Перед нами знову стоїть задача розбити рожеві окуляри, через які ми дивимось на USB HUB. Виробники гаджетів, включно з ноутбуками, економлять на портах USB. А нам треба підключити більше пристроїв, ніж маємо портів. І ми купуємо USB HUB. А чи задовільняєм ми таким способом свої потреби? Відповідь - лише частково. І ось чому:
СЕКРЕТ криється у самій суті хабу, як такого. УСІ підключені пристрої використовують ОДИН USB-порт комп’ютера. Хаб нічого не додає. Його ФУНКЦІЯ розподілити доступну пропускну здатність комп'ютера між усіма портами. Чим більше пристроїв підключено, тим нижча швидкість передачі даних для кожного з них (див.малюнок).
ВИСНОВКИ:
1. Жоден USB HUB не надасть Вам можливості повноцінно додати порти - швидкість портів USB HUB завжди буде нижчою, ніж підключення до порту USB безпосередньо. Це закон пропускної здатності.
2. Для забезпечення необхідної кількості USB-портів для Ваших потреб - купуйте комп'ютер з необхідною кількістю портів. Це наслідок цього закону.
3. Скільки б Ви не мали портів у хабі, пропускна здатність завжди буде визначатися хостом (комп'ютером). І чим більше портів, тим нижча буде швидкість на кожному з них. Цей ефект носить назву “ефект вузького горла”.
4. Якщо користуєтесь “протезом” (USB HUB), то не мрійте бігати швидко. Це лаконічне керівництво користування законом серед людей називають здоровим глуздом.
Ось і все про секрет хабів. Вони корисні, але не вимагайте від них забагато.
?! ?! ?!
А для тих, кого цікавить більше, популярні питання з відповідями:
Як працює USB HUB?
USB-хаб (USB Hub) працює як розгалужувач для USB-портів, дозволяючи підключати декілька пристроїв до одного USB-порту комп'ютера або ноутбука. Робота USB-хаба включає наступні складові:
1.Передача даних:
USB-хаб розподіляє дані між підключеними пристроями та комп'ютером. Кожен порт хаба отримує сигнал від головного пристрою (хоста), потім передає його на підключені периферійні пристрої — миші, клавіатури, накопичувачі тощо. Це дозволяє всім підключеним пристроям обмінюватися даними з комп'ютером через один USB-канал.
2.Живлення пристроїв:
Пасивні USB-хаби отримують живлення від головного USB-порту, тобто вони залежать від електроживлення, яке надходить від комп’ютера. Через обмежену потужність вони підходять лише для низькоенергетичних пристроїв (флеш-накопичувачі, клавіатури).
Активні USB-хаби мають власне джерело живлення (адаптер) і можуть підтримувати енергозатратні пристрої, такі як зовнішні жорсткі диски чи зарядні пристрої. Вони забезпечують стабільнішу роботу, оскільки кожен порт отримує достатньо енергії для підключених пристроїв.
3.Керування смугою пропускання:
Оскільки всі підключені пристрої використовують один USB-порт комп’ютера, хаб розподіляє доступну пропускну здатність між усіма портами. Чим більше пристроїв підключено, тим нижча швидкість передачі даних для кожного з них(див.малюнок).
Як керується смуга пропускання в USB HUB?
У USB-хабах смуга пропускання керується за допомогою вбудованого контролера, який розподіляє доступну пропускну здатність між усіма підключеними пристроями. Це відбувається через специфічні процеси та методи керування потоком даних.
Основні аспекти керування смугою пропускання:
1.Контролер хаба. Вбудований контролер визначає, скільки пропускної здатності виділяється на кожен порт. Контролер організовує черговість доступу пристроїв до шини, розподіляючи дані пакетами, що дозволяє уникнути перевантаження(див.малюнок). Це особливо актуально для пристроїв з високою швидкістю обміну даними(накопичувачі або камери).
2.Режими передачі даних. USB підтримує різні режими передачі даних, такі як "пакетна передача" (bulk), "передача з перериванням" (interrupt), і "потокова передача" (isochronous). Кожен тип передачі має свої особливості: наприклад, пакетна передача використовується для великих файлів, а передача з перериванням — для пристроїв, що потребують швидкої обробки, як миші чи клавіатури.
Який алгоритм використовує вбудований контролер USB HUB?
У вбудованих контролерах USB-хабів використовується кілька типів алгоритмів і методів для керування потоками даних, пріоритетами і розподілом пропускної здатності між портами.
Основні алгоритми і методи контролю:
1. Метод розподілу часових слотів (Time Division Multiplexing, TDM). USB-хаби використовують цей метод для розподілу часу передачі даних між підключеними пристроями. Контролер виділяє кожному підключеному пристрою короткий часовий інтервал, протягом якого він може передавати дані. Це особливо актуально для старих стандартів USB (наприклад, USB 2.0), які мають єдиний канал для передачі та прийому.
2. Метод передачі з перериваннями (Interrupt Transfer). Цей алгоритм надає пріоритет підключеним пристроям, які потребують негайної обробки даних. Наприклад, для мишей і клавіатур виділяються високопріоритетні слоти, щоб вони швидко передавали свої сигнали на комп’ютер. Контролер регулярно опитує порти і активує передачу при надходженні сигналу переривання.
3. Асинхронний алгоритм для ізохронної передачі (Isochronous Transfer). Цей метод використовується для передачі даних з постійною швидкістю, наприклад, для аудіо- та відеопотоків. Контролер резервує частину смуги пропускання для пристроїв, які передають такі дані, що дозволяє уникнути затримок і забезпечує стабільність потоків.
Контроль пропускної здатності та чергування.
4. Алгоритми управління чергами (Bandwidth Management and Queuing). Ці алгоритми забезпечують ефективний розподіл пропускної здатності. Контролер обробляє черги заявок на передачу даних і виділяє необхідну пропускну здатність для кожного пристрою на основі їхніх запитів і загальної доступної смуги.
5. Численні новітніші протоколи і алгоритми розробляються і впроваджуються практично щодня.
Ці нові можливості дозволяють одночасно передавати і приймати дані, зменшуючи затримки і підвищуючи продуктивність.
6. На практиці USB-хаби використовують поєднання алгоритмів для оптимізації передачі даних, виділення пропускної здатності і пріоритизації запитів від різних підключених пристроїв.
Чи не конфліктують USB-пристої між собою?
У хабі встановлено механізм розподілу сигналів, який забезпечує коректну взаємодію кількох підключених пристроїв без конфліктів.Таким чином, USB-хаб функціонує як багатопортовий розподільник, що оптимізує роботу з периферійними пристроями та розширює можливості підключення до комп'ютера.
А мій комп'ютер як реагує на HUB?
Ваш комп’ютер також бере участь у розподілі пропускної здатності і виконує роль хосту. Хост визначає пріоритети для різних пристроїв і регулює доступ кожного з них до смуги пропускання, що допомагає оптимізувати загальну продуктивність через о
Обмеження смуги пропускання.
Якщо підключено надто багато пристроїв, то навіть за підтримки USB 3.0 загальна смуга пропускання може бути обмежена нижчою швидкістю, ніж стандартних 5Gbps. Це може призвести до зменшення швидкості передачі даних для кожного окремого пристрою, особливо коли одночасно передаються великі обсяги інформації.
На останок закликаємо - задавайте більше питань, буде більше відповідей!
