Guida interfacce di trasferimento dati: USB, PCIe, SATA, NVMe, RJ45 – le differenze

Siamo qui oggi, nell’ultima della serie di guide che vi abbiamo proposto, per parlare delle interfacce di trasferimento dei dati. Per pura comodità e per non portarvi via tempo inutile non parlerò delle interfacce che non sono più in uso ma mi concentrerò solo su quelle oggi utilizzate.

Per completezza parlerò anche delle interfacce di trasferimento dei dati anche interne al computer (SATA e PCIe).

Iniziamo facendo una distinzione tra interfacce di trasmissione seriale e parallela.

Nelle interfacce di trasmissione seriale, vi sono pochi conduttori separati in cui scorrono i bit in sequenza, come fossero persone in fila, pertanto l‘informazione necessita di un certo tempo per arrivare a destinazione però il cavo risulta molto compatto.

Nelle interfacce di trasmissione parallela invece vi sono tanti conduttori separati quanti sono i canali di trasmissione di cui si necessita, in quanto ogni bit non è messo in fila all’altro bensì viene trasferito contemporaneamente lungo canali di trasmissione separati (parallelamente). Proprio per questo è il tipo di interfaccia più veloce che abbiamo a disposizione, tuttavia servendosi di tanti canali di trasmissione, risulta anche molto ingombrante e non è utilizzabile nelle grandi distanze.

Questo tipo di interfaccia è utilizzata all’interno dei computer, in cui si necessita di alte velocità di trasmissione e il problema dell’ingombro è limitato in quanto molto spesso i cavi sono molto corti (un esempio è l’interfaccia PCI).

RJ11

L’RJ11 (Registered Jack tipo 11) è un tipo di interfaccia di trasferimento dei dati utilizzata per il cablaggio dei telefoni. E’ quel piccolo connettore rettangolare sul modem al quale è attaccato il telefono.

RJ45

L’RJ45 (Registered Jack tipo 45) è un tipo di interfaccia di trasferimento dei dati utilizzata per il collegamento dei dispositivi alla vostra rete LAN. E’ un po’ più grande del connettore RJ11 e nei modem moderni si possono trovare numerose porte per questo cavo, per il cablaggio WAN e LAN.

USB

Ora veniamo all’interfaccia hot-swap più comunemente utilizzata e riconosciuta per il trasferimento di file.

L’USB (Universal Serial Bus) è un tipo di interfaccia seriale utilizzato per alimentare dispositivi e trasferire dati provenienti da dispositivi esterni e periferiche. La prima USB della storia (l’USB 1.0) fu introdotta nel gennaio 1996. Da quel momento si è iniziato a migliorare questo connettore fino al giorno d’oggi in cui disponiamo dell’USB 3.2 ed è stata messa a punto l’USB 4.0.

Nelle varie versione delle USB si è migliorata notevolmente la banda passante, partendo da 1,5Mbps dell’USB 1.0 fino ai 20Gbps dell’USB 3.2. Qui di seguito trovate una tabella riepilogativa dei protocolli e delle velocità raggiunte:

Oggi sono molto diffuse le 3.0 (anche se è possibile trovare ancora dispositivi con le 2.0, quelli low-cost), nei modelli top di gamma è possibile trovare anche numerose porte 3.1 e 3.2.

Quest’interfaccia ha avuto molta fortuna in quanto è comoda e performante; grazie a quest’ultima è possibile alimentare e allo stesso tempo trasferire file da un dispositivo a un altro, senza bisogno di collegare quell’oggetto ad alimentazione esterna.

Le USB funzionano a generalmente a 5V ma con l’implementazione della power delivery è possibile farle funzionare anche a 15, 18, 20 e 50V. I valori comuni sono 5, 12 e 18V.

Un’altra caratteristica per la quale le USB hanno trovato fortuna è senza dubbio l’hot-swap o connessione a caldo. Questo permette di collegare e scollegare i dispositivi senza riavviare il computer.

Connettore USB Type-A
Connettore USB Type-B

Come detto in precedenza esistono diverse versioni di USB: 1.0, 1.1, 2.0, 3.0, 3.1, 3.2 e 4.0 (almeno attualmente). Esistono poi diversi tipi di connettore: Type-A, Type-B, Type-C, Mini-A, Mini-B, Micro-A e Micro-B.

Connettori in versione 2.0
Connettori in versione 3.0
Confronto connettori versione 2.0 e 3.0

Ci sarebbe tanto di cui parlare sulle USB ma mi limiterò a parlare solo delle cose più importanti dunque se siete interessati ad approfondire potete leggere a questa pagina.

L’unica precisazione che volevo fare è sul connettore Type-C.

Questo connettore è stato introdotto con il debutto sul mercato dell’USB 3.1. Tale connettore permetteva una velocità di trasferimento di ben 10Gbps. Questo connettore è molto comodo in quanto è reversibile, supporta OTG e supporta la tecnologia Thunderbolt.

Possiede 12 pin sopra e 12 pin sotto per un totale di 24 pin e supporta tensioni fino a 20V con l’ausilio dei pin appositi e correnti fino a 5A per un totale di 100W di potenza.

Proprio per questo tramite la power delivery è possibile ricaricare i dispositivi con potenze fino a 100W. Grazie a questa porta i nuovi smartphone possono essere ricaricati utilizzando Quick-Charge e Power delivery e allo stesso tempo fornire velocità di trasmissione altissime oltre che contare sull’OTG (USB On-The-Go) per il collegamento di memorie di massa esterne e periferiche. Proprio grazie a questo i nuovi smartphone possono essere utilizzati con la modalità desktop come veri e propri computer.

Ovviamente l’OTG non è supportato solo dalle Type-C o dalle USB 3.1 ma è solo una specifica software.

Thunderbolt

La Thunderbolt di cui spesso si sente parlare nei computer è uno standard sviluppato da Intel che definisce un’interfaccia in grado di collegare una vasta gamma di dispositivi multimediali.

Connettore Thunderbolt proprietario

Grazie alla prima generazione è stato possibile garantire una velocità di trasmissione di ben 10Gbps, per arrivare ai 40Gbps della Tunderbolt 3.

Tramite la combinazione dei protocolli di trasferimento dati di DisplayPort e PCIe è stato possibile trasferire, con un’unica interfaccia, diversi tipi di dato per poterci collegare monitor e periferiche.

Grazie al protocollo PCIe è possibile raggiungere velocità molto vicine a quelle massime teoriche ipotizzate, a differenza di USB.

Anche se inizialmente l’interfaccia Thunderbolt aveva un connettore dedicato, oggi le Tunderbolt 3 vengono implementate tranquillamente nelle USB Type-C in tutti i portatili di fascia alta.

SATA

L’interfaccia SATA (Serial Advanced Technology Attachment) è un’interfaccia utilizzata per collegare le memorie di massa a un computer. Ne sono state rilasciate 3 versioni, la più recente è la SATA 3.0 che permette una velocità di trasferimento teorica di 6Gbps anche se poi la velocità effettiva è di 4,8Gbps (600MB/s).

Tale interfaccia è necessaria per il corretto funzionamento degli SSD in quanto la banda della SATA 2.0 non sarebbe minimamente sufficiente (appena 300MB/s).

Il connettore è caratteristico ed è dotato di una sorta di scalanatura per indicare il verso corretto (se il verso è sbagliato il connettore non entrerà).

Anche se spesso si pensa che la connessione SATA sia una connessione fissa, in realtà dal BIOS è possibile abilitare la connessione a caldo ed è possibile utilizzarla come le USB, per collegare e scollegare i dispositivi di archiviazione di massa a PC acceso.

Sono disponibili sul mercato anche dei case per collegare via USB i dispositivi con interfaccia SATA (HDD e SSD interni).

PCIe

L’interfaccia PCIe (Peripheral Component Interconnect express) è un’interfaccia di connessione seriale disponibile in tutti i PC moderni. Quest’interfaccia è disponibile in diverse versioni, dalla 1.0 alla 5.0 (attualmente è stata implementata sulle schede madri soltanto fino alla versione 4.0)

Inoltre è in grado di aumentare la banda passante, aumentando il numero di connessioni e di conseguenza la lunghezza del connettore stesso. Sono disponibili connettori 1x, 2x, 4x, 8x e 16x.

Solitamente i 16x sono utilizzati per le schede grafiche moderne mentre 1x e 2x per le schede di espansione USB, di rete e via dicendo.

Sono anche disponibili SSD PCIe ma con l’avvento dell’interfaccia NVMe questi SSD sono caduti in disuso.

L’interfaccia NVMe è un’interfaccia PCIe che permette di collegare schede di espansione con fattore forma ridotto e con bassissima latenza. E’ ampiamente utilizzato nei portatili per collegare SSD e schede di rete.

Nei fissi si utilizza per lo più per il collegamento di SSD ad alta velocità come alternativa agli SSD SATA che sono molto più lenti.

Conclusioni

Ovviamente queste interfacce si usano per scopi diversi e in ambiti diversi dunque non c’è motivo di preferire una o l’altra.

A proposito delle unità di archiviazione di massa, se avete bisogno di alte velocità optate per un SSD NVMe (anche se costano un po’ di più dei SATA, ne vale davvero la pena).

SSD Sata 3.0 top di gamma
SSD NVMe 3.0 top di gamma
SSD NVMe 4.0 top di gamma

Sappiate solo che più veloce è il dispositivo di archiviazione sul quale è installato il sistema operativo più il sistema sarà veloce ad accendersi e sarà reattivo nelle operazioni e nell’apertura dei programmi (processore e RAM permettendo). Dunque se avete le disponibilità economiche è sempre consigliato un bel NVMe per l’OS e i programmi principali e poi eventualmente un HDD o un SSD SATA per giochi e file vari.

Nel resto dei casi non avete altra scelta dunque non c’è motivo di suggerire preferenze.

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