USB 3.0

Kiến trúc và tính năng

Ở USB 3.0, kiến trúc dual-bus được sử dụng để cho phép cả hai chuẩn USB 2.0 (tốc độ đầy đủ, tốc độ thấp hoặc tốc độ cao) và USB 3.0 (SuperSpeed) hoạt động đồng thời, nên chuẩn này có tính tương thích ngược. Ngoài ra thì các thiết bị USB 3.0 cũng có thể hoạt động với các cổng USB 2.0. 

Truyền tải dữ liệu và đồng bộ

Những đường truyền SuperSpeed được bắt đầu với việc hệ thống thực hiện một yêu cầu, và thiết bị có thể chấp nhận hoặc từ chối yêu cầu đó; nếu được chấp nhận, thiết bị sẽ gửi dữ liệu hoặc nhận dữ liệu từ máy chủ. Nếu đầu cuối bị dừng, thiết bị sẽ trả lời bằng một cái bắt tay STALL. Nếu thiếu không gian đệm hoặc dữ liệu đệm, thiết bị sẽ phản hồi bằng tín hiệu Không Sẵn sàng - Not Ready (NRDY) để báo cho hệ thống biết rằng nó không thể xử lý yêu cầu. Khi thiết bị đã sẵn sàng, nó sẽ gửi tín hiệu Điểm đến Sẵn sàng - Endpoint Ready (ERDY) tới hệ thống, sau đó hệ thống sẽ lên lịch lại việc truyền dữ liệu.
Việc sử dụng unicast và lượng giới hạn các gói tin multicast kết hợp với các thông báo không đồng bộ, cho phép các liên kết không chủ động chuyển các gói tin sẽ được đưa vào trạng thái tiêu thụ điện thấp, giúp quản lý điện năng tốt hơn.

Mã hóa dữ liệu

Tất cả dữ liệu được gửi dưới dạng một chuỗi các đoạn 8 bit (một byte) được mã hoá và chuyển đổi thành các ký hiệu 10-bit thông qua phương pháp mã hóa 8b/10b. Điều này giúp bên nhận giải mã chính xác ngay cả khi có nhiễu điện từ (EMI). Sự xáo trộn được thực hiện bằng cách phương pháp đăng ký thay đổi hồi quy tuyết tính - linear feedback shift register (LFSR). LFSR được đặt lại bất cứ khi nào một biểu tượng COM được gửi hoặc nhận.
Không như các chuẩn trước, chuẩn USB 3.0 không trực tiếp chỉ định độ dài tối đa của dây cáp, chỉ yêu cầu rằng tất cả các cáp đạt được các yêu cầu sau: với các cáp đồng AWG 26 dây thì độ dài dây tối đa là 1,3 mét (4,3 ft).

Nguồn và sạc điện

USB 3.0 cũng có nguồn ra 5 volts như các phiên bản trước. Đối với các thiết bị SuperSpeed tiêu thụ điện năng thấp, dòng điện ra  là một đơn vị tải (hoặc 150 mA). Đối với các thiết bị SuperSpeed tiêu thụ điện năng lớn thì giới hạn là 6 đơn vị tải hoặc 900 mA, (4,5 W).

Sẵn sàng cho thị trường

Nhóm quảng cáo USB 3.0 đã công bố vào ngày 17 tháng 11 năm 2008 rằng đặc tả của phiên bản 3.0 đã được hoàn thành và đã chuyển sang Diễn đàn Người thực hiện USB (USB-IF), cơ quan quản lý thông số kỹ thuật USB. Động thái này đã mở ra một cách hiệu quả đặc tả cho các nhà phát triển phần cứng giúp họ triển khai trong các sản phẩm tương lai.
Các sản phẩm đầu tiên sử dụng USB 3.0 được công bố và vận chuyển bởi Buffalo Technology vào tháng 11 năm 2009. Và tới ngày 5 tháng 1 năm 2010, các thiết bị có cổng USB 3.0 được chứng nhận đầu tiên được công bố chính thức tại Triển lãm Điện tử Tiêu dùng (CES) ở Las Vegas, bao gồm hai bo mạch chủ của ASUS và Gigabyte Technology.
Các nhà sản xuất bộ điều khiển máy chủ lưu trữ USB 3.0 bao gồm Renesas Electronics, Fresco Logic, ASMedia Technology, Etron, VIA Technologies, Texas Instruments, NEC và Nvidia. Tính đến tháng 11 năm 2010, Renesas và Fresco Logic đã được thông qua chứng chỉ USB-IF. Bo mạch chủ cho bộ vi xử lý Sandy Bridge của Intel đã được tích hợp ​​với các bộ điều khiển máy chủ Asmedia và Etron. Vào ngày 28 tháng 10 năm 2010, Hewlett-Packard đã phát hành HP Envy 17 3D với bộ điều khiển máy chủ Renesas USB 3.0, nhanh vài tháng trước một số đối thủ cạnh tranh. AMD đã làm việc với Renesas để triển khai việc bổ sung USB 3.0 vào các chipset cho các nền tảng năm 2011 của họ. Tại CES2011, Toshiba đã giới thiệu một chiếc máy tính xách tay mang tên "Toshiba Qosmio X500" tích hợp đồng thời USB 3.0 và Bluetooth 3.0. Sony cũng đã cho ra mắt một loạt máy tính xách tay Sony VAIO tích hợp USB 3.0. Tính đến tháng 4 năm 2011, serie Dell Inspiron và Dell XPS đã sẵn sàng với cổng USB 3.0, sau đó đến tháng 5 năm 2012, dòng Dell Latitude cũng đã có; nhưng các máy chủ gốc USB không hoạt động được với SuperSpeed ​​trong Windows 8. Ngày 11 tháng 6 năm 2012, Apple đã công bố MacBook Air và MacBook Pro mới đi kèm USB 3.0.

Sự đón nhận

USB Promoter Group thông báo phát hành USB 3.0 vào tháng 11 năm 2008. Ngày 5 tháng 1 năm 2010, USB-IF công bố hai bo mạch chủ USB 3.0 được chứng nhận đầu tiên, một của Asus và một bởi Gigabyte. Có thông báo trước đó là bo mạch chủ P55 của Gigabyte và một bo mạch chủ khác của ASUS đã bị hủy bỏ trước khi sản xuất.
Các nhà quản lý thương mại dự kiến sẽ tham gia sản xuất khối lượng lớn trong quý I năm 2010. Ngày 14 tháng 9 năm 2009, Freecom công bố một ổ cứng gắn ngoài sử dụng USB 3.0. Vào ngày 4 tháng 1 năm 2010, Seagate đã công bố một ổ cứng di động nhỏ đi kèm với một thẻ ExpressCard USB 3.0 bổ sung, hướng đến các máy tính xách tay (hoặc máy tính để bàn với khe cắm ExpressCard) tại CES ở Las Vegas Nevada.
Dòng chính của hạt nhân Linux có hỗ trợ USB 3.0 kể từ phiên bản 2.6.31, được phát hành vào tháng 9 năm 2009..
FreeBSD hỗ trợ USB 3.0 kể từ phiên bản 8.2, được phát hành vào tháng 2 năm 2011.
Windows 8 là hệ điều hành đầu tiên của Microsoft hỗ trợ USB 3.0. Windows 7 ban đầu không hỗ trợ cho USB 3.0, nhưng sau đó các nhà sản xuất cũng đã cung cấp driver cho USB 3.0 trên trang chủ của mình.
Intel phát hành chipset đầu tiên với cổng USB 3.0 tích hợp vào năm 2012 với chipset Panther Point. Một số nhà phân tích công nghiệp đã tuyên bố rằng Intel đã chậm chân trong việc tích hợp USB 3.0 vào chipset, do đó làm chậm luôn quá trình chung. Sự chậm trễ này có thể là do các vấn đề trong quá trình sản xuất CMOS, để tập trung vào nền tảng Nehalem, họ đã phải đợi để đạt tất cả các tiêu chuẩn của USB 3.0, PCIe 3.0 và SATA 3.0 trước khi phát triển chipset mới.
AMD đã bắt đầu hỗ trợ USB 3.0 với Fusion Controller Hubs vào năm 2011. Samsung Electronics đã công bố hỗ trợ USB 3.0 với nền tảng Exynos 5 Dual dành cho các thiết bị cầm tay.

Tốc độ và tính tương thích

Một yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ của các thiết bị lưu trữ USB (rõ ràng hơn với các thiết bị USB 3.0, nhưng cũng đáng kể với các thiết bị USB 2.0) là các trình điều khiển giao thức BOT (Mass-Bulk-Only Transfer) USB thường chậm hơn giao thức USB Attached SCSI.
Trên một số bo mạch chủ cũ (2009-2010) Ibex Peak, chipset USB 3.0 tích hợp được kết nối mặc định thông qua một làn PCI Express 2.5 GT/s của PCH, sau đó không cung cấp đầy đủ tốc độ PCI Express 2.0 (5 GT/s), vì vậy nó không cung cấp đủ băng thông cho các cổng USB 3.0. Các phiên bản ban đầu của các bo mạch này có một bộ chuyển đổi bằng tay (trong BIOS) có thể kết nối chip USB 3.0 với bộ vi xử lý (thay vì PCH), cung cấp tốc độ đầy đủ cho PCI Express 2.0, nhưng điều này cũng đánh đổi với việc card đồ họa sẽ mất đi một lượng làn PCI Express. Để tối ưu, các bo mạch mới hơn thường sử dụng kỹ thuật liên kết kênh, kết hợp hai PCI Express 2.5 GT/s để đạt được băng thông cần thiết từ PCH.

Làm nhiễu tần số radio

Các thiết bị và cáp USB 3.0 có thể gây trở ngại cho các thiết bị không dây hoạt động trong băng tần 2,4 GHz ISM. Điều này có thể dẫn đến sự sụt giảm thông lượng hoặc hoàn toàn mất phản hồi của các thiết bị Bluetooth và Wi-Fi. Người ta đã nghĩ ra rất nhiều giải pháp khác nhau cho vấn đề này, một trong các cách đơn giản là tăng khoảng cách của thiết bị USB 3.0 đến bộ định tuyến Wi-Fi và thiết bị Bluetooth, hoặc thiết kế thêm một bộ che chắn xung quanh các thành phần nội bộ của máy tính.
Một số thiết bị (ví dụ Vivo Xplay 3S) được nhà sản xuất hứa là sẽ được tích hợp USB 3.0, tuy nhiên cuối cùng không có kết nối USB 3.0 vì nhà sản xuất không có khả năng giải quyết sự nhiễu điện từ USB 3.0.

Kết nối

Chuẩn A được sử dụng ở máy tính. Cổng USB 3.0 chuẩn A chấp nhận các USB 3.0 chuẩn A hoặc USB 2.0 chuẩn A. Ngược lại, bạn có thể cắm USB 3.0 chuẩn A vào cổng USB 2.0 chuẩn A. 
Cổng USB 3.0 chuẩn B chấp nhận các USB 3.0 chuẩn B hoặc các USB 2.0 chuẩn B. Khả năng tương thích ngược được áp dụng để kết nối USB 2.0 chuẩn B vào cổng USB 3.0 chuẩn B. Tuy nhiên, không thể cắm USB 3.0 chuẩn B vào cổng USB 2.0 chuẩn B do đầu nối có kích thước lớn hơn. Chuẩn B được sử dụng ở phía thiết bị.
Vì các cổng USB 2.0 và USB 3.0 có thể cùng tồn tại trên cùng một máy và chúng trông giống nhau, các nhà sản xuất thường sản xuất phần nhựa của cổng USB 3.0 ở màu xanh lam (màu Pantone 300C). Mã màu tương tự áp dụng cho các USB 3.0 chuẩn A.
USB 3.0 cũng giới thiệu một plug-in Micro-B mới, bao gồm một plug-in chuẩn USB 1.x/2.0 Micro-B, với một phích cắm 5-pin "xếp chồng" bên trong. Bằng cách đó, đầu cắm USB 3.0 Micro-B cũng có khả năng tương thích ngược với phích cắm USB 1.x/2.0 Micro-B. Tuy nhiên, không thể cắm USB 3.0 Micro-B vào cổng USB 2.0 Micro-B do đầu nối chuẩn 3.0 có kích thước lớn hơn.

Tính tương thích ngược

Các cổng USB 3.0 chuẩn B có kích thước lớn hơn bản trước và người dùng có thể cắm cả USB 3.0 chuẩn B hoặc USB 2.0 chuẩn B. Tuy nhiên, đầu cắm của USB chuẩn B lớn hơn đầu cắm của USB 2.0 chuẩn B nên không thể cắm USB 3.0 chuẩn B vào cổng USB 2.0 chuẩn B.
Đầu cắm và cổng Micro USB 3.0 (Micro-B) chủ yếu dành cho các thiết bị di động nhỏ như điện thoại thông minh, máy ảnh kỹ thuật số và thiết bị GPS.
Một cổng eSATAp, là một sự kết hợp giữa eSATA và USB, được thiết kế để cắm được cả USB chuẩn A, vì vậy nó cũng chấp nhận được các USB 3.0 chuẩn A.