Информационные технологии для экспертов
Universal Serial Bus (USB) - универсальная последовательная шина. Предназначена для соединения между собой самых разнообразных устройств: компьютеров, смартфонов, периферийных устройств. USB является промышленным стандартом, который устанавливает спецификации кабелей и разъемов, протоколов подключения, связи и питания устройств.
Универсальная последовательная шина была разработана для упрощения и улучшения интерфейса между персональными компьютерами и периферийными устройствами по сравнению с ранее существовавшими интерфейсами (COM, LPT, PS/2 и пр.).
В настоящее время USB стал стандартом для подключения периферийных устройств к персональным компьютерам, как для связи между ними, так и для обеспечения питанием первых.
Преимущества USB
Ограничения
Известен случай, когда вдруг переставал сканировать сканер: вернее сканировать он сканировал, но когда приходило время передавать отсканированные страницы на компьютер, этого не происходило. Процесс замирал. Проблема решилась заменой USB-кабеля на более короткий.
- невозможность непосредственного обмена информацией между несколькими USB-устройствами, подключенными к одному хосту (компьютеру). Общаться устройства могут друг с другом только через хост. Расширить это ограничение возможно при помощи технологий USB On-The-Go, Dual-Role-Devices и Protocol Bridge,| USB 1.0 | USB 1.1 | USB 2.0 | USB 3.0 | USB 3.1 | USB 3.2 | USB4 1.0 | USB4 2.0 | HSIC | SSIC | |
| Год появления | 1996 | 1998 | 2001 | 2008 | 2013 | 2017 | 2019 | 2022 | 2007 | 2012 |
| Поддерживаемые скоростные режимы | 1,4 Мбит/сек. 12 Мбит/сек. |
1,4 Мбит/сек. 12 Мбит/сек. |
10 - 1500 Кбит/cек. 0,5 - 12 Мбит/сек. 25 - 480 Мбит/сек. |
5 Гбит/cек. | 5 Гбит/cек. 10 Гбит/cек. |
5 Гбит/cек. 10 Гбит/cек. 20 Гбит/cек. |
10 Гбит/cек. 20 Гбит/cек. 40 Гбит/cек. |
10 Гбит/cек. 20 Гбит/cек. 40 Гбит/cек. 80 Гбит/cек. 120 Гбит/cек. (при условии передачи в другую сторону на скорости 40 Gps) |
480 Мбит/сек. | 5 Гбит/cек. |
| Пиковая пропускная способность (Гбит/с) | 0,012 | 0,012 | 0,48 | 5 | 10 | 20 | 40 | 80 (120) | 0,48 | 5 |
| Схема кодирования битов для коррекции ошибок | 8/10 | 8/10 | 8/10 | 8/10 | 128/132 | 64b/66b 128/132 |
64b/66b 128/132 |
PAM3 | 8/10 | 8/10 |
| Максимальная скорость передачи полезных данных (1 Гб/сек) | 0,0012 | 0,0012 | 0,048 | 0,5 | 1,21 | 2,42 | 4,84 | 9,64 (14,5) | 0,048 | 0,5 |
| Логотип |
|
|
|
|||||||
| Торговое название | Low-Speed Full-Speed |
Low-Speed Full-Speed High-Speed |
SuperSpeed USB 5Gbps SuperSpeed USB 10Gbps SuperSpeed USB 20Gbps |
USB4 20Gbps USB4 40Gbps |
USB 80Gbps | |||||
| Поддерживаемые разъемы | - USB Internal 9-pin - USB Type A - USB Type B |
- USB Internal 9-pin - USB Type A - USB Type B - USB Mini A - USB Mini B |
- M.2 B key - M.2 B & M keys - USB Type A - USB Type B - USB Mini A - USB Mini B - USB Micro A - USB Micro B - USB Micro AB - USB Internal 9-pin - Mini PCIe |
- M.2 B key - M.2 B & M keys - USB Type A (3.X) - USB Type B (3.X) - USB Type C - USB Micro B (3.X) - USB Internal 19-pin |
- M.2 B key - M.2 B & M keys - USB Type A (3.X) - USB Type B (3.X) - USB Type C - USB Micro B (3.X) - USB Internal 19-pin |
- USB Type C - USB Type E |
- USB Type C - USB Type E |
- USB Type C - USB Type E |
разъемы не поддерживаются | разъемы не поддерживаются |
| Максимально допустимая длина кабеля | 3 м (неэкр.) 5 м (экран.) |
3 м (неэкр.) 5 м (экран.) |
5 м | 3 м | 2 м | 1 м | 0.8 м | 10 см (длина тоководных дорожек) | 10 см (длина тоководных дорожек) | |
| Описание | Для подключения периферии | Для подключения периферии | Для подключения периферии | Для подключения периферии | Для подключения периферии | Для подключения периферии | Для подключения периферии | Для связи между интегральными схемами | Для связи между интегральными схемами |
| Современное название стандарта | Торговое название | Прежние названия | Логотип | Скорость передачи данных (Гбит/сек) | Скорость передачи полезных данных (Гбайт/сек) |
| USB 3.2 Gen 1×1 | SuperSpeed USB 5Gbps | USB 3.1 Gen 1, USB 3.0 | |
5 | 0,5 |
| USB 3.2 Gen 2×1 | SuperSpeed USB 10Gbps | USB 3.1 Gen 2, USB 3.1 | |
10 | 1.21 |
| USB 3.2 Gen 2×2 | SuperSpeed USB 20Gbps | |
20 | 2.42 |
Группа USB-IF, занимающаяся разработкой стандарта USB, приняла новую систему именования различных стандартов USB, в зависимости от их скорости.
Логика USB
Вообще, функционирование USB очень похоже на работу локальной сети: есть свои уровни передачи данных, данные инкапсулируются в пакеты, есть внутренняя адресация подключенных устройств. Отличие состоит в наличии равноправия участников в локальной сети и его отсутствии в USB.
Система USB состоит из хоста (главного устройство) с одним или несколькими нисходящими портами и нескольких периферийных устройств, образующих многоуровневую топологию звезды. Хост управляет периферийными устройствами, у периферийные устройства ему подчиняются. Таков принцип организации связи по USB.
Могут быть включены дополнительные концентраторы USB, что позволяет использовать до пяти уровней. Хост USB может иметь несколько контроллеров, каждый с одним или несколькими портами. К одному хост-контроллеру можно подключить до 127 устройств.
USB-устройства подключаются последовательно через концентраторы. Концентратор, встроенный в хост-контроллер, называется корневым концентратором (root hub).
Цельное USB-устройство может состоять из нескольких логических подустройств, которые называются функциями устройства. Например, это может быть веб-камера с записью звука. Т.е. устройство обеспечивает две функции: запись видео и запись звука. Хост назначает каждому логическому устройству отдельный адрес, и все логические устройства подключаются к встроенному концентратору.
Связь с USB-устройствами основана на конвейерах (pipes) или - логических каналах(logical channels). Логический канал - это соединение хост-контроллера с логическим объектом в устройстве, называемым конечной точкой (endpoint). Поскольку каналы соответствуют конечным точкам, эти термины иногда используются как синонимы. Каждое USB-устройство может иметь до 32 оконечных устройств (16 входных и 16 выходных). Конечные точки определяются и нумеруются устройством во время инициализации и поэтому являются относительно постоянными, тогда как каналы могут открываться и закрываться.
Передача данных
Существуют два типа конвейеров (pipes): потоковый конвейер (stream pipe) и конвейер сообщений (message pipe).
Конвейер сообщений является двунаправленным и используется для передачи управляющих команд - коротких и простых фрагментов данных.
Потоковый конвейер является однонаправленным, подключен к однонаправленной конечной точке и предназначен для передачи полезных данных, которые занимают большую часть передаваемого трафика. Передача данных по этому такому конвейеру осуществляется тремя способами:
1. Isochronous transfers - изохронная передача. Передача данных с гарантированной скоростью (для потоковых данных с фиксированной полосой пропускания), но с возможной потерей данных (например, аудио или видео в реальном времени).
2. Interrupt transfers - передача с прерыванием. Предназначена для устройств, которым требуется гарантированный быстрый отклик с маленькой задержкой (мышь, клавиатура, графический планшет и т.п.).
3. Bulk transfers - массовая передача. Это передача данных с максимальной скоростью, но без каких-либо гарантий этой скорости (передача файлов).
В июле 2012 года USB Promoters Group объявила о завершении разработки спецификации USB Power Delivery (PD) (USB PD rev.1), расширения, допускающего использование сертифицированных USB-кабелей с поддержкой PD со стандартными разъемами USB Type-A и Type-B для подачи электроэнергии повышенной мощности (более 7,5 Вт) устройствам с повышенным энергопотреблением. Устройства могут запрашивать более высокие токи и напряжения питания от соответствующих хостов - до 2 А при 5 В (при потребляемой мощности до 10 Вт) и, опционально, до 3 А или 5 А при 12 В (36 Вт или 60 Вт). ) или 20 В (60 Вт или 100 Вт).
Устройства с поддержкой PD реализуют гибкую схему управления питанием, взаимодействуя с источником питания через двунаправленный канал данных и запрашивая необходимый уровень энергии.
Начиная с 2012 было реализовано множество версий USB PD, предлагающих те или иные возможности.
![Разъем M.2 (NGFF) [B key]](/gds/ports/pics/connectors/M2/M2_Bkey_F-1b.jpg "Разъем M.2 (NGFF) [B key]")
![Разъем M.2 (NGFF) [B key]](/gds/ports/pics/connectors/M2/M2_Bkey_M-1b.jpg "Разъем M.2 (NGFF) [B key]")
Разъем M.2 (NGFF) [B key] >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: внутренний
Описание: Разъем поддерживает несколько шин: PCIe x2 / SATA / USB 2.0 / USB 3.0 / HSIC / SSIC / Audio / UIM / I2C. Применяется в самых разнообразных устройствах, поддерживающих вышеуказанные шины.
Разъем Mini PCI Express (Mini PCIe, Mini PCI-E, mPCIe, PEM) >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: внутренний
Описание: Разъем Mini PCI Express не совместим механически с полноразмерными разъемами PCIe, но полностью совместим электрически. Специальные пассивные адаптеры реализуют эту совместимость. К разъему можно подключить устройства с поддержкой не только шины PCIe, но и USB 2.0.
Разъем eSATAp >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание: eSATAp (Powered External SATA) - внешний разъем SATA для подключения накопителей. В отличие от eSATA обеспечивает накопитель питанием - 5 В за счет 2-х контактов USB. Таким образом eSATAp поддерживает две шины: SATA и USB.
Разъем eSATApd >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание: eSATApd (Double Powered External SATA) - внешний разъем SATA для подключения накопителей. В отличие от eSATA обепечивает накопитель 5-вольтовым питанием за счет 2-х контактов USB и, в отличии от eSATAp, дополнительно дает 12 В благодаря двум контактам в углублениях по бокам. Как и eSATAp поддерживает две шины: SATA и USB.
-F-1b.jpg "Разъем USB Type A (1.X/2.0)")
-M-1b.jpg "Разъем USB Type A (1.X/2.0)")
Разъем USB Type A (1.X/2.0) >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание: Разъем, предназначенный для подключения USB-кабеля непосредственно к хосту (компьютеру или любому другому ведущему устройству).
-F-1b.jpg "Разъем USB Type A (3.X)")
-M-1b.jpg "Разъем USB Type A (3.X)")
Разъем USB Type A (3.X) >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание:
Разъем, предназначенный для подключения USB-кабеля непосредственно к хосту (компьютеру или любому другому ведущему устройству). Появился в 2008 году со стандартом USB 3.0.
-F-1b.jpg "Разъем USB Type B (3.X)")
-M-1b.jpg "Разъем USB Type B (3.X)")
Разъем USB Type B (3.X) >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание: Разъем, предназначенный для подключения USB-кабеля к периферическому (ведомому) устройству. Поддержка USB 3.X
-F-1b.jpg "Разъем USB Type B (1.X/2.0)")
-M-1b.jpg "Разъем USB Type B (1.X/2.0)")
Разъем USB Type B (1.X/2.0) >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание: Разъем, предназначенный для подключения USB-кабеля к периферическому (ведомому) устройству. Поддержка USB 1.X/2.0.
Разъем USB Type-C (2.0/3.X/4.0) >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание:
USB Type C является универсальным разъемом, поддерживающим не только стандарты USB, USB PD, но и другие и призван заменить множество устаревающих разъемов, таких как USB A, USB B, HDMI, DisplayPort, 3.5mm аудиоразъем.
Разъем USB Mini A (1.1/2.0) >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание: Разъем появился в 2000 году вместе с USB 2.0 и предназначен для подключения к портативным устройствам (сотовые телефоны, фотоаппараты, смартфоны, планшеты и др.).
Разъем USB Mini B (1.1/2.0) >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание: Разъем появился в 2000 году вместе с USB 2.0 и предназначен для подключения к портативным устройствам (сотовые телефоны, фотоаппараты, смартфоны, планшеты и др.).
Разъем (гнездо) USB Mini AB >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание: Представляет собой гнездо, которое одинаково подходит и для штекера USB Mini A, и для USB Mini B. Поддерживает USB 2.0.
-F-1b.jpg "Разъем USB Micro B (2.0 Revised)")
-M-1b.jpg "Разъем USB Micro B (2.0 Revised)")
Разъем USB Micro B (2.0 Revised) >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание: Разъем USB Micro B пришел на смену разъему USB Mini B и предназначен для соединения с ведомым устройством.
-F-1b.jpg "Разъем USB Micro B (3.X)")
-M-1b.jpg "Разъем USB Micro B (3.X)")
Разъем USB Micro B (3.X) >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание: Разъем USB Micro B поддерживает USB 3.X за счет дополнительных 5-и контактов и предназначен для соединения с ведомыми устройствами, которым требуется большая скорость обмена (внешние SSD, HDD).
Разъем (гнездо) USB Micro AB >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание: Представляет собой гнездо, которое одинаково подходит для вилок USB Micro A и USB Micro B.
Разъем USB Lightning >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание: USB Lightning - это разъем, разработанный в 2012 г. компанией Apple и применяемый в ее устройствах: смартфонах, ноутбуках, плейерах и др.
Разъем USB Micro A (2.0) >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание: Разъем USB Micro A пришел на смену разъему USB Mini A и предназначен для соединения с ведущим устройством.
Разъем USB Internal 19-pin (3.X) >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: внутренний
Описание: Внутренний разъем на материнской плате, предназначенный для соединения с двумя внешними разъемами USB Type A.
Разъем USB Internal 9-pin (1.X/2.0) >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: внутренний
Описание: Внутренний разъем на материнской плате, предназначенный для соединения с двумя внешними разъемами USB Type A.
Разъем USB Type E (3.2/4) >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: внутренний
Описание: Внутренний разъем на материнской плате, предназначенный для соединения с разъемом (внешним) USB Type C.
Разъем USB Mini B 8 pins (1.1/2.0) >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание: Разъем предназначен для соединения фото-, видеокамер и другой цифровой техники с компьютером.
Разъем USB Mini B unoff. (1.1/2.0) >>>>>
Фнукционал: передача данных + питание | Расположение: наружный
Описание: Разъем предназначен для соединения фото-, видеокамер и другой цифровой техники с компьютером. Данный разъем не является официальным и стандартизированным.
ID материала: 13654 / Просмотров: 1446 / USB `
USB4 2.0. Вторая версия USB4, основанноого на спецификации протокола Thunderbolt 3.
Скорость передачи данных - до 80 Гбит/с.
Совместим с Thunderbolt 3 и обратно совместим с USB4 1.0, USB 3.2 и USB 2.0.
Шина USB4 (USB4 1.0) (40 Gbit/s) >>>
ID материала: 11799 / Просмотров: 2550 / USB `
USB4 (официально пишется слитно) основан на спецификации протокола Thunderbolt 3.
Скорость передачи данных - до 40 Гбит/с.
Совместим с Thunderbolt 3 и обратно совместим с USB 3.2 и USB 2.0.
Разъем USB Type-C (2.0/3.X/4.0) >>>
USB-C /
ID материала: 11803 / Просмотров: 3208 / Разъемы `
USB Type C является универсальным разъемом, поддерживающим не только стандарты USB, USB PD, но и другие и призван заменить множество устаревающих разъемов, таких как USB A, USB B, HDMI, DisplayPort, 3.5mm аудиоразъем.
USB 3.2 Gen 2×1 /
ID материала: 325 / Просмотров: 1502 / USB `
Стандарт увеличивает скорость передачи данных с 5 Гбит/сек (USB 3.0) до 10 Гбит/сек. и поддерживает два скоростных режима:
- SuperSpeed (USB 3.1 Gen 1 он же USB 3.0) - 5 Гбит/с,Изменена схема кодирования потока битов с 8b/10b на 128b/132b, что привнесло увеличение объема полезных передаваемых данных.
Появился новый разъем USB Type C, позволяющий подключать коннектор в гнездо любой стороной.
USB 3.1 обратно совместим с USB 3.0 и USB 2.0
ID материала: 11841 / Просмотров: 821 / Разъемы `
Шина SSIC (SuperSpeed Inter-Chip) >>>
ID материала: 11234 / Просмотров: 2541 / USB `
SSIC является преемнцией HSIC и также представляет собой маломощную разновидность шины USB, но уже 3.0 версии, предназначена для связи между отдельными чипами на печатной плате и имеет те же технические особенности, что и HSIC, за исключением возросшей на порядок скорости обмена данными - 5 Гбит/сек. HSIC применяется для обмена информацией между микросхемами в мобильных устройствах.
USB 3.1 Gen 1 / USB 3.2 Gen 1×1 /
ID материала: 324 / Просмотров: 1933 / USB `
По сравнению с USB 2.0 скорость передачи увеличена еще в 10 раз и составляет 5 Гбит/сек. Такой скоростной режим получил официальное название "SuperSpeed". Однако, скорость передачи полезных данных будет несколько ниже, поскольку передаваемые данные кодируются по схеме 8/10, которая обеспечивает возможность коррекции ошибок.
Разъемы с поддержкой USB 3.0 имеют синие (у некоторых производителей - карсные) вставки из пластика, чем и отличаются от USB 2.0 и более ранних версий.
В третьей версии...
Шина HSIC (High-Speed Inter-Chip, InterChip USB, IC-USB) >>>
ID материала: 11233 / Просмотров: 3121 / USB `
HSIC является маломощной разновидностью шины USB 2.0 и предназначена для связи между отдельными чипами на печатной плате. Физический уровень HSIC потребляет примерно на 50% меньше энергии и требует на 75% меньше места для реализации логики шины по сравнению с традиционным USB 2.0 для персональных компьютеров. HSIC использует два сигнала на 1,2 В. В связи с этим, информация передается по шине с очень малыми задержками.
Максимальная длина проводников (тоководных дорожек на плате) между связываемыми по HSIC чипами...
ID материала: 323 / Просмотров: 3009 / USB `
- Low-Speed - 10 - 1500 Кбит/cек. (клавиатуры, мыши, джойстики, геймпады, графические планшеты и другие устройства ввода);
- Full-Speed - 0,5 - 12 Мбит/сек. (аудио-, видеоустройства и другие потоковые устройства);
- High-Speed - 25 - 480 Мбит/сек. (видеоустройства с высоким битрейтом (потоком битов), устройства хранения информации).
Корзина не предназначена для покупки товаров, поскольку сайт не занимается продажами.
Функция корзины заключается всборе компьютерных комплектующих в собственную базу (требуется регистрация на сайте) и сравнении их между собой.
Сбор компьютерных комплектующих в собственную базу: Эта фанкция необходима для виртуальной сборки компьютера. Требуется регистрация на сайте.
Сравнение комплектующих: Можно сравнить только комплектующие следующих групп: 1. Жёсткие диски. 2. Твердотельные диски. 3. Оперативная память. 4. Видеокарты. 5. Центральные процессоры. 6. Материнские платы.