USB

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Емблема за пояснителна страница Тази статия е за стандарта за свързване. За „флашката“ вижте USB флаш.

USB конектор тип "А"

Универсалната серийна шина (на английски: Universal Serial Bus - USB) е серийна шина за свръзване на компютър с периферни устройства. Чрез USB е възможно флашки и други устройства притежаващи USB интерфейс директно да се включват към работеща система (Hot-Plugging) като техните особености и характеристики биват автоматично разпознати..

Кратко описание[редактиране | edit source]

USB е серийна шина т.е. единичните битове на един пакет данни пътуват един след друг. Прехвърлянето на пакетите данни става симетрично по два проводника, по единия от които тече реалният сигнал, а по другия-инвертираният. Приемникът на сигнала моделира разликата в напреженията на дадените сигнали; разликата в напреженията между логическата нула и единица е винаги два пъти по-голяма, така смущаващите сигнали биват елинимирани. Това повишава сигурността на предаване на данни и намалява смущенията. Другите два проводника служат за захранване на включеното устройство. Постигането на високи скорости на пренос със сравнително нисък разход на енергия се постига именно защото не се предават повече сигнали по отделни проводници и не се употребява синхронизиращ сигнал.

USB шината се характеризира с Master-Slave организация, в която едно главно устройство, наричано master или host (най-често компютър) управлява до 127 свързани устройства. Все пак на едно USB портче може да се сложи само едно единствено устройство. Ако се изискват повече на брой устройства се слага в самия USB порт USB разклонител или т.нар. Хъб, който увеличава броя на възможните свързани устройства. Хъбът използва дървовидна структура, която винаги завършва в хост-контролера.

История[редактиране | edit source]

USB 1.0 бива създадено от компанията Интел и вкаран на пазара през 1996 година. Бил е създаден като връзка на периферните устройства към компютър и като наследник на цяла гама от интерфейси и портове, които трябва да съчетае в себе си т.е. плюсовете им. Затова USB не се ограничава само до мишки и клавиатури, ами се включва и към други периферни устройства като скенери и принтери. Имало е носители на информация като твърдите дискове също поддържани от USB 1.0 поради високата скорост на пренос, но рядко биват използвани в действителност.

Един от първите чипсети, които поддържат USB протокола, е 440FX, чийто произход идва от Pentium Pro и по-късно бива използван и в Pentium II. Той бива слабо разпространен до вкарването на ATX-Дънни платки.Причината за това може да се търси в редица факти като например липсата на поддръжа на USB от тогавашните ОС Windows 95 и Windows NT 4.0, както и факта, че в началото е имало много малко USB устройства. Този криволичещ старт носи на шината прякора Useless Serial Bus(Ненужна серийна шина).

Към края на 1998 идва надстроената версия USB 1.1, която на първо време отстранява много неясноти и грешки при USB 1.0 и добавя Interrupt Out Transfer. Скоростта не бива променена. По това време USB не е конкуренция на епълския FireWire (IEEE 1394), който в началото си (1995) предлага скорост на пренос до 400 Mbit/s, а април 2003-до 800 Mbit/s. Въпреки това от Apple започват в ревизия да използват USB 1.1.

През 2000 година бива представена спецификацията USB 2.0, която предлага скорост на трансфер 490 Mbit/s като така си проправя път към твърдите дискове и видео карти. Първите продукти обаче се появяват на пазара едва от 2002 година.

2008 година бива представен спецификацията USB 3.0 Super Speed, която бива рекламирана, че предлага скорост на трансфер 5 Gbit/s, но реално бива ограничена до 4 Gbit/s. Максималната теоритична скорост се изчислява под 4 Gbit/s. Тази спецификация изисква и нови щекери, кабели и букси, които в голямата си част биват съвместими със старите.

Първите дънни платки с USB 3.0 навлизат през 2011. В същата година идва и отговорът на Интел в отбор с Епъл - Thunderbolt. Thunderbolt е около 3 до 6 пъти по-бърз от USB 3.0 (2х10 Gbit/s) и съчетава в себе си други интерфейси като eSATA и DisplayPort.

Сфера на употреба на USB[редактиране | edit source]

USB се използвува при много устройства като при носители на информация (при някои външни HDD-, FDD-, DVD-устройства), скенери, принтери, уебкамери, мишки, клавиатури, но дори и при графични карти и монитори. Някои от тези устройства като например флашките биват само и единствено с USB интерфейси. USB може да поеме без външно захранване такива устройства, които изискват работно напрежение не повече от 5 волта като например мишки, телефони, клавиатури, но и някои CIS-скенери и повечето 2´5 инчовите HDD преносими устройства.

USB трябваше да измести много от старите серийни (RS 232, PS/2), паралелни (Центроникс) и аналогови (Gameport)портове. Това за сега (2013) все още не е факт. Стари устройства като серийни модеми или парарелни прентери все още се предлагат на много места. В индустрията все още се използва RS232 за стари компютри или преходни карти, защото USB-адаптер не е наличен и тези периферни устройства преживяват дълго време. В същото време USB заплашва и PCMCIA-слотовете както и SCSI интерфейса.

В сравнение с гореспоненатите интерфейси и портове, USB предлага по висока скорост на пренос на данни.Данните се предават на пакети, а това не е подходящо за особено чувствителни устройства.

Откакто се наложи USB 2.0 спецификацията са възможни сравнително високи скорости на пренос на данни, защото USB се внедри и при някои хард дискове и фотокамери. Във външните устройства за пренос за данни USB е в конкуренция с eSATA и FireWire.

Характеристики[редактиране | edit source]

Работни напрежения[редактиране | edit source]

Важно е да се отбележи, че USB осигурява максимален ток 500mA(High Power) и 100mA(Low Power) при номинално напрежение от 5V. Друг важен аспект е входното напрежение на последното устройство в дървовидната структура. На изхода на USB-хоста напрежението трябва да е в порядъка 4,65-5,25 волта, въпреки, че в края на USB кабела е позволено да падне до 4,4 волта, а след пасивен хъб долната граница се намалява до 4 волта!

Външните 3´5 инчовите устройства изискват отделно захранване, защото освен предоставяните им 5 волта, за въртятаща система се използва 12 волта и при натоварване енергоконсумацията далеч надвишава подаваните 500 милиампера.

Външните 2´5 инчови устройства по принцип изискват от 600 до 1100 милиампера работен ток, но голяма част от тях се задоволяват и с 250 до 400 мили ампера (данни от 2010). При устройствата, които изискват по-голямо захранване се прилаг практики като например свързване към два хост адаптера (въпреки че по условие USB не позволява това) или допълнителни входове за напрежение. (данни 2011).

Външните 1´8 инчови харддискове изискват входящ ток 400 милиампера и 150 милиампера при работа, така че те напълно се поемат от USB.

С USB 3.0 увеличава работния ток до 900 милиампера. Въпреки това не всички 2´5 инчови устройства биват поети напълно от USB захранването.

USB 1.0/1.1[редактиране | edit source]

(януари 1996)

Скоростта на трансфер при USB v1.1 е максимум 12Mbit/s
USB използва четири проводника (2 за данни и 2 за захранване)
USB кабелът може да се използва и като вид захранване (5V, 0.5A max)
Чрез разширителни USB хъбове могат да бъдат включени до 127 устройства към един порт

USB 2.0[редактиране | edit source]

(април 2000)

Това е най-често срещаната версия на пазара. Характерна е с по-високата си скорост на трансфер до 480 Mbit/s (60 MB/s) както и със съвместимостта с по-старите версии от този вид интерфейс.

USB 3.0[редактиране | edit source]

През 2008 г. е демонстрирана спецификацията USB 3.0 с макс. скорост на трансфер до 4.8 Gbit/s (614.4 MB/s) (теоретична скорост при идеални условия ) и обратна съвместимост с предишните версии.

Техника на пренос/спецификация[редактиране | edit source]

Различни хост-контролери[редактиране | edit source]

USB Контролерните чипове в компютъра се придържат към един от трите зададени стандарти. За едно USB-устройство тези използвани контролери са (почти във всички случай) прозрачни. Все пак потребителят трябва да е наясно що за чип се използвува в компютъра. Ето и трите вида чип-контролери:

Universal Host Controller Interface UHCI бива установен през Ноември 1995 от интел. Актуалната версия е 1.1. UHCI-чиповете пренасят информация със скорост 1,5 или 12 Mbit/s в съответно Low или Full-Speed режим. Сега този тип чипове се произвежда от Интел и VIA Technologies.

Open Host Controller Interface OHCI е спецификация, разработена с общи усилия от Compaq,Microsoft и National Semiconductor.Версия 1.0 на стандарта бива представен през Декември 1995, актуалната версия е 1.0а и идва през 1999. OHCI Контролера по принцип има същите възможности както UHCI чипове, но поема повече задачи от хардуера и заради това се явява по-бърз.

Enhanced Host Controller Interface EHCI бива готов за USB 2.0. При този контролер е възможно само предаването в режим High-Speed (480 Mbit/s). Когато бива свързано устройство тип USB 1.1 към такъв порт, EHCI прехвърля трансфреа към UHCI- или OHCI контролера, които пък биват вградени в EHCI. Ако не е на разположение ЕHCI контролер, High-Speed устройства ще бъдат прехвърлени към USB 1.1 контролер и ще работят на възможно най-малка си честотна лента.

Външни препратки[редактиране | edit source]


Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното Лиценз за свободна документация на ГНУ Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата „USB“ в Уикипедия на немски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година — от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница, за да видите списъка на съавторите.