Quelle est la différence entre une USB 3.0 et USB 2.0 ?


Les prises et ports USB (pour Universal Serial Bus) sont des outils qui permettent la connexion de périphériques informatiques à votre ordinateur, tels que les souris, claviers, disque durs externes ou bien encore les clés de stockage.

Les numéros qui suivent le sigle USB correspondent simplement à la version de la norme USB concernée, les séries 3.0 et 3.1 étant les plus récentes au moment où ces lignes sont écrites.

Outre la couleur de leurs connecteurs (la version 3.0 est généralement bleue), c’est la vitesse de transfert des données qui constitue la principale différence entre ces deux normes.



Ainsi, la norme USB 2.0, apparue en 2000, a permis de garantir une vitesse de transfert largement supérieure à celle de la norme précédente : de 1,5 Mo par seconde à 60 Mo théoriques ! USB 3.0, apparu en 2008, a permis de multiplier ce taux de transfert par 10, atteignant le débit théorique de 625 Mo par seconde !

Attention, si la rétrocompatibilité est prise en charge dans le cas des prises USB 3.0 (c’est-à-dire que votre périphérique bénéficiant d’une prise USB 3.0 pourra fonctionner sur votre ordinateur muni de prises femelles USB 2.0), la vitesse de transfert demeurera bloquée aux normes 2.0…

Normes USB


Ainsi, dès 1995, le standard USB a été élaboré pour la connexion d'une grande variété de périphériques. Le standard USB 1.0 propose deux modes de communication : 12 Mb/s en mode haute vitesse . 1.5 Mb/s à basse vitesse. Le standard USB 1.1 apporte quelques clarifications aux constructeurs de périphériques USB mais ne modifie en rien le débit. Les périphériques certifiés USB 1.1 portent le logo suivant :
Description : Logo USB
La norme USB 2.0 permet d'obtenir des débits pouvant atteindre 480 Mbit/s. Les périphériques certifiés USB 2.0 portent le logo suivant :
Description : Logo USB 2.0
La norme USB 3.0 permet d'obtenir des débits pouvant atteindre à 4,8 Gbit/s. Les périphériques certifiés USB 3.0 portent le logo suivant :

 
Description : Logo USB 3.0
En l'absence de logo la meilleure façon de déterminer s'il s'agit de périphériques USB à bas ou haut débit est de consulter la documentation du produit dans la mesure où les connecteurs sont les mêmes. La compatibilité entre périphériques USB 1.0, 1.1 et 2.0 est assurée. Toutefois l'utilisation d'un périphérique USB 2.0 sur un port USB à bas débit (i.e. 1.0 ou 1.1), limitera le débit à 12 Mbit/s maximum. De plus, le système d'exploitation est susceptible d'afficher un message expliquant que le débit sera bridé.

Port USB


Il existe deux types de connecteurs USB :
Les connecteurs dits de type A, dont la forme est rectangulaire et servant généralement pour des périphériques peu gourmands en bande passante (clavier, souris, webcam, etc.) ;
Les connecteurs dits de type B, dont la forme est carrée et utilisés principalement pour des périphériques à haut débit (disques durs externes, etc.).
Description : Connecteurs USB de type A et de type B

1. Alimentation +5V (VBUS) 100mA maximum
2. Données (D-)
3. Données (D+)
4. Masse (GND)

Fonctionnement du bus USB

L'architecture USB a pour caractéristique de fournir l'alimentation électrique aux périphériques qu'elle relie, dans la limite de 15 W maximum par périphérique. Elle utilise pour cela un câble composé de quatre fils (la masse GND, l'alimentation VBUS et deux fils de données appelés D- et D+).
 
Description : le câble USB
La norme USB permet le chaînage des périphériques, en utilisant une topologie en bus ou en étoile. Les périphériques peuvent alors être soit connectés les uns à la suite des autres, soit ramifiés.
La ramification se fait à l'aide de boîtiers appelés « hubs » (en français concentrateurs), comportant une seule entrée et plusieurs sorties. Certains sont actifs (fournissant de l'énergie électrique), d'autres passifs (alimentés par l'ordinateur).

 
Description : topologie en bus des ports USB
Description : topologie en étoile des ports USB
La communication entre l'hôte (l'ordinateur) et les périphériques se fait selon un protocole (langage de communication) basé sur le principe de l'anneau à jeton (token ring). Cela signifie que la bande passante est partagée temporellement entre tous les périphériques connectés. L'hôte (l'ordinateur) émet un signal de début de séquence chaque milliseconde (ms), intervalle de temps pendant lequel il va donner simultanément la « parole » à chacun d'entre eux. 


Lorsque l'hôte désire communiquer avec un périphérique, il émet un jeton (un paquet de données, contenant l'adresse du périphérique, codé sur 7 bits) désignant un périphérique, c'est donc l'hôte qui décide du « dialogue » avec les périphériques. Si le périphérique reconnaît son adresse dans le jeton, il envoie un paquet de données (de 8 à 255 octets) en réponse, sinon il fait suivre le paquet aux autres périphériques connectés. Les données ainsi échangées sont codées selon le codage NRZI. 

Puisque l'adresse est codée sur 7 bits, 128 périphériques (2^7) peuvent être connectés simultanément à un port de ce type. Il convient en réalité de ramener ce chiffre à 127 car l'adresse 0 est une adresse réservée. (cf plus loin). A raison d'une longueur de câble maximale entre deux périphériques de 5 mètres et d'un nombre maximal de 5 hubs (alimentés), il est possible de créer une chaîne longue de 25 mètres !

 
Description : Connecteurs USB de type A et de type B

Les ports USB supportent le Hot plug and play. Ainsi, les périphériques peuvent être branchés sans éteindre l'ordinateur (branchement à chaud, en anglais hot plug). Lors de la connexion du périphérique à l'hôte, ce dernier détecte l'ajout du nouvel élément grâce au changement de la tension entre les fils D+ et D-. 

A ce moment, l'ordinateur envoie un signal d'initialisation au périphérique pendant 10 ms, puis lui fournit du courant grâce aux fils GND et VBUS (jusqu'à 100mA). Le périphérique est alors alimenté en courant électrique et récupère temporairement l'adresse par défaut (l'adresse 0). L'étape suivante consiste à lui fournir son adresse définitive (c'est la procédure d'énumération). 

Pour cela, l'ordinateur interroge les périphériques déjà branchés pour connaître la leur et en attribue une au nouveau, qui en retour s'identifie. L'hôte, disposant de toutes les caractéristiques nécessaires est alors en mesure de charger le pilote approprié.

La technologie USB 3.0 a révolutionné le marché des disques durs externes portables, l’utilisation de la technologie USB 3.0 peut offrir des avantages considérables en termes de performances.
 


Vitesse de transfert des données:

Voilà l’avantage principal : pour ce qui est des chiffres, nous parlons d’une vitesse de transfert dix fois supérieure à celle de la technologie USB 2.0.

Les périphériques électroniques qui communiquent via l’utilisation de la technologie 3.0 sont littéralement plus rapides. Nous parlons ici d’une vitesse égale à 600 Mo par seconde.
Il faut toutefois préciser que ces performances peuvent uniquement être obtenues si le port d’entrée supporte cette technologie. 

D’un point de vue visuel, il est possible de différencier un port, ou un connecteur, 3.0 d’un 2.0. En effet, la languette plastique du connecteur est de couleur bleue pour le premier et de couleur blanche pour le second.

Compatibilité:

Les câbles et les clés USB qui disposent de la technologie 3.0 sont rétrocompatibles, ce qui signifie qu’ils peuvent être utilisés en toute tranquillité avec des ports d’entrée disposant de la technologie 2.0.

Économie d’énergie considérable

Les appareils connectés qui ne sont impliqués ni dans l’envoi ni dans la réception de données passent automatiquement en mode veille, ce qui permet donc une consommation énergétique réduite.

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