L'interfaccia USB, anche se non sembra, ha un'età da adolescente. Le specifiche, unitamente alle prime unità commerciali, risalgono infatti a ben tredici anni fa, frutto della volontà di creare uno standard comune a diverse piattaforme e di semplificare la configurazione sia hardware che software delle periferiche esterne.

L'impegno profuso da aziende come Compaq, Digital, Northern Telecom, IBM, Intel e Microsoft, solo per citare le più importanti, ha permesso di concretizzare questo desiderio, dandogli il nome di Universal Serial Bus, noto a tutti con l'acronimo USB. Ogni azienda ci ha messo del suo: Intel ha pensato all'host controller, mentre Microsoft ha provveduto a renderne davvero pervasivo il supporto nei propri sistemi operativi. Fissati questi elementi fondamentali, l'oggettiva comodità dell'interfaccia USB ha avuto strada libera per un successo commerciale davvero notevole.

Il mondo informatico però, estremamente dinamico e frettoloso, mal digerisce gli standard che non stanno al passo delle prestazioni imposte da sistemi sempre più potenti. Circa quattro anni dopo è tempo di aggiornamenti: i 12Mbit al secondo teorici di bandwidth dello standard USB 1.0/1.1 sono troppo pochi, motivo per cui vengono rilasciate le specifiche USB 2.0, seguite dalle prime unità compatibili con la neonata interfaccia.

USB 2.0 porta a 480Mbit al secondo la bandwidth teorica, permettendo al contempo il nascere di unità USB esterne con potenzialità ben superiori a quelle di generazione precedente, mantenendo comunque la retro-compatibilità con lo standard precedente, anche a livello di connettori. Sebbene i 60MB al secondo teorici siano, all'atto pratico circa 35-40MB al secondo, si parla di prestazioni in linea con i dischi rigidi dell'epoca, mettendo le basi per la diffusione delle unità di archiviazione esterna, periferiche diffusissime al giorno d'oggi. Da allora l'interfaccia USB è stata utilizzata praticamente per ogni periferica esterna, dalla più utile alla più frivola.

Siamo a novembre del 2009 e si sta concretizzando il passaggio alla terza generazione USB, attesa da molto tempo in quanto USB 2.0 costituisce ormai un collo di bottiglia per diversi dispositivi, come avremo modo di analizzare nel corso dell'articolo. Chiamata  SuperSpeed  USB, USB 3.0 o impropriamente  SuperSpeed  USB 3.0, la nuova interfaccia porta la bandwidth teorica a ben 4.8 Gbit/s, ovvero 600MB al secondo. Analizziamo nella prossima pagina le novità con maggiore dettaglio.

Fissati come sinonimi  SuperSpeed  USB e USB 3.0, possiamo dire che la terza generazione è stata più sofferta delle precedenti. Dimostrata per la prima volta da Pat Gelsinger nell'autunno del 2007 durante l'Intel Developer Forum, abbiamo dovuto attendere più di due anni prima di mettere le mani sul primo prodotto pienamente compatibile, mentre per una diffusione capillare servirà attendere l'anno 2010.

Per alcune periferiche lo standard USB 2.0 costituiva già di fatto un collo di bottiglia tre o quattro anni fa, motivo per cui, pur in ritardo,  SuperSpeed  USB potrà portare diversi benefici agli utilizzatori, soprattutto in abbinamento ad unità di archiviazione esterne veloci, ora libere di esprimere il proprio potenziale senza particolari limiti, con le eccezioni che leggerete più avanti nell'articolo. Di seguito le principali novità di  SuperSpeed  USB.

- Trasferimento dati: la bandwidth passa a 4,8Gbit/s, ovvero 600MB/s teorici, contro i 480Mbit/s o 60MB/s teorici di USB 2.0. Da specifiche viene segnalato come verosimile, considerando la logica di gestione e il protocol overhead, una velocità reale dell'interfaccia di 3,2Gbit/s, ovvero 400MB/s. Si tratta di un valore importante, di gran lunga superiore anche al più performante disco singolo in commercio.

Sulla sinistra connettore Type B, sulla destra il comune Type A

- Cablaggi e retrocompatibilità: come accennato in precedenza,  SuperSpeed  USB è un'interfaccia retro-compatibile con gli standard precedenti. Questo vuol dire che, in una porta  SuperSpeed  USB, si potranno connettere unità USB 1.0/1.1 e USB 2.0 con il normale cavo in dotazione con esse. Non sarà ovviamente possibile contare sulla bandwidth massima, in quanto il nuovo standard utilizza cavi con cablaggi interni differenti, anche se i nuovi cavi sono studiati per operare anche da cavo USB 1.0/1.1.

Cavo bianco: USB 2.0 - Cavo nero:  SuperSpeed  USB

I nuovi cavi  SuperSpeed  USB sono infatti più complessi e di maggiore diametro. Per operare in modalità  SuperSpeed , oltre a necessitare di periferiche e chipset compatibili, i cavi sfruttano due coppie di cavi dedicati, che confluiscono nel connettore in corrispondenza di  contatti posizionati in precise zone. Oltre a queste due coppie troviamo una normale coppia per l'alimentazione e la terra, più altri due cavi per i flussi dati non- SuperSpeed  (quindi USB 1.1/2.0), che vanno a confluire nel connettore esattamente dove si trovavano quelli di generazione precedente. Questo rende i nuovi cavi Type A compatibili con ogni periferica USB. Fa eccezione il connettore Type B che si vede in figura, più ingombrante in altezza e in profondità. Obbligatoria la presenza di una schermatura intorno al cavo, mentre nelle specifiche degli standard precedenti era assente.

Come riconoscere, senza troppi problemi, una porta o un cavo  SuperSpeed  USB? Semplice, a meno di cambiamenti fantasiosi in corsa: le parti in plastica blu dei connettori stanno ad indicare il nuovo standard. La specifica non parla di lunghezza massima del cablaggio, ma in base alle caratteristiche viene stimata una resa ottimale con lunghezze fino a 3 metri.

- Nuova gestione energetica e mA erogati: previsto il supporto alle modalità idle, sleep e sospensione, oltre a più complessi livelli intermedi personalizzabili dai produttori. Altrettanto interessanti le specifiche per le potenzialità di alimentazione. Se con USB 2.0 per ciascuna porta è possibile utilizzare da 1 a 5 unità di carico (ciascuna del valore di 100 mA), fino ad un massimo di 500mA, con  SuperSpeed  USB le unità guadagnano uno step, da 1 a 6, ognuna con valore di 150mA, portando quindi il valore massimo fornibile a 900mA. Il voltaggio minimo passa dai 4,4V di USB 2.0 ai 4V du  SuperSpeed  USB.

Il sample di Buffalo giunto in redazione non ha ancora un nome commerciale, trattandosi di un esemplare di pre-produzione. Dal punto di vista estetico l'unità vanta una finitura nero lucida e linee curve con pannelli laterali concavi. Semplice e pulito nelle forme, l'unità Buffalo prevede un connettore di alimentazione sul retro, la porta  SuperSpeed  USB e una luce frontale nella parte alta, pensata per segnalare l'operatività della periferica e la modalità, come avremo modo di vedere più avanti.

L'immagine mostra il particolare del connettore di alimentazione, preveniente da un trasformatore esterno, così come la porta   SuperSpeed  USB. Ritroviamo il già citato colore azzurro/blu e la scritta in rilievo a testimoniare che ci si trova di fronte all'ultima generazione USB e il foro per il reset dell'unità.

Le scritte in lingua giapponese mettono una barriera invalicabile al desiderio di saperne di più sul nome preciso del modello, anche se avremo modo di scoprirlo e segnalarlo nel momento in cui verrà ufficialmente presentato nel nostro paese. In questa immagine possiamo notare l'area forata che si trova nella parte bassa, rialzata dal piano grazie alla concavità posta fra le due basi di appoggio, mentre sul lato una griglia nasconde una piccola ventola. L'unità dunque è raffreddata in maniera quasi inudibile da questo sistema di ricircolo d'aria, garantendo quindi temperature di esercizio sempre sotto controllo e potenzialmente immune da surriscaldamenti.

Controller  SuperSpeed  USB NEC in dotazione

Il controller giunto in redazione, prodotto in data 15 settembre 2009, si presenta come un dispositivo molto semplice, caratterizzato da una circuiteria abbastanza semplice e da una staffa che mette a disposizione due porte  SuperSpeed  USB.

L'interfaccia utilizzata dal controller è di tipo PCI-Express 1x, che trova ovviamente spazio in qualsiasi connettore PCI-Express meccanico 16x presente su tutte le schede madri, utilizzandone solo una parte. Il chip che governa le operazioni è marchiato NEC D720200F1, ovvero lo stesso identico modello che troviamo sulle prime schede madri con SATA6 e USB 3.0 Gigabyte P55A-UD6 e ASUS P7P55D-E Premium. Nulla di significativo da segnalare a livello di componentistica presente sul PCB.

Sul PCB spicca si può notare la scritta Buffalo, a riprova di come il kit che verrà messo in commercio comprenderà anche il controller stesso. Solo in tempi recentissimi, infatti, hanno fatto la propria comparsa le prime schede madri compatibili con  SuperSpeed  USB, che raggiungerà una diffusione di massa non certo prima di un anno a partire da ora.

In questa immagine si può notare come venga rispettato il codice colore per lo standard  SuperSpeed  USB, così come la perfetta somiglianza di questi nuovi connettori con quelli di generazione precedente. Le differenze infatti sono nei connettori interni aggiuntivi, che si affiancano a quelli già noti delle specifiche USB 1.0/1.1/2.0.

Le prestazioni rilevate utilizzando CrystalDiskMark 2.2 benchmark hanno subito messo in evidenza il buon comportamento dell'unità  SuperSpeed  USB, fatto tutt'altro che scontato. In occasione del lancio di USB 2.0 vennero rilasciate le prime unità compatibili con queste specifiche, anche in quel caso fornite con controller aggiuntivo e driver. All'epoca le prestazioni si rivelarono non solo modeste, ma anche molto variabili a seconda del chipset utilizzato.

La causa? Driver non ancora ottimizzati prima di tutto, unito ad alcuni problemi del sistema operativo, non ancora pronto a dialogare in maniera ottimale con le nuove periferiche. Un timore che, fortunatamente, è stato spazzato via dai nostri test.

Risulta evidente, nel grafico riportato, come le prestazioni escano drasticamente ridimensionate se si collega il disco ad una porta USB 2.0. Il collo di bottiglia costituito da questa interfaccia non permette di andare oltre i 35MB al secondo sia in lettura che in scrittura. unità mostra il tipo di collegamento con cui dialoga con il sistema attraverso un codice colore del led attivo: verde se USB 2.0, blu se  SuperSpeed  USB/USB 3.0.

Il sistema operativo utilizzato, Microsoft Windows Vista 32bit Ultimate, ha immediatamente riconosciuto i driver del controller NEC, come si può notare dall'immagine riportata. In ogni caso sarebbe riduttivo limitare i test ad un semplice transfer rate effettuato sull'unità, motivo per cui abbiamo scelto di ricreare uno scenario reale, effettuando un trasferimento di dati. Le prossime pagine sono dedicate proprio a questo approfondimento.

Disporre di una porta  SuperSpeed  USB, in abbinamento ad un disco compatibile, è garanzia di prestazioni molto elevate in termini di transfer rate? No. Una risposta comprensibile, se si pensa a come avviene il trasferimento e quali componenti entrano in gioco. Abituati alle ormai scarse prestazioni dell'interfaccia USB 2.0, si è soliti dare la colpa proprio al collo di bottiglia che tale standard impone, dimenticando che in gioco ci sono anche due dischi, ovvero quello esterno e quello di sistema, o comunque quello con il quale si intendono scrivere i dati.

I nostri test hanno preso in considerazione tre scenari:

- Scenario 1: Trasferimento da Buffalo USB 3.0 al disco di sistema, utilizzando una unità Solid State Drive molto performante, OCZ Vertex

-  Scenario 2: Trasferimento da Buffalo USB 3.0 al disco di sistema, utilizzando una unità desktop Maxtor Diamondmax 23 da 3,5 pollici, per simulare lo scenario desktop più comune

-  Scenario 3: Trasferimento da Buffalo USB 3.0 al disco di sistema, utilizzando una unità da 2,5 pollici Seagate Momentus, per simulare l'ambiente notebook

Abbiamo creato una cartella costituita da contenuti di varia tipologia, andando dalle immagini a video di grandi dimensioni, passando per messaggi di testo e comuni documenti tipici degli applicativi da ufficio. Sulla nostra piattaforma di test abbiamo utilizzato tre dischi di sistema differenti, ognuno con una copia identica del sistema operativo, al fine di arginare le differenze ottenute nei risultati alla sola presenza di un disco differente.

Una volta copiata la cartella sul disco esterno, abbiamo provveduto a effettuare delle copie della cartella stessa sul disco di sistema, avendo cura di cronometrare il tempo necessario a portare a termine il processo. Lo scenario 1 intende descrivere una piattaforma desktop ad alte prestazioni, con un disco Solid State Drive molto performante. Nello scenario 2 si tracciano le caratteristiche di una normale piattaforma desktop, con un disco 3,5 pollici tradizionale installato. Lo scenario 3 ricrea invece un ambiente tipicamente notebook, dove di regola si trova un disco da 2,5 pollici tradizionale.

Gli scenari decritti e il test di trasferimento effettuato mettono in evidenza una realtà importante e da tenere in considerazione: ora che l'interfaccia non è più un problema, potrebbe diventarlo il disco di sistema o comunque quello installato nel PC. Diciamo potrebbe, in quanto molto dipende dal disco da o verso il quale si spostano i dati. Lo scenario analizzato è quello peggiore per il tempo di trasferimento, in quanto si parte dalla lettura dati sul disco Buffalo 3.0, passando per un'interfaccia che non è più un collo di bottiglia, per finire con la scrittura sul disco di sistema.

E' proprio la scrittura su disco che può generare dei rallentamenti, a seconda dei modelli analizzati. Con il modello SSD, in grado di scrivere dati sequenziali a circa 170MB al secondo, l'unità esterna è libera di esprimere tutto il suo potenziale. L'unità installata all'interno del Buffalo, un disco tradizionale Samsung 3,5" HS103SJ 1TB da 7200 giri al minuto, ha un picco in lettura di circa 130MB al secondo, permette quindi di ottenere tempi inferiori ai 4 minuti, un terzo circa del tempo necessario allo stesso trasferimento se si utilizza la porta USB 2.0.

Ridimensionati i guadagni in termini di tempo se si prende in considerazione lo scenario 2, dove il disco di sistema è una unità da 3,5 pollici da 120MB al secondo circa in scrittura sequenziale, valore ovviamente di picco. Anche in questo caso i benefici di un disco esterno USB 3.0 sono evidenti, con valori dimezzati rispetto a quanto si ottiene collegando l'unità alla porta USB 2.0.

A soffrire, a causa di un valore in scrittura prossimo ai 30MB al secondo di picco, è il disco utilizzato nello scenario 3. Il modello Seagate Momentus da 2,5 pollici ha prestazioni in scrittura limitanti, che portano ad annullare il beneficio dell'interfaccia e del disco.

Questi test, sia chiaro, dimostrano in maniera lampante come  SuperSpeed  USB nasca con le giuste premesse, così come convince appieno il comportamento dell'unità Buffalo USB 3.0. E' in ogni caso corretto segnalare che le promesse di velocità di trasferimento molto elevate siano soggette a ridimensionamenti, in relazione al disco che si trova dall'altra parte del cavo. Risultati migliori si possono ottenere con il percorso opposto, ovvero copiando dati dal disco di sistema all'unità esterna USB 3.0, ma nel caso delle unità tradizionali da 2,5 pollici non ci si aspettino miracoli, in quanto i valori migliorano al massimo di un minuto.

Particolare di trasferimento Buffalo USB 3.0 - Seagate Momentus

Gli scenari analizzati in precedenza sono intuibili anche dalla stima di Windows Vista, di cui abbiamo catturato alcuni screenshot per mostrare in altro modo il problema. In questo caso si nota come la velocità di trasferimento sia massimo di 31,7MB al secondo, valore che sceso ulteriormente al passare del tempo, in relazione alla normale degradazione delle prestazioni sui dischi tradizionali man mano che si sfruttano settori più interni dei dischi.

Particolare di trasferimento Buffalo USB 3.0 - Maxtor DiamondMax 23

Uno scenario decisamente migliore, ma soggetto allo stesso problema, è quello osservato con l'unità Maxtor DiamondMax 23. I tempi ottenuti sono comunque molto buoni, anche se lontani da quelli di picco in virtù di una scrittura su disco non certo perfettamente sequenziale.

Particolare di trasferimento Buffalo USB 3.0 - OCZ Vertex inizio copia

Particolare di trasferimento Buffalo USB 3.0 - OCZ Vertex fine copia

Con il disco OCZ Vertex le cose cambiano, e di molto. Ad inizio copia il valore segnalato è prossimo ai 120MB al secondo, mentre a fine copia si assesta sui 95MB al secondo circa. Sono questi i valori di picco il lettura del disco Samsung ospitati nell'unità esterna Buffalo, poiché la scrittura non è in alcun modo limimtata dal disco di destinazione, né dall'interfaccia.

A titolo di curiosità riportiamo un grafico curioso. La copia della cartella da 21,7GB è stata più veloce utilizzando la porta USB 2.0 con destinazione disco OCZ Vertex che utilizzando la USB 3.0 con il modello Seagate Momentus come destinatario. Una prova ancora più chiara di come gli attuali dischi da 2,5 pollici tradizionali possano di fatto essere visti come il nuovo collo di bottiglia nel trasferimento dati.

L'unità Buffalo analizzata nel corso dei nostri test, in abbinamento all'abilitazione dell'interfaccia USB 3.0 o  SuperSpeed  USB, ci ha pienamente convinto. Allontanate le paure di potenziali incompatibilità o problemi con i driver, sia l'unità che l'interfaccia USB 3.0 ci hanno dato un assaggio delle potenzialità che avremo a disposizione nel corso del 2010, quando cioè la diffusione delle periferiche  SuperSpeed USB e dei controller installati di serie su schede madri e portatili sarà una realtà consolidata.

L'interfaccia USB 3.0 costituisce di fatto un bel passo avanti rispetto ad USB 2.0, non solo per la velocità di trasferimento dati, di per sé notevole. A costituire una prova di successo annunciato è la retro-compatibilità con le specifiche precedenti (con le limitazioni del caso), ma anche le accresciute potenzialità di alimentazione di periferiche esterne e le modalità di idle, standby e altro ancora, il tutto in ottica di risparmio energetico. Abbiamo avuto modo di collegare ogni sorta di periferica USB 2.0 a nostra disposizione nel controller SuperSpeed USB, senza riscontrare alcun problema di trasferimento.

Sul fronte prestazionale, dopo aver promosso a pieni voti l'unità Buffalo ed il controller NEC, occorre ora rivedere alcune convinzioni, rafforzate da anni in cui USB 2.0 era indicata come causa di rallentamenti e prestazioni scarse in termini di velocità di spostamento dati e backup. Se prima il potenziale dei dischi esterni era mortificato da un misero 30-35MB al secondo dovuto all'interfaccia USB 2.0, emergeranno ora i possibili limiti dei dischi installati nei nostri PC.

Problema inesistente se nel nostro futuro portatile troveremo installato un SSD ad alte prestazioni, sensibile se si sfrutteranno dischi esterni SuperSpeed USB su sistemi con dischi molto lenti in scrittura, pur con una porta USB 3.0 perfettamente funzionante. Nello scenario intermedio, quello che vede un sistema desktop equipaggiato con disco tradizionale da 3,5 pollici di prestazioni ordinarie, l'aumento di prestazioni rispetto ad USB 2.0 è sensibile, come abbiamo notato dai tempi dimezzati. Anche in questo caso si osservano limitazioni date dalla scrittura su disco, ma siamo di fronte comunque ad un bel passo avanti rispetto alla situazione attuale, fatto che fa ben sperare nell'ottica dei tempi di backup o recupero di backup di grandi moli di dati.

SuperSpeed USB arriva con un ritardo rispetto alle aspettative, in tempi in cui l'interfaccia USB 2.0 dimostra tutta la sua età e le sue pecche in ambito prestazionali. Con i suoi 600MB al secondo teorici ed i verosimili 400MB al secondo reali, USB 3.0 dovrebbe portare ad un bel ricambio delle unità esterne di archiviazione nel corso del 2010. Almeno per un po' di tempo, tutto questo dovrebbe bastarci.