Tại sao các cổng USB và cổng Ethernet chia sẻ cùng một bộ điều khiển?

Theo hiểu biết của tôi, các cổng USB trên Pi có chung bộ điều khiển với cổng Ethernet.

Điều này có nghĩa là nếu một người sử dụng Pi làm NAS, việc truyền dữ liệu qua mạng sẽ bị hạn chế, vì cả cổng USB và cổng Ethernet sẽ được sử dụng đồng thời.

Câu hỏi của tôi là việc truyền dữ liệu bị chậm lại có ảnh hưởng gì không, và có cách giải quyết vấn đề này không?

Bạn hiểu đúng rằng bus USB / ethernet được chia sẻ là một điểm nghẽn.

Một tùy chọn là sử dụng Pi 3 qua WiFi. Chip WiFi không chia sẻ bus với ổ cắm USB và nên chạy ở tốc độ tối đa.

Sử dụng bất kỳ Pi khác hơn một Pi 3, tôi đang dẫn dắt để tin rằng việc sử dụng một USB 3 Gigabit Ethernet Adapter trong một ổ cắm USB có thể làm việc kỳ diệu cho tốc độ kết nối của bạn. Đoạn này trên jeffge Muff.com cho thấy ông đã quản lý để cải thiện đáng kể thông lượng mạng theo cách này.

USB 2.0 có tốc độ truyền tối đa 480Mb / giây (Mega bit )
Bây giờ, tốc độ truyền thực tế trong thế giới thực chậm hơn rất nhiều.

My Pi 2 có thông lượng tối đa 220Mb / giây (Mega bit ) qua USB.

Mức tối đa mà Pi có thể vượt qua cổng mạng 10/100 là khoảng 90Mb / giây (Mega bit )

Vì thế:

  480 Mb/sec        (USB 2.0 maxium throughput)
- 260 Mb/sec        (For real-world speeds)
-  90 Mb/sec        (For the network port)
-----------
  130 Mb/sec        (Left over bandwidth)

Vì vậy, sau khi tải xuống đầy đủ cổng mạng, bạn còn lại băng thông 130Mb / giây (Mega bit ).
Để chơi an toàn, hãy để 100Mb / giây (Mega bit ) còn lại.

Do đó, (giả sử bạn đã có Pi 2):

Miễn là băng thông USB của bạn không vượt quá 100Mb / giây (Mega bit ), bạn sẽ ổn. 90Mb / giây (Mega bit ) sẽ được sử dụng để chuyển tiếp nó vào card mạng.

Vì vậy, miễn là những thứ khác ngoài ổ cứng được kết nối với cổng USB sử dụng dưới 10Mb / giây (Megabits), bạn sẽ hoạt động ở tốc độ tối đa mà Pi 2 có thể xử lý.)

Bộ điều khiển là Microchip LAN9512 và lý do nó được sử dụng thay vì, ví dụ, một loạt các bộ điều khiển độc lập có lẽ là:

1. Giá bán. Đây là một ví dụ về nơi nào đó bạn có thể mua 100 trong số đó @ $ 5 mỗi cái.

2. Yếu tố hình thức. Bạn có thể nhớ Raspberry Pi đang được bán trên thị trường hoặc công nghệ được viết là "máy tính có kích thước thẻ tín dụng" hoặc "máy tính nằm gọn trong lòng bàn tay", chứ không phải "một hệ thống ITX mini khác" hay "máy tính" sẽ phù hợp dưới một chiếc mũ lớn ", v.v.

3. Quyền lực. Liếc vào trang đầu tiên của bảng dữ liệu (có thể truy cập thông qua liên kết Microchip) "thực hiện các chế độ hoạt động năng lượng giảm" được đề cập như một trong những "Tính năng". Bạn sẽ phải đào sâu hơn để tìm hiểu điều đó thực sự có nghĩa gì trong các thuật ngữ so sánh, nhưng trên bề mặt ít nhất, nó có ý nghĩa có thể hiểu được.

Hãy nhớ rằng, giá pi ~ $ 35 bán lẻ. Không phải $ 135 hay $ 350. Vì vậy, đó là câu trả lời cho câu hỏi theo nghĩa đen trong tiêu đề của bạn, "Tại sao các cổng USB và cổng Ethernet chia sẻ cùng một bộ điều khiển?" .

Lưu ý rằng đó không phải là một cách tiếp cận bất thường đối với nhiều cổng USB để chia sẻ cùng một xe buýt --- đó có thể là chuẩn mực. Tôi nhận thấy máy tính xách tay hiện tại tôi có 3 cổng USB nhưnglsusb chỉ báo cáo hai trung tâm 2.0 "Tốc độ đầy đủ". Vì vậy, ít nhất hai trong số các cổng đó chia sẻ một trung tâm và cả hai sẽ không nhận được "Tốc độ đầy đủ" cùng một lúc. Tôi chắc chắn nếu bạn kiểm tra hệ thống hiện tại của mình, nó sẽ được đặt dọc theo các đường tương tự.

Kết hợp ethernet với điều đó là không bình thường, nhưng đáng chú ý là USB 2.0 sẽ cung cấp 480 Mbps trong khi kết nối ethernet 10/100 sẽ yêu cầu tối đa 100 trong số đó.

Wikipedia ghi chú , trích dẫn thông số là một nguồn, "Do hạn chế truy cập xe buýt, thông lượng hiệu quả của tốc độ báo hiệu Tốc độ cao được giới hạn ở 280 Mbit / s hoặc 35 MB / s"; cho dù điều đó có nghĩa là trên mỗi cổng hoặc cho toàn bộ xe buýt là không rõ ràng.

việc truyền dữ liệu bị chậm lại

Rõ ràng là bạn sẽ không nhận được tổng cộng hơn 480 Mbps và có thể bạn sẽ không nhận được hơn 280. Cá nhân tôi chưa bao giờ thấy hoặc nghe thấy các báo cáo về việc pi chuyển tốt hơn 10 MB / s từ ethernet cục bộ sang USB ổ đĩa (tức là 80 Mbps) phù hợp cho các mục đích bình thường. Tuy nhiên , con số đó là sau khi các giao thức được xử lý, nó sẽ thêm một biến nhưng tôi nghĩ tỷ lệ nhỏ - với ethernet, nó có thể thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào cấu trúc liên kết và hoạt động của mạng được kết nối.

có một cách giải quyết cho vấn đề này

Nếu bạn muốn nói, tôi có thể vắt nhiều nước hơn qua một đường ống so với đường ống được tạo ra để chứa thì không, hoặc tôi có thể làm cho một máy bơm hoạt động nhanh hơn hoặc kết hợp một hoặc hai lần nữa, không. Nếu bạn cần một máy bơm nhanh hơn hoặc một đường ống lớn hơn, hãy mua một máy bơm nhanh hơn và một đường ống lớn hơn.

Tại sao các cổng USB và cổng Ethernet chia sẻ cùng một bộ điều khiển?

Bởi vì SoC trên pi 1 đến 3 không có bộ điều khiển Ethernet, chỉ có một bộ điều khiển USB duy nhất và không có bất kỳ giao diện nào khác có thể dễ dàng sử dụng cho Ethernet. Mặc dù Eben có thể có một số ảnh hưởng đến thiết kế BCM2835, nhưng cuối cùng nó là một sản phẩm của Broadcom và các ông chủ của anh ta tại Broadcom sẽ gọi các cảnh quay, chỉ có rất nhiều anh ta có thể thoát khỏi.

Cũng nên nhớ rằng Pi được thiết kế để trở thành một máy tính giá rẻ mà trẻ em có thể học lập trình. Thực tế nó đã được chọn và sử dụng cho tất cả các loại khác cũng chỉ là một tác dụng phụ may mắn.

LAN9512 (sau này được thay thế bằng LAN9514 để thêm nhiều cổng hơn và LAN7515 để cung cấp Ethernet nhanh hơn) cung cấp một giải pháp thuận tiện để thêm một cổng USB và cổng Ethernet.

Khi họ nâng cấp các lõi của pi2 và pi3, họ quyết định để phần còn lại của chip (trừ việc sửa lỗi bộ điều khiển bộ nhớ để cho phép 1GB ram). Tôi hiểu điều này được thúc đẩy bằng cách cố gắng nâng cấp càng rẻ và rủi ro càng thấp càng tốt.

Cuối cùng, họ đã đạt đến điểm mà họ có ít sự lựa chọn ngoài việc thực hiện một cuộc đại tu lớn về thiết kế SoC. May mắn thay, họ cũng đã xây dựng được cơ sở khách hàng của mình đến mức đại tu như vậy có khả năng tài chính. Với raspberry pi 4, bộ chia USB với chip ethernet không còn nữa, được thay thế bằng chip Ethernet PHY được điều khiển bởi MAC trên SoC mới và bộ điều khiển USB3 được điều khiển bởi PCIe trên SoC mới.