USB

Universal Serial Bus
Разработчик	Compaq DEC IBM Intel Microsoft NEC Nortel
Первый выпуск	январь 1996 (1996-01)
Веб-сайт	http://www.usb.org

Универсальная последовательная шина (USB) — это промышленный стандарт, который устанавливает спецификации для кабелей, разъемов и протоколов для подключения, связи и электропитания (сопряжения) между компьютерами, периферийными устройствами и другими компьютерами. Интерфейс поддерживает обмен данными, а также обеспечивает электропитание периферийного устройства. Сетевая архитектура позволяет подключать большое количество периферии даже к устройству с одним разъёмом USB.

Существует большое разнообразие аппаратных средств USB, включая 14 различных типов разъемов, из которых USB-C является самым последним и единственным, который в настоящее время не устарел.

Стандарты USB, впервые выпущенные в 1996 году, поддерживаются Форумом разработчиков USB (USB-IF). Существует четыре поколения USB: USB 1.x, USB 2.0, USB 3.x и USB 4.

USB был разработан для стандартизации подключения периферийных устройств к компьютерам и другим устройствам. Он заменил такие интерфейсы как PS/2, COM, LPT, DIN-коннектор и другие. Также это облегчило подключение таких устройств как портативный аудиоплеер, сотовый телефон, фото и видеокамер.

История

Группа из 7 компаний начала разработку USB в 1995 году: Compaq, NEC, DEC, Intel, Microsoft , Nortel и IBM. Основная цель заключалась в том, чтобы значительно упростить подключение внешних устройств к ПК путем замены множества разъемов на задней панели компьютера для решения проблем с удобством использования и упрощения настройки программного обеспечения всех устройств подключенных к USB. Первые интегральные схемы, поддерживающие USB, были выпущены компанией Intel в 1995 году.

USB 1.0 и 1.1

В январе 1996 года был выпущен интерфейс USB 1.0, который определял скорость передачи данных 1,5 Мбит/с (режим с низкой пропускной способностью) и 12 Мбит / с (режим с высокой пропускной способностью). Однако, это не позволяло использовать удлинительные кабели из-за ограничений по времени и максимальной мощности. Небольшое количество USB-устройств появилось на рынке до того, как в августе 1998 года был выпущен USB 1.1. На данный момент это самая первая версия USB 1.1, которая получила широкое распространение.

USB 2.0

USB 2.0 был выпущен в апреле 2000 года и добавил более высокую максимальную скорость передачи данных, названную High Speed или High Bandwidth, к скорости передачи данных USB 1.x Full Speed 12 Мбит/с (максимальная теоретическая пропускная способность 1,2 Мбайт/с). Изменения в спецификацию USB были внесены посредством уведомлений о технических изменениях (ECNS). Самые важные из этих ECN включены во все спецификации USB 2.0, которые доступны на USB.org. Для клавиатуры, джойстиков и мыши был регламентирован режим Low-Speed, который работал на скорости 10-1500 Кбит / с. Для аудио-, видеоустройства режим Full-Speed. И наконец, для устройств хранения информации режим High-Speed (25-480 Мбит / с).

USB 3.x

Спецификация USB 3.0 была выпущена 12 ноября 2008 года. Над созданием новой спецификации трудились компании Texas Instruments, NEC, Intel, Microsoft, NXP Semiconductors и Hewlett-Packard.

USB 3.0 добавляет режим сверхскоростной передачи данных с соответствующими обратно совместимыми штекерами, розетками и кабелями. Вилки и розетки SuperSpeed обозначаются четким логотипом и синими вставками в розетках стандартного формата. Максимальная скорость повышена до 5 Гбит/с и это намного больше скорости USB 2.0. При скорости передачи сигнала 5 Гбит/с с кодированием 8b / 10b для передачи каждого байта требуется 10 бит, поэтому исходная пропускная способность составляет 500 Мбит/с. С учетом управления потоком, формирования пакетов и накладных расходов на протокол вполне реально передавать приложению 400 Мбит/с (3,2 Гбит/с) или более.

USB 3.1, выпущенный летом 2013 года, имеет два варианта. Одна из версий сохраняет в режиме передачи данных SuperSpeed USB 3.0, а вторая версия вводит новый режим передачи данных SuperSpeed + под названием USB 3.1 Gen 2. SuperSpeed + увеличивает максимальную скорость передачи данных до 10 Гбит / с, одновременно уменьшая накладные расходы на кодирование строк.

USB4

Логотип USB4

Спецификация USB4 была выпущена 29 августа 2019 года Форумом разработчиков USB.

USB4 построен на протоколе Thunderbolt 3. Он поддерживает пропускную способность 40 Гбит/с, совместим с Thunderbolt 3 и обратно совместим с USB 3.2 и USB 2.0. Архитектура определяет метод динамического совместного использования одного высокоскоростного канала связи с несколькими типами конечных устройств, который наилучшим образом обеспечивает передачу данных по типу и приложению.

Plug & Play

Подготовленные разработчиками спецификации USB уделили особое внимание вопросу автоматического определения функциональности USB устройств, чтобы избавить пользователей от рутинных действий при подключении к устройствам. Plug & play — это технология, предназначенная для быстрого определения и конфигурирования устройств в компьютере и других технических устройствах. Это технология, позволяющая устанавливать новые устройства на компьютер (или на другие технические устройства) в автоматическом режиме. А вот слова Plug and Play можно перевести как «подключил и работай». Этот способ полностью освобождает пользователя от поиска и установки драйверов на новое устройство. Технологией «Plug and Play» могут быть оснащены такие устройства, как принтер, видеокарта, монитор, флешка и т. п.

Виды форм-факторов USB

USB тип А

Стандартный форм-фактор USB. Эта прямоугольная форма сохранялось почти во всех поколениях USB. Но, начиная с USB 3.1, устарел. На его смену пришел USB Type-C.

USB тип B

Используется в таких устройствах как: сканер, принтер, факс

USB mini-A

Используется для портативных устройств: смартфоны, плееры, фотокамеры. В 2008 году заменен стандартом Micro USB-A.

USB micro-A

В основном используется для зарядки и подключения смартфонов, на его смену пришел USB Micro-B.

USB mini-B

Более популярный стандарт, использовался для портативной техники и камер, для зарядки устройств.

USB Micro-B

Наиболее популярный стандарт «Micro USB». До выпуска USB Type-C был очень распространен в смартфонах и зарядных устройствах.

USB Type-C

Самый новый разъем. Его уникальность в том, что его можно подключать в любом положении. Другие разъемы требовали строгой ориентации.

Версии

Название	Дата релиза	Максимальная скорость передачи	Примечание
USB 1.0	15 января 1996	Low Speed (1.5 Мбит/с) Full Speed (12 Мбит/с)
USB 1.1	август 1998
USB 2.0	апрель 2000	High Speed (480 Mbit/s)
USB 3.0	ноябрь 2008	SuperSpeed USB (5 Гбит/с)	Также упоминается как USB 3.1 Gen 1 и USB 3.2 Gen 1 × 1
USB 3.1	июль 2013	SuperSpeed+ USB (10 Гбит/с)	Включает новый USB 3.1 Gen 2, также названный USB 3.2 Gen 2 × 1 в более поздних спецификациях. Последняя версия для поддержки разъема типа А.
USB 3.2	август 2017	SuperSpeed+ USB dual-lane (20 Гбит/с)	Включает новые USB 3.2 Gen 1 × 2 and Gen 2 × 2 режимы с несколькими каналами. Требуется разъем типа C.
USB4	август 2019	40 Gbit/s (2-lane)	Включает новые режимы USB4 Gen 2 × 2 (кодировка 64b /66b) и Gen 3 × 2 (кодировка 128b /132b) и вводит маршрутизацию USB4 для туннелирования трафика USB 3.x, DisplayPort 1.4a и PCI Express и передачи данных от хоста к хосту на основе протокола Thunderbolt 3.
USB4 2.0	сентябрь 2022	120 Гбит/с	Включает новые режимы 80 и 120 Гбит/с через разъем Type C.

Примечания

Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!