Последовательная связь через USB 3 – Теоретическая скорость?

Во-первых, скорость передачи для USB3 с суперскоростным режимом составляет 5 Гбит / с, что составляет 640 Мбит / с, а не 640 Мбит / с.

Во-вторых, хотя это скорость передачи (количество переходов в секунду), которую USB может использовать для передачи информации, на каждую последовательность байтов есть накладные расходы, что зависит от размера пакета, но обычно это не более Десяток байтов в пакете с 1024 байтами. Однако здесь есть пара основных теоретических узких мест.

Один из них – использование пропускной способности шины, то есть в то время как трансивер USB3 может передавать или получать с частотой 5 гигабайт, он не может делать это бесконечно, он должен записывать эту информацию в регистры хранения и ждать, когда вызовы DMA будут копироваться Данные из этих регистров в системную память. Вызовы DMA могут непредсказуемо задерживаться процессором и другими периферийными устройствами, такими как графическая карта, использующая шину для собственных DMA.

Вторая – задержка распространения, все данные, которые считываются с ведомого устройства (устройства) USB, должны запрашиваться ведущим (хостом), этот запрос находится в форме нисходящего пакета, формирующего хост к устройству. И для этого пакета требуется время для распространения по длине провода. Скорость света в меди составляет около 85% от объема в вакууме, если я правильно помню, и, как правило, скорость составляет около 1 фут на наносекунду, поэтому для 1-футового USB-кабеля этот сигнал должен перемещаться на 1 наносекунду До того, как транскриптор может даже начать его поднимать (при 5 Гбит / с, 1 наносекунды достаточно, чтобы передать 5 целых бит данных). И вы должны сделать это для каждого пакета (на самом деле есть несколько пакетов квитирования, которые нужно отправлять для каждой последовательности пакетов).

С другой стороны, после того, как устройство получит пакет запроса на чтение от хоста, он должен запустить прерывание, загрузить транскрипцию с его данными, а затем позволить трансиверу отправить это, так что также есть довольно много времени на обработку.

Что касается использования USB3 для управления видео, вы, безусловно, можете, есть несколько адаптеров для этого, и USB3 все еще достаточно быстро для этого. У некоторых есть свои собственные графические карты на борту, некоторые просто пересылают данные через последовательный порт с устройства фреймбуфера. Вы можете увидеть некоторые здесь на newegg .

У вас неправильные вычисления. Скорость передачи данных для интерфейса USB 3.0 SuperSpeed ​​Gen1 составляет 5 Гбит / с. Каждый бит принимает 10 единичных интервалов для передачи, поскольку все данные кодируются 8b / 10b. Таким образом, максимально возможная теоретическая пропускная способность USB3.0 составляет 500 Мбайт / с.

Практически каждый сегмент связи SS имеет несколько накладных расходов. Один из них – служебные расходы на управление ссылками, когда оба направления должны периодически передавать пакеты LUP и LDN (соединить и связать вниз). Затем есть ITP – асинхронные пакеты временной метки, эквиваленты SOF в USB2. Тогда есть пакеты управления потоком, такие как обмены кредитами и LGOOD. Затем накладные расходы на уровне физического уровня (пакеты транзакций IN-OUT и т. Д.). Cypress сообщила о пропускной способности до 450 Мбайт / с в среде искусственного тестирования без накладных расходов на уровне приложения.

Таким образом, пробег может варьироваться.

И да, многие док-станции для ноутбуков используют один порт USB3.0 для обеспечения достойного разрешения видео на два-три монитора через USB-HDMI-преобразователи. Например, см. Dell D3100 .