Mengapa port USB dan port Ethernet berbagi pengontrol yang sama?

Ini adalah pemahaman saya bahwa port USB pada Pi berbagi pengontrol yang sama dengan port Ethernet.

Ini berarti jika seseorang menggunakan Pi sebagai NAS, transfer data melalui jaringan akan dibatasi, karena baik port USB dan port Ethernet akan digunakan secara bersamaan.

Pertanyaan saya adalah apa efek transfer data melambat, dan apakah ada solusi untuk masalah ini?

Anda benar dalam pengertian Anda bahwa bus USB / ethernet yang dibagikan itu adalah semacam hambatan.

Salah satu opsi adalah menggunakan Pi 3 melalui WiFi. Chip WiFi tidak berbagi bus dengan soket USB dan harus berjalan dengan kecepatan penuh.

Menggunakan Pi lain dari Pi 3, aku dituntun untuk percaya bahwa menggunakan USB 3 Gigabit ethernet adapter di soket USB dapat bekerja keajaiban untuk kecepatan koneksi Anda. Artikel di jeffgeerling.com ini menunjukkan bahwa ia berhasil meningkatkan throughput jaringan secara signifikan dengan cara ini.

USB 2.0 memiliki kecepatan transfer maksimum 480Mb / detik (Mega bits ).
Sekarang, kecepatan transfer aktual di dunia nyata jauh lebih lambat.

Pi 2 saya memiliki throughput maksimum 220Mb / detik (Mega bits ) melalui USB.

Maxium Pi dapat mendorong port jaringan 10/100 sekitar 90Mb / detik (Mega bits )

Begitu:

  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)

Jadi setelah memuat penuh port jaringan, Anda memiliki bandwidth 130Mb / detik (Mega bit ) tersisa.
Agar aman, mari kita buat 100Mb / detik ( bit Mega ) tersisa.

Karena itu, (dengan asumsi Anda memiliki Pi 2):

Selama bandwidth USB Anda tidak melebihi 100Mb / detik ( bit Mega ), Anda akan baik-baik saja. 90Mb / detik (Mega bits ) yang akan digunakan meneruskannya ke kartu jaringan.

Jadi, selama hal-hal selain HDD yang terhubung ke port USB menggunakan kurang dari 10Mb / detik (Megabits) Anda akan beroperasi pada kecepatan maksimum yang bisa ditangani oleh Pi 2.)

Pengontrolnya adalah Microchip LAN9512 dan alasannya digunakan alih-alih, misalnya, sekelompok pengontrol independen mungkin:

1. Harga. Berikut adalah contoh tempat Anda dapat membeli 100 di antaranya masing-masing @ $ 5.

2. Faktor bentuk. Anda mungkin ingat Raspberry Pi dipasarkan atau teknologi blognya tentang "komputer ukuran kartu kredit" atau "komputer yang pas di telapak tangan Anda", bukan, "sistem mini-ITX lain", atau "komputer yang akan muat di bawah topi besar ", dll.

3. Kekuasaan. Melirik ke halaman pertama lembar data (dapat diakses melalui tautan Microchip) "mengimplementasikan mode pengoperasian daya yang dikurangi" disebut sebagai salah satu "Fitur". Anda harus menggali lebih dalam untuk mencari tahu apa artinya sebenarnya dalam istilah komparatif tetapi, pada permukaan setidaknya, itu masuk akal.

Ingat, biaya pi ~ ritel $ 35. Bukan $ 135 atau $ 350. Jadi itulah jawaban untuk pertanyaan literal dalam judul Anda, "Mengapa port USB dan port Ethernet berbagi pengontrol yang sama?" .

Catatan ini bukan pendekatan yang tidak biasa untuk beberapa port USB untuk berbagi bus yang sama --- mungkin itu norma. Saya perhatikan laptop saya sekarang memiliki 3 port USB tetapi lsusbhanya melaporkan dua, 2.0 "kecepatan penuh" hub. Jadi setidaknya dua dari port tersebut berbagi hub dan keduanya tidak akan mendapatkan "kecepatan penuh" pada saat yang sama. Saya yakin jika Anda memeriksa sistem Anda saat ini itu disatukan di sepanjang garis yang sama.

Menggabungkan ethernet dengan yang tidak biasa, tetapi perlu dicatat bahwa USB 2.0 harus menyediakan 480 Mbps sedangkan koneksi ethernet 10/100 akan membutuhkan paling banyak 100 dari mereka.

Catatan Wikipedia , mengutip spec sebagai sumber, bahwa, "Karena kendala akses bus, throughput efektif kecepatan pensinyalan Kecepatan Tinggi dibatasi hingga 280 Mbit / dtk atau 35 MB / dtk"; apakah itu berarti per pelabuhan atau untuk bus secara keseluruhan tidak jelas.

untuk apa efek transfer data melambat

Jelas Anda tidak akan mendapatkan total lebih dari 480 Mbps, dan Anda mungkin tidak akan mendapatkan lebih dari 280. Secara pribadi, saya belum pernah melihat atau mendengar laporan pi melakukan transfer lebih baik dari 10 MB / s dari ethernet lokal ke USB drive (yaitu, 80 Mbps) secara konsisten untuk tujuan normal. Namun , jumlah itu setelah protokol itu sendiri ditangani, yang akan menambah variabel tapi saya pikir persentase kecil - dengan ethernet itu mungkin sangat bervariasi tergantung pada topologi dan aktivitas jaringan yang terhubung.

apakah ada solusi untuk masalah ini

Jika maksud Anda, dapatkah saya memeras lebih banyak air melalui pipa daripada pipa dibuat mengandung maka tidak, atau dapatkah saya membuat pompa bekerja lebih cepat atau kombinasi atau keduanya lagi, tidak. Jika Anda membutuhkan pompa yang lebih cepat atau pipa yang lebih besar, beli pompa yang lebih cepat dan pipa yang lebih besar.

Mengapa port USB dan port Ethernet berbagi pengontrol yang sama?

Karena SoC pada pi 1 hingga 3 tidak memiliki pengontrol Ethernet, hanya memiliki pengontrol USB tunggal dan tidak memiliki antarmuka lain yang dapat dengan mudah digunakan untuk Ethernet. Sementara Eben dapat memiliki pengaruh pada desain BCM2835 itu akhirnya produk Broadcom dan bosnya di Broadcom akan memanggil tembakan, hanya ada begitu banyak dia bisa lolos.

Juga ingat Pi dirancang untuk menjadi komputer murah yang bisa dipelajari anak-anak untuk diprogram. Fakta itu diambil dan digunakan untuk semua hal lainnya juga hanya merupakan efek samping yang beruntung.

LAN9512 (yang kemudian diganti dengan LAN9514 untuk menambah lebih banyak port dan LAN7515 untuk menyediakan Ethernet yang lebih cepat) memberikan solusi yang mudah untuk menambahkan port USB tambahan dan port Ethernet.

Ketika mereka meng-upgrade core lengan pi2 dan pi3 mereka memutuskan untuk meninggalkan sisa chip sendirian (selain memperbaiki bug pengontrol memori untuk memungkinkan ram 1GB). Saya mengerti ini termotivasi dengan mencoba membuat upgrade semurah dan serendah mungkin.

Akhirnya mereka mencapai titik di mana mereka tidak punya banyak pilihan selain melakukan perombakan besar terhadap desain SoC. Untungnya mereka juga telah membangun basis pelanggan mereka ke titik di mana perbaikan seperti itu layak secara finansial. Dengan raspberry pi 4 hub USB dengan chip ethernet hilang, digantikan oleh chip Ethernet PHY yang digerakkan oleh MAC pada SoC baru dan pengontrol USB3 yang digerakkan oleh PCIe pada SoC baru.