
Означает ли планируемая поддержка режима USB 3.1 Gen2 средствами системной логики Intel 300 серии отказ от дискретных компонентов, обслуживающих порты универсальной последовательной шины? Мотивацией для установки дополнительных дискретных чипов, например, таких как ASMedia ASM1142, принято считать отсутствие скоростного режима 10 Gbps у контроллеров xHCI в существующих «южных мостах».
Вместе с тем, в архитектуре интерфейса Type-C есть много факторов, обусловивших усложнение сопрягающих цепей даже в тех случаях, когда порт обслуживается встроенным в чипсет хост-контроллером. Их и рассмотрим, сделав акцент на разделении двух классов функциональности: реализованной в составе системной логики и требующей установки дискретных компонентов.
Базовая функциональность чипсетов Intel предыдущей 200-й серии
Сложившаяся на сегодня модель разделения обязанностей между системной логикой и внешними цепями обусловлена архитектурой микросхемы PCH (Platform Controller Hub). В состав «моста» Intel 200 серии входит контроллер xHCI (eXtensible Host Controller Interface). Он в максимальной конфигурации способен обслужить до 14 портов USB 2.0 и до 10 портов USB 3.0. Соответствующее количество наборов дифференциальных пар обоих интерфейсов приведено в таблице.
Рис 1. Перечисление сигнальных цепей USB-интерфейса
в составе микросхемы Intel 200 series Platform Controller Hub (PCH)
PCH также поддерживает датчики токовой перегрузки Overcurrent Indicators. Данные сигналы позволяют программно определить короткое замыкание или повышенное потребление в цепях питания портов по факту падения напряжения. Физическая реализация токовой защиты не входит в обязанности PCH, как правило, применяются самовосстанавливающиеся предохранители.
Несколько дополнительных сигналов используется для реализации архитектуры Dual Role USB, актуальной для мобильных устройств. При этом создается USB-подключение, в котором платформа выступает не в роли USB-хоста, а в роли периферийного устройства. Режим обслуживается контроллером xDCI (eXtensible Device Controller Interface). Физически, оба контроллера xHCI и xDCI находятся в составе микросхемы PCH. На логическом уровне в конфигурационном пространстве они представлены двумя раздельными подсистемами.
Коротко про Intel 300 series PCH
Согласно информации DigitalTrends максимальное количество портов, поддерживающих в режиме SuperSpeed Plus скорость передачи 10 Gbps, для системной логики 300 series PCH-H равно 6.
Рис 2. Сравнительная таблица характеристик системной логики Intel 200 и 300
При этом суммарное количество подключений USB 3.1 Gen1 и Gen2, без учета возможности установки дискретного USB-хаба, ограничено десятью портами.
Расширенная функциональность USB Type-C
Для функционирования интерфейса, основанного на новомодном разъеме Type-C, требуется целый ряд дополнительных устройств, причем некоторые из них, позволим себе такое предположение, вряд ли станут частью микросхемы PCH, во всяком случае – в ближайшее время. Консерватизм Intel в вопросе реализации новых интерфейсов в составе системной логики очевиден всем, кто следит за тенденциями в схемотехнике персональных платформ.
Рис 3. Блок-схема интерфейса USB Type-C,
включающая поддержку USB Power Delivery Specification и USB Alternate Mode
Как видно из блок-схемы, хост-контроллер является лишь частью подсистемы. Блок USB Host здесь соответствует контроллеру USB xHCI, входящему в состав Intel PCH. Рассмотрим два вида дополнительной функциональности порта USB Type-C.
Alternate Mode
Мультиплексор (Mux) выбирает один из двух вариантов использования физического канала. В стандартном режиме, набор дифференциальных пар интерфейса, подключен к хост-контроллеру USB. В режиме альтернативной функциональности те же цепи используются для передачи сигналов Display Port, подключая видеоадаптер, обозначенный на схеме как GPU, к монитору.
Power Delivery
Power Delivery (PD) Controller, управляемый посредством конфигурационного интерфейса и снабженный набором силовых ключей, обеспечивает передачу по цепи питания электрической мощности до 100 ватт (20 вольт, 5 ампер). Выбор режима питания определяется требованиями подключенного устройства, типом (иной раз – даже интеллектом) соединительного кабеля.
Резюме
Силовые ключи, коммутирующие мощность до 100 ватт, а также схемы управления, формирующие напряжения 12 вольт и выше для подачи на затворы MOSFET-транзисторов, вряд ли станут частью кристалла PCH, в то время как для конфигурационного интерфейса и мультиплексоров, обеспечивающих альтернативную функциональность порта, выбор между интегральным и дискретным решением, до официального релиза новой системной логики Intel, остается интригой.
Вместо послесловия
Добавим небольшую, но важную практическую рекомендацию. Планируя апгрейд и приобретение техники, следует принять во внимание существование переходных решений: системных плат, адаптеров, хабов, кабелей и периферийных устройств, которые, несмотря на использование современного разъема USB Type-C, лишены рассмотренной выше функциональности Alternate Mode и Power Delivery.