Apacer AC731 Military-Grade Shockproof Portable Hard Drive 1TB USB 3.1 Gen 1 [AP1TBAC731B-1]

Universal Serial Bus (USB) - Standard 3.1


L’Universal Serial Bus (USB) è presente da parecchi anni nella nostra vita quotidiana. Nato nel lontano 1996, con l’intento di rimpiazzare le ormai vecchie e obsolete porte seriali e parallele, divenne in un primo momento lo standard per il collegamento di mouse, tastiere, stampanti e molti altri dispositivi che non necessitavano di elevate velocità di trasmissione.

Con gli anni venne sempre più perfezionato, proprio sotto l’aspetto delle prestazioni nella trasmissione dei dati. Nel 1998 fu presentata la prima evoluzione, l’USB 1.1, denominato anche “USB Fullspeed”, in grado di incrementare la velocità di trasferimento sino a 12Mbit/s, quasi dieci volte in più rispetto al predecessore.

La vera rivoluzione, però, avvenne solo nel 2000, in seguito alla presentazione dello Standard USB 2.0 Hi-Speed, che consentì di raggiungere una velocità di trasmissione pari a ben 480Mbit/s, ossia “circa” 60MB/s. Questo permise all’USB di diventare il vero e proprio standard per il collegamento di ogni tipo di dispositivo, dai lettori mp3 e fotocamere digitali sino a periferiche di archiviazione portatili, pendrive e caricatori per cellulari.

Con il passare del tempo, e soprattutto con l’evolversi di questi dispositivi, si rese sempre più insistente la necessità di una maggiore velocità di trasmissione, tanto che si è iniziato a pensare ad un nuovo e più veloce standard.

La prima dimostrazione al pubblico della terza generazione dello standard di trasmissione USB, denominata per l’appunto USB 3.0, avvenne all’IDF “Intel Developer Forum” nel settembre del 2007. Le specifiche ufficiali furono però rilasciate soltanto nell’agosto del 2008, mentre i primi prodotti commerciali videro la luce verso la fine dell’anno successivo.

Come avvenuto in precedenza, anche questo nuovo standard mantiene la piena retro-compatibilità verso le precedenti generazioni USB 2.0, 1.1 e 1.0. I nuovi dispositivi, infatti, sono in grado di trasferire dati in quattro modalità differenti: LowSpeed “fino a 1.5Mbit/s”, FullSpeed “fino a 12Mbit/s”, HighSpeed “fino a 480Mbit/s” ed infine SuperSpeed “fino a 4.8Gb/s”.

A differenza dei predecessori il nuovo standard USB 3.0 è di tipo “Dual Simplex”, ossia consente di trasmettere e ricevere dati contemporaneamente, sfruttando due canali separati ad alta velocità, in modo da raggiungere l’incredibile velocità di trasferimento di 4.8Gb/s “circa 600MB/s” contro i 480Mb/s “circa 60MB/s” del precedente USB 2.0.

Per consentire il supporto al SuperSpeed e mantenere al tempo stesso la retro-compatibilità con i vecchi standard, si sono rese necessarie alcune modifiche al connettore. Come vedremo nelle immagini sottostanti, rispetto all’USB 2.0, questo è stato reso più profondo al fine di ospitare cinque nuovi punti di contatto. In questa maniera un qualsiasi cavo standard, di vecchia generazione, lavorerà sempre e solo per come progettato e non entrerà mai in contatto con questi nuovi punti.

Con questo nuovo standard, inoltre, sono state ridefinite anche le specifiche energetiche. Ora, una singola porta è in grado di erogare sino a 900mAh, per un quantitativo massimo di sei periferiche condivise. A paragone il vecchio standard USB 2.0 permetteva di fornire soltanto 500mAh per porta e un massimo di cinque periferiche condivise. Esiste quindi la possibilità che un dispositivo USB 3.0 presenti problemi di malfunzionamento se collegato a normali porte USB 2.0, proprio a causa della limitazione energetica. E’ consigliabile, quindi, verificare che l’assorbimento della periferica USB 3.0 in uso sia inferiore o equivalente ai 500mAh erogati dal vecchio standard, prima di procedere al collegamento.

Nel corso del 2013, sempre a causa di una crescente necessità di poter contare su una maggiore velocità di trasmissione dati, furono presentate le specifiche ufficiali di quello che sarà il successore dello standard USB di terza generazione, ovvero l’USB 3.1.

Ancora una volta il passo in avanti appare indubbiamente notevole. Tuttavia, è doveroso precisare che questa nuova generazione si presenta in ben due varianti, denominate nello specifico USB 3.1 Gen.1 ed USB 3.1 Gen.2. La differenza tra le due riguarda esclusivamente la velocità di trasferimento massima raggiungibile, del tutto simile a quella della precedente generazione (5.0Gb/s – 625MB/s) nel caso del USB 3.1 Gen.1, che quindi mantiene il termine identificativo SuperSpeed, mentre addirittura doppia nel caso del più prestante USB 3.1 Gen.2, pari a ben 10Gb/s (o più comprensibilmente 1.250MB/s). Per questa variante è stato, di conseguenza, introdotto un nuovo termine identificativo, nello specifico SuperSpeedPlus.

Con quest’ultima generazione il trasferimento dei dati non è solamente più veloce, ma è soprattutto decisamente più efficiente grazie ad una nuova modalità di codifica a 128/132-bit, contro i soli 8/10-bit degli standard precedenti. Questo significa che, nelle precedenti generazioni, per ogni 8-bit di dati trasmessi occorrevano 10-bit complessivi per compensare e correggere eventuali errori, con conseguente riduzione della larghezza di banda disponibile e, di conseguenza, della velocità di trasferimento massima effettiva, per via di un overhead del protocollo particolarmente elevato, pari al 25%.

Un valore del genere, unito al controllo del flusso nel collegamento, alla struttura dei pacchetti e al relativo framing degli stessi da parte del software, penalizza in maniera significativa la velocità di trasferimento effettiva dei dati. Se prendiamo come esempio lo standard USB 3.0, infatti, possiamo notare che seppur sia accreditato per una velocità massima di ben 600MB/s difficilmente lo abbiamo visto superare quota 400MB/s effettivi, anche con le più prestanti periferiche disponibili unite ai più efficienti protocolli, come il UAS (USB Attached SCSI), proprio a causa dei suddetti motivi.

La maggiore efficienza dell’ultimo standard USB 3.1 consente di ridurre drasticamente l’overhead ad un valore quantificabile entro il 4%, sfruttando quindi la quasi totalità della generosa larghezza di banda a disposizione. Siamo abbastanza convinti che man mano che le periferiche conformi al nuovo standard si diffonderanno e soprattutto saranno maggiormente in grado di sfruttarne le potenzialità, sarà possibile raggiungere velocità medie non molto distanti dai 1.000MB/s effettivi, insomma un passo in avanti davvero notevole!

Nella tabella sottostante andiamo a riassumere le principali caratteristiche delle più significative revisioni dello standard di trasferimento USB:

Un altro aspetto importante riguarda la retro-compatibilità, ancora una volta mantenuta. Sarà quindi possibile collegare una nuova periferica USB 3.1 ad una porta conforme alle precedenti specifiche e viceversa. Nel primo caso, ovviamente, lo scotto da pagare sarà una sensibile riduzione delle prestazioni effettive.

Con il nuovo standard USB 3.1, inoltre, è stata introdotta una nuova tipologia di connettore, denominato Type-C di tipo “reversibile”, ovvero inseribile nell’apposita porta senza più badare al verso. Con tutta probabilità questa nuova tipologia verrà per lo più utilizzata, per ovvi motivi, nei dispositivi di ridotte dimensioni, quali cellulari, tablet, portatili e unità di storage esterne, oltre che a bordo delle più recenti schede madri per sistemi desktop, in abbinamento alle più tradizionali porte Type-A.

Questa nuova versione del connettore, inoltre, è l’unica ad implementare due nuovi pin, necessari per il pieno supporto al VBUS a 12V e 20V. Lo standard USB 3.1 è in grado di supportare ben cinque diversi profili per la ricarica dei dispositivi collegati, che vi elenchiamo di seguito:


  • Profilo 1: 5V a 2.0A (10 W);
  • Profilo 2: 5V a 2.0A (10 W), 12V a 1.5A (18 W);
  • Profilo 3: 5V a 2.0A (10 W), 12V a 3A (36 W);
  • Profilo 4: 5V a 2.0A (10 W), 12V, 20V a 3A (18 W, 60 W);
  • Profilo 5: 5V a 2.0A (10 W), 12V, 20V a 5A (60 W, 100 W).

Dopo questa breve parentesi sullo standard di trasmissione USB 3.1, andiamo ad analizzare il prodotto in prova.

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