CeBit-Besuch beim USB Implementers Forum

USB 3.0 - eine Bestandsaufnahme

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Auf der CeBit trafen wir uns mit Jeff Ravencraft vom USB Implementers Forum für ein Gespräch über USB 3.0. Ravencraft, seines Zeichens President und Chairman des USB-IF, wusste einige interessante Fakten und Entwicklungen bezüglich USB 3.0 zu berichten.

Geschwindigkeit

Unsere erste Frage dreht sich um die Geschwindigkeit. Laut Aussagen der USB-Auguren soll USB 3.0 Netto-Durchsatzraten bis 400 Megabyte/s erreichen. In unserem Testlabor maßen wir mit einem Festplatten-Prototypen von Asus allerdings im besten Falle mit einer (per SATA) 250 Mbyte/s schnellen Intel-SSD lediglich vergleichsweise magere 135 Mbyte/s (siehe auch LinuxUser 2/2010, S. 70). Ravencroft zufolge hat die USB-IF in ihren Testlabors bereits Netto-Geschwindigkeiten bis 270 Megabyte/s erreicht, es ist also anzunehmen, dass die nächste Generation von USB-3.0-Geräten schon deutlich mehr Durchsatz liefert als der von uns getestete Asus-Prototyp. Ravencroft, der hauptamtlich bei Intel arbeitet, erzählt stolz, dass der Hersteller Point Grey Research schon unkomprimierte 1080p-Videostreams einer HD-Webcam mit 60 Frames/s via USB 3.0 transferiert, schon auf dem Intel Developer Forum 2009 wurde ein Prototyp gezeigt.

Stromverbrauch

Interesantes weiß Jeff auch zum Thema Energiesparen zu erzählen: Eine gerade verabschiedete neue Mass-Storage-Spezifikation für USB 3.0 macht Gebrauch von einigen neuen Features, unter anderem zusätzliche mit USB3.0 eingeführte Stromsparzustände wie ‚idle‘ und ’suspend‘. Ravencroft brüstet sich mit „ein Drittel des durchschnittlichen Stromverbrauchs von USB 2.0“, auf unsere zweifelnde Nachfrage hin präzisiert Ravencroft allerdings: Gerechnet wird hierbei in „Bits pro Joule“, das heißt die deutlich höhere Geschwindigkeit von USB 3.0 fließt in die Rechnung ein. Misst man den Stromverbrauch unabhängig von der transferierten Datenmenge, beispielsweise für eine halbe Stunde Dauerbetrieb eines USB-Geräts, soll laut Ravencroft das PCI-Express-basierende USB 3.0 dann doch etwas über USB 2.0 liegen.

Die überraschendste neue Information bezüglich USB 3.0 ist, dass das Spezifizierungsgremium damit nun endlich das CPU-belastende und stromintensive Polling abgeschafft hat. Bisher musste die CPU regelmäßig bei allen angeschlossenen Geräten anfragen, ob denn Daten bereitliegen („Polling“), die Geräte selbst konnten von sich aus keinen Datentransfer initiieren („Busmastering“). Polling belastet die CPU unnötig, ganz im Gegensatz zu Busmastering-fähigen Techniken wie etwa Firewire – womit USB-Vater Intel allerdings selten ein Problem hat, verdient man doch primär mit dem Verkauf von CPUs sein Leib und Brot. Dass USB 3.0 nun Busmaster-fähig ist, entlastet — je nach Verwendungszweck mehr oder weniger — die CPU und steigert somit die Akkulaufzeit. In unserem Test merken wir davon allerdings noch nicht viel: Der Datendurchsatz im Vergleich zu USB 2.0 ist etwas über vier mal so hoch, die CPU-Belastung jedoch ebenfalls. Die CPU-Last von (e)SATA ist auch ungefähr im selben Rahmen: Etwas höher, bei ebenfalls etwas höherem Durchsatz — beziehungsweise deutlich höher bei deutlich höherem Durchsatz beim Lesen von der Intel-SSD. Dass wir die CPU-Last beim Transfer großer Dateien gemessen haben, wobei permanent Daten transferiert werden, ist allerdings kein ideales Szenario für Busmastering. Sollte das Gerät nur sporadisch Daten senden (Maus, Modem etc.) oder viele Geräte gleichzeitig am selben Bus hängen, kann Busmastering wahrscheinlich eher glänzen. Im erstgenannten Szenario stellt sich allerdings die Frage, wozu man dann USB 3.0 bräuchte.

Es gibt nun Ravencroft zufolge auch eine neue Spezifikation zum Laden von Batterien, was besonders wichtig ist, da USB langsam aber sicher zum Lade-Standard für Kleingeräte wird. USB-3-Geräte dürfen im Betrieb nun statt vormals 500 jetzt 900 Milliampere ziehen – die „USB Battery Charging Spec“, bei der es nicht um Datenübertragung, sondern nur das Laden selbst geht, sieht jedoch noch einiges mehr vor.

Verbreitung

Ravencroft ist sehr zufrieden mit der Adoption von USB 3.0 und besteht darauf, dass alles im Zeitplan liegt und genauso reibungslos verläuft wie damals bei der Adoption von USB 2.0. Ein Rundgang auf der CeBit scheint seine Aussagen zu bestätigen: Auf nahezu jedem entsprechenden Stand finden sich funktionierende USB-3.0-Geräte, insbesondere bei den USB-verrückten fernöstlichen Herstellern sieht man nur noch Blau, die neue USB-3.0-Farbe. Die zahllosen Leergehäuse („Mockups“) der CeBit 2009, wo nur ganz wenige funktionierende Prototypen ausgestellt waren, sind weitgehend Geschichte.

Schon 50 Geräte hat die USB-IF zertifiziert, Hersteller können ihr Gerät zu vielen Zertifizierungs-Zentren der USB-IF auf der ganzen Welt (auch eines in Deutschland) schicken. USB 3.0 ist wie seine Vorgänger ohne Lizenzgebühren implementierbar, wer allerdings das offizielle „certified“ Logo der USB-IF will, muss nicht nur sein Gerät zeritifizieren lassen, sondern auch Mitglied werden. Der Mitgliedsbeitrag ist mit 4000 US-Dollar im Jahr allerdings auch relativ günstig.

Im Jahr 2009 wurden sechs Milliarden USB-Geräte ausgeliefert, USB ist damit die populärste Schnittstelle aller Zeiten. Die Marktforscher von In-Stat prognostizieren eine deutliche Zunahme von USB-Geräten in den nächsten Jahren — auf welcher Basis diese Prognose basiert ist allerdings nicht bekannt, zumal im Jahr 2009 die Zahl der gelieferten Geräte erstmalig leicht rückläufig war. Im Jahr 2013 sollen bereits 29 Prozent aller verkauften Geräte USB 3.0-fähig sein.

Wireless USB

Auch das Thema WUSB (Wireless USB) kam kurz zur Sprache. Laut Ravencraft wurde hier gerade Version 1.1 der Spezifikation verabschiedet. Diese bietet UWB (Ultra Wideband) Support und läuft nun weltweit auf derselben 6-GHz-Frequenz. Die bisherige Implementierung musste je nach Land unterschiedliche Frequenzen wählen. Mit USB-2.0-Geschwindigkeiten bis 480 Megabit pro Sekunde ist es laut Ravencraft nicht als Konkurrenz zur beliebten Peripherie-Funkschnittstelle Bluetooth zu sehen: Bei Bluetooth ist Datenrate sekundär und niedriger Stromverbrauch liegt klar im Fokus – letzteres ist bei Wireless USB wiederum sekundär.
Je nachdem, wie es mit der jeweiligen Netto-Übertagungsrate aussieht, könnte der populärste Daten-Funkstandard WLAN allerdings der Etablierung von WUSB in die Quere kommen: Der aktuell schon in den meisten schon im Handel erhältlichen Geräten noch als „draft“ bezeichnete 802.11n-Standard skaliert unter optimalsten Bedingungen theoretisch bis 600 MBit.

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