Что такое USB? На сегодняшний день об этом не знает и не слышал, наверное, только ленивый. USB прочно вошел в жизнь современного человека, и многие сферы деятельности невозможно без него представить. USB по популярности обошел все другие аналогичные интерфейсы, которые взаимодействуют с компьютерными периферийными устройствами. Разъемами USB оснащены практически все электронные гаджеты и системы: компьютеры, телефоны, планшеты, телевизоры, автомобильные магнитолы и множество других устройств.
Понятие USB
Разобраться, что такое USB, поможет техническое определение. В официальной документации заявлено: USB, Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина. В сущности, это программное средство, осуществляющее соединение для трансляции данных между электронными гаджетами.
USB имеет собственный символьный значок в виде геометрических фигур: два круга (маленький и большой), треугольник и квадрат. Из большого круга выходят три разветвленные линии, на концах которых находятся остальные фигуры.
Можно определить, что такое USB, более простым понятием. Это разъем, к которому подключается устройство со штекером того же стандарта. Например, при помощи USB к персональному компьютеру подключается клавиатура, мышь, принтеры. Для обмена информацией, установкой различных обновлений, настроек подсоединяются телефоны, смартфоны, планшеты, электронные книги, портативные жесткие диски и многие другие гаджеты.
Особенности и преимущества
Данный интерфейс был разработан и представлен в конце 1994 года. Руку к появлению USB приложили такие компании, как "Майкрософт", "Интел", "Филипс" и "ЮС Роботикс".
Раньше внешние сторонние устройства общались с ПК посредством таких средств коммутации, как PS/2, последовательный и параллельный вход-порт, отдельный разъем для подсоединения игровых манипуляторов, и что такое USB, никто даже не слышал. При разработке новых гаджетов появилась острая необходимость унифицировать коммутационные возможности. Презентация нового стандарта привела к расширению функциональности компьютера и стимулировала разработку сторонних продуктов с шиной USB.
На сегодняшний день все ПК и ноутбуки выходят в обязательном порядке с разъемами USB. В стационарном компьютере USB-коннекторов может быть монтировано до 12 штук, ноутбук обладает 3-4 входами. Любой современный "уважающий себя" гаджет имеет в своем активе USB-порт.
Простота и удобство в использовании стали синонимами USB-технологии. Она позволила взаимодействие со спецификацией «Plug and Play», которая предполагала надежную, быструю и дружественную коммутацию внешних источников.
Стандартизация USB
Пробные спецификационные стандарты были представлены в конце 1994 г. Далее в течении года выпускалось еще несколько версий, и 15 января 1996 года был презентован стандарт USB 1.0. Он характеризовался двумя видами обмена данными: высоким проходным каналом до 12 Мбит/с и низким – 1.5 Мбит/с. При высокой проходимости длина USB кабеля составляла 3 м, а при низком – 5 м. Напряжение для подключаемых устройств было определено в 5 В с максимальным током – 500 мА. Подключить можно было до 127 гаджетов. При этом все они могли функционировать с различным пропускным стандартом.
В сентябре 1998 г. была проведена работа над обнаруженными ошибками, увеличена скорость до 15 Мбит/с, и получила путевку в жизнь USB-версия 1.1.
Начало 2000 года ознаменовалось выходом интерфейса USB поколения 2.0. Был введен скоростной режим обработки и трансляции данных. USB 2.0 получил три вида пропускной способности:
- от 10 до 1500 Кбит/с использовалась для эксплуатации клавиатурами, мышами и игровыми гаджетами; от 0.5 до 12 Мбит/с зарезервировали различные видео и аудиосредства; от 25 до 480 Мбит/с работала с жесткими дисками (HDD) и обработкой видеопотоков.
Дополнительные спецификации
В 2005 г. была разработана технология USB Wireless. Характерной чертой была заявлена беспроводная коммутация с большой скоростью передачи данных. В радиусе 3 метров скорость составляла порядка 480 Мбит/с, 10 м – 110 Мбит/с.
Совместными усилиями компаний "Майкрософт", "Интел", "Хьюлетт-Паккард" и некоторых других появился спецификационный стандарт USB 3.0. Данная версия полностью совместима с 2.0. Разъемы последней спецификации имеют характерный синий цвет пластика в отличии от белого предыдущей версии. Спецификация 3.0 имеет дополнительные четыре линии коммутации, отчего кабель стал немного толще, а пропускная способность выросла до заоблачных 5 Гбит/с. При таких параметрах, например, информация объемом в 1 Тб может быть передана приблизительно за 50 минут. Тогда как при стандарте 2.0 тот же объем передается около 9 часов.
Последняя версия USB имеет более увеличенную силу тока – 900 мА. Данный параметр дал возможность подключать к разъему большее количество устройств по сравнению с 2.0.
Также существует спецификация USB OTG, которая дает возможность подключаемым устройствам определять в одностороннем порядке, когда быть хостом, а когда - периферийным устройством.
USB разъемы
Спецификация USB имеет два типа разъемов/штекеров: тип А и В.
Тип А соединяет стороннее устройство USB и компьютер. Он находится на стороне контроллера. При подключении любого гаджета USB драйвера моментально находит сама операционная система. Если таковые отсутствуют, то устройство всегда комплектуется диском с ПО, в который входит необходимый элемент инсталляции.
Тип В присутствует на стороне периферийных USB-устройств. Это в основном сканеры, принтеры или многофункциональные устройства. Оба типа включают в себя несколько вариантов конфигурации штекеров/разъемов: mini USB и micro USB.
Разъем/штекер mini USB отличается более компактными размерами и встречается на ранних версиях смартфонов, в фотоаппаратах, видеокамерах, электронных книгах и т.д.
Разъем/штекер micro USB габаритами еще меньше, чем предыдущий вариант. Зачастую он встречается в современных смартфонах.
Недостатки интерфейса USB
Разъемы mini USB и micro USB из-за конструктивных особенностей часто выходят из строя раньше своего эксплуатационного срока службы. Это обусловлено тем, что такие разъемы обычно находятся в гаджетах, которые очень часто приходится подсоединять к компьютеру или заряжать (телефоны, смартфоны, КПК, МР3-плееры). При этом стоит отметить, что технология USB позволяет не только обмениваться данными, но и дает возможность заряжать устройства через свое соединение.
Заявленная пропускная способность у спецификации 2.0 в 480 Мбит/с не соответствует действительности. Это происходит потому, что данные передаются в обе стороны по одной витой паре кабеля. Для достижения максимальной скорости требуется 2 такта при обмене информацией, что, кстати, реализовано в USB 3.0.