byla uvedena ve dvou verzích, USB 3.1 Gen 1 a USB 3.1 Gen 2. Zatímco první z nich zachovala přenosový režim USB 3.0 5 Gb/s (SuperSpeed), Gen 2 zavedla přenosový režim SuperSpeed+ s maximální rychlostí signalizace dat až 10 Gb/s. V září 2017 byla zveřejněna specifikace USB 3.2, která opět přinesla změnu v pojmenování. USB 3.2 Gen 1 bylo vlastně stejné jako USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 2 bylo nové USB 3.1 Gen 2 a USB 3.2 Gen 2×2 bylo nejnovější a nejrychlejší, které nabízelo rychlost až 20 Gb/s.
USB 4
Nejnovější standard se nazývá USB 4, který byl oznámen v loňském roce skupinou USB Promoter Group. Nový standard USB 4 nabídne podobnou maximální rychlost 40 Gb/s a také kompatibilitu s Thunderbolt 3, DisplayPort Alt Mode 2.0 a lepší přidělování prostředků pro video. Zařízení s USB 4 by měla přijít na trh do příštího roku. Kromě toho bude USB 4 optimalizováno také pro Thunderbolt 4, který byl oznámen na začátku letošního roku.
Thunderbolt
Na rozdíl od standardu USB, který se pyšní univerzálností a přijetím jako "standard", je Thunderbolt standardem, který vyvinula a licencuje společnost Intel. Netvoří součást historie USB, protože není následovníkem ani nepředchází žádnému standardu USB, ale je třeba se o něm zmínit už jen proto, aby se vyjasnily případné nejasnosti. Jedná se o standard pro přenos dat a napájení napříč platformami, ale zařízení musí být pro použití s tímto standardem certifikována. Tento protokol se často vyskytuje v noteboocích a počítačích a lze jej použít k připojení zařízení kompatibilních s DisplayPortem, včetně externích monitorů, a také periferních zařízení PCI Express (PCIe), včetně externích grafických karet, pevných disků, Wi-Fi nebo ethernetových konektorů, přes port USB-C. Současná generace protokolu - Thunderbolt 3 - podporuje šířku pásma upstream nebo downstream až 40 Gb/s a slouží jako základ pro specifikace USB 4. Očekává se, že nový standard Thunderbolt 4 přinese oproti Thunderboltu 3 další funkce.
Typu konektorů rozhraní USB
Než si povíme o různých typech portů a konektorů USB, pojďme si říci něco o rozdílu mezi konektorem a portem. Port je to, co máte na svém zařízení, jako je smartphone nebo počítač. Je to místo, kam připojujete kabel nebo externí zařízení, například flash disk. Konektor je obvykle vidět na samotném kabelu, který se zapojuje do portu. To znamená, že potřebujete odpovídající port, do kterého se konektor zapojí. Je také třeba si uvědomit, že standard USB spočívá v kombinaci konektoru a portu. Čím novější port/konektor, tím novější standard může obvykle přijmout. Jak již bylo řečeno, existují případy, kdy výrobci implementují starší standardy USB do novějších portů/konektorů, aby ušetřili náklady.
USB typ A
Úplně první plochý obdélníkový konektor je stále běžně k vidění na zařízeních, jako jsou počítače, herní konzole, televizory atd. V průběhu let dobře sloužil k efektivnímu přenosu dat a napájení a v současné době nabízí standard USB 3.2. Dočkal se vylepšení z hlediska sběrnicových linek a přenosových rychlostí, ale celkově zůstala jeho konstrukce stejná.
USB typ B
Port USB-B již není tak běžný, ale stále se s ním můžete setkat u velkých zařízení, jako jsou skenery nebo tiskárny, a také u některých zvukových zařízení. Port má hranatý vzhled, zatímco na druhé straně kabelu bude s největší pravděpodobností port USB-A pro připojení k počítači.
Mini USB
Nyní se jednalo o menší port, který však vycházel z portu USB-B. Používal se především k nabíjení a přenosu dat ze zařízení, jako jsou fotoaparáty a přehrávače MP3, i když dnes už není příliš rozšířený. Existovala také verze Type-A, ale obě byly brzy převzaty menší verzí, micro-USB.
Micro USB + Micro USB SS
Micro-USB byl jedním z nejoblíbenějších portů USB díky přijetí v chytrých telefonech, tabletech a řadě dalších přenosných zařízení a příslušenství. Přestože se od něj ustupuje ve prospěch portu USB-C, stále můžete najít řadu zařízení, která na tento port stále spoléhají.
USB C
Jedná se o současný standard a konečně první port USB, který můžete zapojit správně najednou, protože je oboustranný. Kromě toho, že nabízí vyšší rychlost přenosu dat a napájení, nabízí také možnost připojení displeje, což z něj činí dokonalý univerzální port. S tímto portem se můžete setkat téměř na každém novodobém zařízení od chytrých telefonů, notebooků, tabletů, sluchátek atd. Má potenciál dodávat výkon až 100 W, takže je vhodný pro nabíjení široké škály zařízení včetně notebooků. Jedná se také o novodobý konektor standardu Thunderbolt, který nabízí rychlost 40 Gbit/s a výstup videa v rozlišení 4K.
Power Delivery
Kromě přenosu dat se nyní USB používá také k nabíjení zařízení. Až do verze USB 3.1 bylo možné přes USB typu A získat maximálně 5 V/900 mA. Poté následoval nový standard USB Fast Charge, který zvýšil rychlost na 5V/1,5A. Tyto rychlosti nabíjení byly vhodné i pro malá zařízení a některé smartphony. Se zdokonalením technologií a požadavkem na mnohem vyšší rychlosti nabíjení baterií však organizace USB Implementers Forum představila USB Power Delivery. Ta se stala otevřenou specifikací průmyslového standardu, která dokáže zajistit vysokorychlostní nabíjení s proměnlivým napětím až 20 V a 5 A při 100 W v závislosti na zařízení. Pomocí obou konců konektoru USB-C tak lze nabíjet cokoli od chytrých telefonů až po notebooky.
Port USB konečně dostojí svému jménu. Poté, co v průběhu roku prošel různými revizemi z hlediska hardwaru i softwaru, můžeme nyní říci, že USB (díky typu C) je skutečně všeobecně uznávaným standardem. Nejenže dokáže přenášet data a energii vysokou rychlostí, ale lze jej použít i ke vstupu nebo výstupu videa. Není divu, že i společnost Apple pomalu odchází a nahrazuje svůj konektor Lightning konektorem USB typu C.
