Datorită versatilității și capacității sale de a transmite eficient trafic eterogen, magistrala USB este utilizată pentru a conecta o mare varietate de dispozitive la un PC. Este conceput pentru a înlocui porturile tradiționale pentru PC - COM și LPT, precum și adaptorul de joc și porturile MIDI. Specificația USB 2.0 ne permite să vorbim despre conectarea „clienților” tradiționali ai magistralelor ATA și SCSI, precum și despre capturarea unei părți din nișa aplicației de magistrală FireWire. Ceea ce face USB atractiv este capacitatea de a conecta/deconecta dispozitive din mers și abilitatea de a le folosi aproape imediat, fără a reporni sistemul de operare. Abilitatea de a conecta un număr mare (până la 127) de dispozitive la o singură magistrală este, de asemenea, convenabilă, deși cu hub-uri. Controlerul gazdă este integrat în majoritatea plăcilor de bază moderne. Sunt disponibile și plăci de expansiune cu controlere USB (de obicei pentru magistrala PCI). Cu toate acestea, utilizarea pe scară largă a USB este îngreunată de activitatea insuficientă a dezvoltatorilor de software (producători de hardware): uitând prin listele de dispozitive, vedem că suportul pentru Windows 98/SE/ME este indicat pentru toți, dar în coloanele pentru Linux , MacOS, Unix și chiar Windows 2000 există adesea neplăcute marcate N/A (Nepermis).
Pentru ca sistemul USB să funcționeze, driverele pentru controlerul gazdă (sau controlere, dacă sunt mai multe dintre ele) trebuie să fie încărcate. Când conectați un dispozitiv la magistrala USB, Windows afișează mesajul „Un dispozitiv nou a fost detectat” și, dacă dispozitivul este conectat pentru prima dată, vă solicită să descărcați driverele pentru acesta. Multe modele de dispozitive sunt deja cunoscute de sistem, iar driverele sunt incluse în distribuția sistemului de operare. Cu toate acestea, este posibil să aveți nevoie și de un driver de la producătorul dispozitivului, care ar trebui să fie inclus cu dispozitivul, sau va trebui să îl căutați pe Internet. Din păcate, nu toate driverele funcționează corect - un driver „brut” al versiunii inițiale poate fi necesar să fie înlocuit cu unul mai „corect” pentru ca dispozitivul să fie recunoscut normal și să funcționeze bine. Dar aceasta este o nenorocire comună pentru utilizatorii oricăror dispozitive, nu doar dispozitive USB.
Să enumerăm principalele domenii de aplicare ale USB.
* Dispozitive de intrare- tastaturi, mouse-uri, trackball-uri, indicatori pentru tablete, etc. Aici USB oferă o singură interfață pentru diferite dispozitive. Recomandabilitatea utilizării USB pentru o tastatură nu este evidentă, deși asocierea acestuia cu un mouse USB (conectat la portul hub integrat în tastatură) reduce numărul de cabluri care circulă de la unitatea de sistem la biroul utilizatorului.
* Imprimante. USB 1.1 oferă aproximativ aceeași viteză ca un port LPT în modul ECP, dar atunci când utilizați USB nu există probleme cu lungimea cablului și conectarea mai multor imprimante la un computer (deși sunt necesare hub-uri). USB 2.0 va accelera imprimarea de înaltă rezoluție prin reducerea timpului necesar pentru a transfera cantități mari de date. Cu toate acestea, există o problemă cu software-ul vechi care funcționează direct cu portul LPT la nivel de registru - nu va putea imprima pe o imprimantă USB.
* Scanere. Utilizarea USB vă permite să evitați controlerele SCSI sau să ocupați un port LPT. USB 2.0 va îmbunătăți, de asemenea, vitezele de transfer de date.
* Dispozitive audio- difuzoare, microfoane, căști (căști). USB vă permite să transferați fluxuri de date audio suficiente pentru a asigura cea mai înaltă calitate. Transmisia digitală de la sursa de semnal în sine (microfon cu convertor și adaptor încorporat) la receptor și procesarea digitală în computerul gazdă vă permite să scăpați de interferența inerente transmisiei audio analogice. Utilizarea acestor componente audio permite, în unele cazuri, să scapi de placa de sunet a computerului - codecul audio (ADC și DAC) este scos în afara computerului, iar toate funcțiile de procesare a semnalului (mixer, egalizator) sunt implementate de centrală. procesor exclusiv în software. Este posibil ca dispozitivele audio să nu aibă difuzoare reale și un microfon, dar pot fi limitate la convertoare și mufe standard („Jack”) pentru conectarea dispozitivelor analogice convenționale.
* Sintetizatoare muzicale și controlere MIDI cu interfata USB. Autobuzul USB permite computerului să proceseze fluxuri de mai multe canale MIDI (lățimea de bandă a interfeței MIDI tradiționale este deja mult mai mică decât capacitățile computerului).
* Camere video și foto. USB 1.1 vă permite să transferați imagini statice de orice rezoluție într-un timp acceptabil, precum și să transferați un flux de date video (video live) cu o rată a cadrelor suficientă (25-30 Kbps) doar cu rezoluție scăzută sau compresie de date, ceea ce afectează în mod natural Calitatea imaginii. USB 2.0 vă permite să transmiteți date video de înaltă definiție fără compresie (și pierderea calității). Atât camerele, cât și dispozitivele de captare a imaginii de la un semnal de televiziune și tunerele TV sunt produse cu o interfață USB.
* Comunicatii. O varietate de modemuri sunt produse cu interfața USB, inclusiv cablu și xDSL, adaptoare de comunicare în infraroșu de mare viteză (IrDA FIR) - magistrala vă permite să depășiți limita de viteză a portului COM (115,2 Kbps) fără a crește sarcina pe procesor central. Sunt disponibile și adaptoare de rețea Ethernet care se conectează la un computer prin USB. Pentru a conecta mai multe computere într-o rețea locală, sunt produse dispozitive speciale care efectuează comutarea de pachete între computere. Nici măcar două computere nu pot fi conectate direct (fără dispozitive suplimentare) prin porturile USB - doar un controler gazdă poate fi prezent pe o magistrală (vezi mai sus). Un dispozitiv special pentru conectarea unei perechi de computere arată ca o „pilulă” încorporată într-un cablu USB cu două mufe de tip A la capete. Conectarea a mai mult de două computere este, de asemenea, complicată de limitările topologice USB: lungimea unui segment de cablu nu trebuie să depășească 5 m, iar utilizarea hub-urilor pentru a crește raza de acțiune este ineficientă (fiecare hub oferă doar 5 m distanță suplimentară).
* Convertoare de interfață vă permit să conectați dispozitive cu o mare varietate de interfețe prin portul USB, acum disponibil pe aproape toate computerele: Centronics și IEEE 1284 (porturi LPT), RS-232C (emulație UART 16550A - elementele de bază ale porturilor COM) și alte interfețe seriale (RS-422 , RS-485, V. 35...), emulatori de porturi de tastatură și chiar porturi de jocuri, adaptoare pentru magistrala AT A, ISA, PC Card și orice altele pentru care performanța este suficientă. Aici USB devine o salvare atunci când apare problema celui de-al 2-lea (al 3-lea) port LPT sau COM într-un notebook PC și în alte situații. În acest caz, software-ul convertor poate oferi emularea versiunii clasice a hardware-ului porturilor standard IBM PC, dar numai sub controlul unui sistem de operare în mod protejat. O aplicație MS-DOS poate accesa dispozitive prin adrese I/O, memorie, întreruperi și canale DMA, dar numai dintr-o sesiune MS-DOS deschisă într-un sistem de operare compatibil USB (de obicei Windows). Când încărcați MS-DOS gol, bagheta magică nu funcționează. Convertoarele de interfață vă permit să prelungiți durata de viață a dispozitivelor cu interfețe tradiționale care sunt eliminate de pe computere prin specificațiile RS"99 și RS"2001. Viteza de transfer de date printr-un convertor USB - LPT poate fi chiar mai mare decât cea a unui port LPT real care funcționează în modul SPP.
* Dispozitive de stocare- hard disk-uri, cititoare și scriitoare CD și DVD, streamere - atunci când folosesc USB 1.1, acestea primesc o viteză de transfer proporțională cu viteza conexiunii lor la LPT, dar o interfață mai convenabilă (atât hardware, cât și software). Când treceți la USB 2.0, viteza de transfer de date devine comparabilă cu ATA și SCSI, iar restricțiile privind numărul de dispozitive sunt dificil de realizat. Utilizarea USB pentru dispozitive electronice de stocare nevolatile (memorie flash) este deosebit de interesantă - o astfel de unitate poate fi foarte compactă (dimensiunea unui breloc) și încăpătoare (în prezent 16-256 MB, în viitor - un gigabyte sau mai mult). ). Sunt produse dispozitive pentru conectarea mobilă a unităților cu interfața ATA-AT API - de fapt, acestea sunt doar convertoare de interfață plasate într-un compartiment-cutie de format de 5" sau 3,5" și uneori realizate direct în carcasa unui 36 de pini. conector ATA. Sunt disponibile și cititoare de carduri SmartMedia și CompactFlash.
* Dispozitive de jocuri- joystick-uri de toate tipurile (de la „beți” la volanele mașinii), telecomenzile cu diverși senzori (continui și discreti) și dispozitive de acționare (de ce să nu faci un scaun șofer de curse cu vibratoare și balansoare?) - sunt conectate într-un mod unificat cale. Acest lucru elimină interfața consumatoare de resurse a vechiului adaptor de jocuri (deja eliminat în specificația PC"99).
* Telefoane- analog și digital (ISDN). Conectarea unui telefon vă permite să vă transformați computerul într-o secretară cu funcții de apelare automată, robot telefonic, securitate etc.
* Monitoare- aici magistrala USB este folosită pentru a controla parametrii monitorului. Monitorul spune sistemului tipul și capacitățile acestuia (parametrii de sincronizare) - acest lucru a fost făcut fără USB prin magistrala DDC. Cu toate acestea, monitoarele USB permit și sistemului să le controleze - ajustările la luminozitate, contrast, temperatura culorii etc. pot fi acum efectuate programatic, și nu doar de la butoanele de pe panoul frontal al monitorului. De regulă, hub-urile sunt încorporate în monitoare. Acest lucru este convenabil, deoarece nu este întotdeauna convenabil să includeți periferice desktop într-o unitate de sistem „sub birou”.
* Chei electronice- dispozitive cu orice nivel de inteligenta de protectie - pot fi realizate in carcasa mufelor USB. Sunt mult mai compacte și mai mobile decât dispozitivele similare pentru porturile COM și LPT.
Desigur, domeniul de aplicare al magistralei USB nu se limitează la clasele de dispozitive enumerate.
Hub-urile USB sunt produse atât ca dispozitive separate, cât și încorporate în dispozitive periferice (tastaturi, monitoare). De regulă, hub-urile sunt alimentate cu curent alternativ (trebuie să alimenteze dispozitivele conectate). De asemenea, produc hub-uri care sunt instalate în interiorul unității de sistem computerizate și alimentate de sursa de alimentare a acesteia. Astfel de hub-uri sunt mai ieftine decât cele externe și nu necesită o priză suplimentară. Una dintre opțiunile de proiectare este instalarea butucului pe un suport montat într-o fereastră pentru conectori suplimentari. Accesul la conectorii lor din „spatele” unității de sistem nu este foarte convenabil pentru utilizatori. O altă opțiune este un hub instalat într-un compartiment de 3". Conectorii săi sunt ușor accesibili, indicatorii de stare a portului sunt vizibili clar, dar cablurile care ies de pe panoul frontal al unității de sistem nu sunt întotdeauna convenabile. Pe de altă parte, pentru conectarea chei electronice (dacă trebuie schimbate frecvent) sau unități miniaturale, această opțiune este cea mai convenabilă.
Recent, au apărut noi dispozitive auxiliare care măresc raza de comunicare (distance extender). Aceasta este o pereche de dispozitive conectate între ele printr-un cablu obișnuit cu perechi răsucite (sau fibră optică) conectat între dispozitivul periferic și hub. „Extenderul” de pe partea periferică poate avea și un hub pentru mai multe porturi. Din păcate, creșterea distanței este limitată de limitările privind timpul de întârziere a semnalului inerente protocolului de magistrală USB și este posibilă doar o distanță de până la 100 m. Dar chiar și această lungime vă permite să extindeți domeniul de aplicare al USB, de exemplu, pentru supraveghere video la distanță.

magistrala USB ( U universal S erial B us - magistrală serial universală) a apărut de către standardele computerelor cu mult timp în urmă - versiunea primei versiuni aprobate a standardului a apărut pe 15 ianuarie 1996. Dezvoltarea standardului a fost inițiată de companii foarte reputate - Intel, DEC, IBM, NEC, Northen Telecom și Compaq.

Scopul principal al setului standard pentru dezvoltatorii săi este de a crea o oportunitate reală pentru utilizatori de a lucra în modul Plug&Play cu dispozitive periferice. Aceasta înseamnă că trebuie să fie posibil să se conecteze dispozitivul la un computer care rulează, să-l recunoască automat imediat după conectare și apoi să se instaleze driverele corespunzătoare. În plus, este recomandabil să furnizați energie dispozitivelor de putere redusă din magistrala în sine. Viteza magistralei ar trebui să fie suficientă pentru marea majoritate a dispozitivelor periferice. În același timp, problema istorică a lipsei de resurse pe magistralele interne ale unui computer compatibil IBM PC este rezolvată - controlerul USB preia o singură întrerupere, indiferent de numărul de dispozitive conectate la magistrală.

Aproape toate sarcinile atribuite au fost rezolvate în standardul USB, iar în primăvara anului 1997 au început să apară computere echipate cu conectori pentru conectarea dispozitivelor USB (vezi fotografia din stânga), dar perifericele cu conexiuni USB nu au apărut practic niciodată până la mijlocul anului 1998. . Ce s-a întâmplat? De ce abia până la sfârșitul anului 1998 producătorii de echipamente au început să ofere dispozitive cu interfață USB mult mai activ pe piață? Există mai multe explicații pentru aceasta:

nu este nevoie urgentă ca utilizatorii de computere desktop să aibă dispozitive cu suport complet Plug&Play. Perifericele sunt de obicei conectate la un computer desktop serios și pentru o lungă perioadă de timp, iar marea majoritate a utilizatorilor nu au nicio nevoie specială de schimbări frecvente ale perifericelor.

cost mai mare al dispozitivelor cu USB în comparație cu dispozitivele similare cu interfețe standard

lipsa suportului din partea producătorilor de software și, în principal, a Microsoft, deși a fost unul dintre autorii standardului. Abia cu Windows 98 a apărut suportul USB complet, iar Windows NT nu trebuia să-l aibă până în 1999.

Acum USB a început să fie implementat în mod activ de către producătorii de periferice pentru computere. Prezența doar USB ca magistrală externă în computerul iMAC de la Apple Computers a devenit o senzație.

Specificații

Capacitățile USB decurg din caracteristicile sale tehnice:

Viteză mare de transfer (rată de biți de semnalizare la viteză maximă) - 12 Mb/s

Lungimea maximă a cablului pentru viteză mare de transfer - 5 m

Rată de biți de semnalizare de mică viteză - 1,5 Mb/s

Lungimea maximă a cablului pentru viteză redusă de transfer - 3 m

Numărul maxim de dispozitive conectate (inclusiv multiplicatori) - 127

Este posibil să conectați dispozitive cu viteze de transmisie diferite

Nu este nevoie ca utilizatorul să instaleze elemente suplimentare, cum ar fi terminatoarele SCSI

Tensiune de alimentare pentru dispozitivele periferice - 5 V

Consumul maxim de curent per dispozitiv este de 500 mA (asta nu înseamnă că dispozitivele cu un consum total de curent de 127 x 500 mA = 63,5 A pot fi alimentate prin USB)

Prin urmare, este recomandabil să conectați aproape orice dispozitiv periferic la USB, cu excepția camerelor video digitale și a hard disk-urilor de mare viteză. Această interfață este deosebit de convenabilă pentru conectarea dispozitivelor frecvent conectate/deconectate, cum ar fi camerele digitale. Conectorii USB sunt proiectați pentru a rezista la mai multe împerecheri/deconectari.
Capacitatea de a utiliza doar două rate de date limitează capacitatea de utilizare a magistralei, dar reduce semnificativ numărul de linii de interfață și simplifică implementarea hardware.
Alimentarea directă de la USB este posibilă numai pentru dispozitivele cu consum redus, cum ar fi tastaturi, mouse-uri, joystick-uri etc.

Topologie

Această pictogramă denotă oficial magistrala USB atât în ​​Windows 98, cât și pe pereții din spate ai computerelor (din păcate, nu toate), precum și pe toți conectorii USB. Această pictogramă reprezintă de fapt corect ideea de topologie USB. Topologia USB nu este practic diferită de topologia unei rețele locale convenționale cu perechi răsucite, numită de obicei stea. Chiar și terminologia este similară - multiplicatorii de magistrală sunt denumiți și HUB-uri.

În mod convențional, arborele pentru conectarea dispozitivelor USB la un computer poate fi reprezentat după cum urmează (numerele indică dispozitive periferice cu o interfață USB):

În loc de oricare dintre dispozitive poate exista și un HUB. Principala diferență față de topologia unei rețele locale obișnuite este că poate exista un singur computer (sau dispozitiv gazdă). HUB-ul poate fi fie un dispozitiv separat cu propria sa sursă de alimentare, fie încorporat într-un dispozitiv periferic. Cel mai adesea, HUB-urile sunt încorporate în monitoare și tastaturi

Figura de mai sus prezintă un exemplu de conectare corectă a dispozitivelor periferice la o rețea USB condiționată. Deoarece schimbul de date prin USB are loc numai între computer și dispozitivul periferic (nu există schimb între dispozitive), dispozitivele cu volume mari de recepție și/sau transmisie de date trebuie conectate fie la computer în sine, fie la cel mai apropiat nod liber. În acest caz, cel mai mare trafic este pe difuzoare (~1,3 Mb/s), urmate de modemul și scannerul conectat la HUB-ul din monitor, iar lanțul este completat de tastatură, joystick și mouse, al căror trafic este apropiat. la zero.
Poate apărea întrebarea - de ce difuzoarele au un trafic atât de mare? Faptul este că difuzoarele cu interfață USB sunt semnificativ diferite de cele obișnuite. NU ESTE NECESARĂ o placă de sunet pentru a utiliza aceste difuzoare. Driverul difuzorului trimite sunetul digitizat direct către difuzoare, unde este convertit într-un semnal analogic folosind un ADC și trimis către difuzoare.

Cabluri și conectori

Semnalele USB sunt transmise printr-un cablu cu 4 fire, prezentat schematic în figura de mai jos:

Aici GND este circuitul „caz” pentru alimentarea dispozitivelor periferice, VBus este +5V și pentru circuitele de alimentare. Magistrala D+ este pentru transmiterea datelor pe magistrală, iar magistrala D este pentru primirea datelor.
Cablul de magistrală de viteză completă este un cablu cu pereche răsucită, protejat de un ecran și poate fi folosit și pentru funcționarea la viteză mică. Un cablu pentru funcționare numai la viteză minimă (de exemplu, pentru a conecta un mouse) poate fi orice și neecranat.
Conectorii utilizați pentru conectarea dispozitivelor periferice sunt prezentați în figura de mai jos.

După cum se poate observa din figură, este imposibil să conectați dispozitivul incorect, deoarece conectorul din seria „A” poate fi conectat numai la un dispozitiv activ pe un HUB USB sau un computer, iar conectorul din seria „B” numai la periferic. dispozitivul în sine.

Conectorii USB au următoarea numerotare a pinii:

Pinout conector USB

Autobuz USB

Uită-te la spatele dispozitivului tău. Veți vedea acolo o mulțime de conectori diferiți: porturi seriale și paralele, conectori pentru conectarea unui joystick, difuzoare, tastatură, mouse și multe altele. O astfel de abundență nu este foarte bună, deoarece, în primul rând, nu are un efect pozitiv asupra costului plăcii de bază (nesemnificativ, desigur, dar totuși) și, în al doilea rând (mai important), creează unele dificultăți pentru conectarea perifericelor externe . De fapt, dacă o persoană nu a văzut niciodată un computer și apoi trebuie să conecteze un mouse, atunci pur și simplu nu va ști unde să-l introducă. În plus, software-ul trebuie să suporte toate aceste standarde, iar acest lucru nu face decât să complice inutil (furnizarea) și creează dificultăți suplimentare pentru instalarea driverelor, configurare etc. Desigur, pentru un utilizator informat toate acestea sunt fleacuri, dar întreaga lume computerizată se străduiește să facă „PC-ul ușor”, adică atunci când ajungeți, instalați-l, conectați-l, porniți-l, încărcați-l și jucați Unreal Tournament și totul se va face de la sine. Și, după cum am menționat deja, nu toată lumea știe unde să împingă mouse-ul și, fără mouse, înțelegeți, Unreal nu este Ireal. Apropo, aici împărtășesc complet poziția producătorilor de hardware - utilizatorul ar trebui să folosească computerul și să nu se deranjeze cu tot felul de întreruperi, conectori etc., deoarece, chiar dacă toate acestea nu sunt deosebit de dificile, este totuși foarte neplăcut. . Și toate aceste probleme, așa cum probabil ați ghicit deja, „ar trebui rezolvate de magistrala USB”. Deci, să trecem direct la subiect.

magistrala USB ( Universal Serial Bus) este o magistrală universală concepută pentru conectarea ușoară și rapidă a dispozitivelor periferice. Standardul a fost dezvoltat de șapte companii: Compaq, Digital Equipment, IBM, Intel, Microsoft, NEC și Northern Telecom. Cablul USB este format din două perechi răsucite: o pereche transmite date în fiecare direcție (conexiune diferențială), iar cealaltă este linia de alimentare (+5 V). Cu linii de alimentare încorporate care furnizează până la 500 mA de curent, USB permite adesea utilizarea dispozitivelor fără alimentarea proprie (atâta timp cât dispozitivele consumă mai puțin de 500 mA de curent).

Până la 127 de dispozitive pot fi conectate la un computer printr-un lanț de hub-uri (folosesc o topologie în stea). Mai mult, aceste dispozitive pot fi foarte diferite - de la o tastatură cu un mouse la scanere și camere digitale. Imaginați-vă o imprimantă, un scaner, o tastatură, difuzoare, joystick și încă o duzină de șoareci conectați simultan la un port și încă funcționează în același timp! Adevărat, trebuie să facem o mică precizare: pentru ca toate aceste dispozitive să funcționeze eficient, trebuie să aibă la dispoziție lățimea de bandă de care au nevoie, iar aceasta este limitată la 12 megabiți, pe care îi poate furniza USB, adică un scanner cu o imprimantă bună va mânca mai mult, și mai este difuzoare și un modem și orice altceva. Cu alte cuvinte, va funcționa, dar situația se va dovedi ca în gluma aceea: „Acum să încercăm să decolăm cu toate astea”. Nu aș recomanda să atârnați prea multe dispozitive de mare viteză care ar trebui să fie utilizate simultan pe un singur conector USB (plăcile de bază au doi sau mai mulți conectori). Apropo, toate aceste șoareci și modemuri consumă un anumit curent, care este furnizat de magistrală (dacă dispozitivul nu are propria sa sursă de alimentare) și nu ar trebui să depășească valoarea maximă, care reduce, de asemenea, 127 la alta, număr mult mai mic.

Transmiterea datelor prin magistrală poate fi efectuată atât în ​​modul asincron, cât și în cel sincron. În USB, se schimbă informații cu dispozitive rapide cu o viteză de 12 Mbit/s, iar cu cele lente - 1,5 Mbit/s. Toate dispozitivele conectate la USB sunt configurate automat (PnP) și permit pornirea/dezactivarea Hot-Swap (fără a reporni sau închide computerul). Acest lucru se realizează după cum urmează. Când cablul este conectat la conectorul USB, controlerul USB detectează o creștere a tensiunii și trimite un semnal corespunzător sistemului de operare și încarcă driverul, ceea ce asigură funcționarea dispozitivului la nivel de software. Sau, dacă driverul nu a fost instalat, sistemul, văzând această rușine, recunoaște dispozitivul și instalează driverele necesare independent sau cu ajutorul utilizatorului. Când porniți/opriți în continuare acest dispozitiv, inițializarea are loc așa cum este descris în primul caz. În timpul recunoașterii, pe ecran apare un mesaj corespunzător, iar modificările în Managerul de dispozitive au loc automat. Dispozitivul raportează, de asemenea, informații despre tipul său, producător, scop și lățimea de bandă necesară. I se atribuie un număr unic de identificare. De asta ai nevoie, fără întrebări întrebat Nu vor mai exista IRQ, adrese de porturi și DMA, deși este încă necesară o întrerupere - pentru controlerul USB în sine.

Pentru a interacționa între dispozitive se folosește cablul menționat mai sus, care are la capete conectori care seamănă cu cei telefonici. Există două tipuri de conectori: conector de tip „A” și conector de tip „B”. De obicei, dispozitivul este conectat la cablu cu un singur conector (B), iar celălalt la portul USB (A). Dispozitivele pot fi conectate în lanț; în acest scop, pot avea un port suplimentar pentru conectarea unui cablu care merge la următorul dispozitiv. in orice caz nu este întotdeauna așa. Prin urmare, există hub-uri USB speciale care se conectează la un port USB și îl împart în mai multe. Există hub-uri cu o sursă de alimentare; acestea vă permit să ocoliți oarecum limitarea sarcinii electrice. Figura din stânga arată un hub intern care este introdus într-un dof de 5" și conectat la un port USB cu un cablu extern care iese din peretele din spate al computerului. Hub-ul este un dispozitiv USB obișnuit, deci pot fi mai multe decât unul dintre ele, pot fi, de asemenea, incluse într-un lanț. Calculatoarele vechi care nu au USB (acum controlerul USB este încorporat direct în chipset) pot fi echipate cu un card PCI la USB.

Spre deosebire de aproape întreaga industrie de calculatoare, când standardul este încă departe de a fi adoptat, iar dispozitivele care îl suportă sunt deja vândute pe piață cu toată puterea, cu magistrala USB totul s-a întâmplat invers. Standardul a fost adoptat deja în 1995, iar în 1997 nimeni nu putea explica cu adevărat ce este USB. Motivul este suportul (sau mai degrabă lipsa acestuia) din partea software-ului. Aici, producătorii de dispozitive au așteptat ca Microsoft să lanseze un sistem de operare cu suport USB, iar Microsoft, la rândul său, a spus: de ce să facem un nou sistem când dispozitivele USB pot fi numărate pe o mână. În plus, Windows 95 poate funcționa în continuare cu USB, deși prost. S-a dovedit a fi un fel de cerc vicios. Dar în 1998, Microsoft s-a tensionat și a făcut în sfârșit un sistem de operare cu suport USB mai mult sau mai puțin complet (adică Windows 98). Desigur, acest suport a fost păstrat în versiunile ulterioare ale sistemelor unchiului Billy. Și apoi dispozitivele USB au început să apară ca ciupercile după ploaie. Așa că acum aproape toate perifericele au opțiuni USB, iar un număr foarte mare de dispozitive sunt realizate doar pentru acest autobuz. Mai multe informații despre ce poate fi conectat la USB pot fi găsite la http://www.allusb.com/.

Teoretic, puteți conecta orice la magistrala USB - chiar și un hard disk sau un sistem de editare video. Astfel de dispozitive chiar există (vezi, de exemplu, fotografia convertorului de mai jos) și sunt achiziționate. Dar aceasta, după cum se spune, este o încercare de a combina incompatibilul. Totul se reduce la debitul maxim al autobuzului. Este suficient doar să transmiteți videoclipuri de o calitate foarte mediocră. De asemenea, hard disk-ul va încetini foarte mult, deoarece 12 megabiți pentru un hard disk, înțelegeți, nu înseamnă viteză. Singura zonă în care poate fi folosit este rolul unei „dischete mari” sau folosit ca un al doilea disc de mare capacitate într-un computer laptop, dar nu există nicio modalitate de a scrie un fișier AVI de înaltă calitate în timp real pe astfel de un dispozitiv. Adevărat, vine USB 2.0, unde viteza va fi mult crescută.

În ultimul timp, Microsoft, împreună cu Intel și alte companii, promovează ideea unui computer care nu are nimic. Și dacă în 1999 ISA a venit sub mâna fierbinte, acum computerul „nu ar trebui să aibă porturi seriale, paralele sau PS/2”. Toate aceste echipamente ar trebui înlocuite cu USB. Este foarte posibil ca acest lucru să se întâmple în curând - la urma urmei, suportul ISA a fost deja eliminat practic de pe PC. Ei bine, Dumnezeu să o binecuvânteze, în general, cu ISA, nu este o mare pierdere. Acum toate dispozitivele moderne vin într-o versiune PCI, iar pentru ISA nu mai este nimic bun, iar dacă cineva mai are ceva ce iubește, atunci poți găsi o placă modernă cu sloturi ISA și să funcționeze în Windows 98, și dacă vrei foarte mult ceva mai modern, atunci poți cheltui bani și înlocui dispozitivele cu altele noi, dar banii vor fi suficienți, pentru că pentru a lucra cu aplicații moderne (altfel de ce hardware modern?) nu ai nevoie de cel mai ieftin computer, iar dacă este suficient pentru un computer, atunci este suficient pentru același tuner FM pentru PCI. Discutăm despre USB. Situația de aici este aceeași ca și la ISA la un moment dat, dar abia acum este mai relevantă. Ei bine, de ce naiba ar vrea cineva să-și schimbe mouse-ul scump și iubit de la PS/2 la USB, chiar dacă se târăște mai ușor? Și cum rămâne cu modemul, care a descărcat deja câți gigaocteți de pe Internet și poate descărca aceeași cantitate cu nu mai puțin succes? Ei bine, imprimantele sunt în regulă, toate imprimantele moderne obișnuite pot funcționa atât cu LPT, cât și cu USB. Dar puțini oameni doresc să plătească bani în plus pentru dispozitive pur alternative pentru USB, deoarece aceleași tastaturi și șoareci costă cu 10-20 de dolari mai mult decât exact aceleași, dar „nu USB”.

Dar, cu toate acestea, în opinia mea, dacă cumpărați ceva nou, atunci ar trebui să acordați mai întâi atenție USB-ului. În primul rând, pentru unele dispozitive (imprimante, scanere, iar prețul acestora din urmă, apropo, este adesea și mai mic în versiunea USB), USB oferă o creștere a productivității datorită lățimii de bandă mai mari. Pe de altă parte, veți obține ușurință în utilizare și poate câteva caracteristici suplimentare. În al treilea rând, deveniți proprietarul unui dispozitiv modern, și nu orice antic. Sunt complet de acord cu conceptul necesității unei tranziții USB complete, propus de unele companii - trebuie să scăpăm de tehnologiile din epoca de piatră.

– Ce este USB?

Specificația magistralei periferice USB a fost dezvoltată de lideri din industria calculatoarelor și telecomunicațiilor - Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC și Northern Telecom - pentru a conecta periferice de computer în afara mașinii folosind standardul plug"n"play, eliminând nevoia pentru a instala plăci suplimentare în sloturile de expansiune și pentru a reconfigura sistemul. Calculatoarele personale care au o magistrală USB vă permit să conectați dispozitive periferice și să le configurați automat de îndată ce dispozitivul este conectat fizic la aparat, fără a fi nevoie să reporniți sau să închideți computerul sau să rulați programe de instalare și configurare. Busul USB vă permite să conectați simultan până la 127 de dispozitive în serie, cum ar fi monitoare sau tastaturi care acționează ca componente sau hub-uri conectate suplimentare (adică, un dispozitiv prin care sunt conectate mai multe altele).

– Cine a creat USB-ul?

USB a fost dezvoltat de un grup de șapte companii care au văzut nevoia de interoperabilitate pentru a permite creșterea și dezvoltarea continuă a industriei în plină dezvoltare a computerelor și telefoniei integrate. Cele șapte companii care promovează USB sunt: ​​Compaq, Digital Equipment Corp, IBM PC Co., Intel, Microsoft, NEC și Northern Telecom.

- Cum functioneaza?

USB detectează dacă un dispozitiv este adăugat sau dezactivat datorită inteligenței sale furnizate de sistemul de bază. Autobuzul determină automat ce resursă de sistem, inclusiv software-ul driverului și lățimea de bandă, este necesară pentru fiecare dispozitiv periferic și face acea resursă disponibilă fără intervenția utilizatorului. Proprietarii de computere echipate cu o magistrală USB au capacitatea de a comuta dispozitivele periferice compatibile la fel de ușor precum înșurubați un bec nou într-o lampă.

– Ce tipuri de echipamente periferice acceptă USB pentru conectarea la computerul meu?

Cunoașteți aceste dispozitive: telefoane, modemuri, tastaturi, șoareci, cititoare de CD-ROM, joystick-uri, unități de bandă și de disc, scanere și imprimante. Viteza de pompare de 12 megabiți/secundă vă permite să conectați toate dispozitivele periferice de generație modernă prin USB, inclusiv echipamente pentru procesarea datelor video MPEG-2, mănuși pentru gestionarea obiectelor virtuale și digitizatoare. De asemenea, cu o mare creștere așteptată în domeniul integrării computerelor și telefoniei, magistrala USB poate acționa ca o interfață pentru conectarea dispozitivelor ISDN (Integrated Services Digital Network) și a dispozitivelor digitale Private Branch eXchange (PBX), permițând unui număr mare de telefoane să să fie conectat la un număr mic de linii de comunicații.

– Trebuie să cumpăr un software special pentru ca perifericele compatibile USB să funcționeze?

Sistemul de operare Windows 95 (începând cu versiunea OSR 2.1, lansată pe 29 octombrie 1996) vine cu drivere încorporate care permit computerului dumneavoastră personal să recunoască perifericele USB. Ca urmare, nu este nevoie să achiziționați sau să instalați software suplimentar pentru fiecare dispozitiv periferic nou. Cu toate acestea, împreună cu noile periferice USB, veți primi o dischetă cu drivere noi. Cu toate acestea, nu totul este atât de roz - de exemplu, numai Windows 98 și o versiune ulterioară poate asigura funcționarea corectă a unei imprimante cu interfață USB.

– Ce înseamnă existența USB-ului pentru furnizorii de sisteme și periferice?

Interoperabilitatea USB este construită pe o specificație deschisă și consecventă din punct de vedere tehnologic, care răspunde nevoilor consumatorilor de calculatoare ușor de extins. La rândul său, pentru furnizorii și revânzătorii de computere, periferice și software, compatibilitatea USB va aduce profit prin utilizarea noilor metode de marketing:

• „Platforma gata” vă permite să conectați în mod logic hardware și software pentru livrare în comun către cumpărător.
• USB poate reduce riscul unor potențiale incompatibilități între periferice și software-ul livrat cu computerele prin furnizarea de sisteme la cheie care îndeplinesc cerințele nișelor de piață specializate.
• Perifericele compatibile cu USB pot oferi consumatorilor și companiilor mai multe opțiuni de hardware fără teama de a compromite funcționalitatea hardware.
• Revânzătorii câștigă o mai mare flexibilitate în selecția echipamentelor și a sistemelor gata făcute pentru a stimula cererea clienților, datorită capacității de a combina seturi de periferice furnizate, fără teama că ceva nu va funcționa în tandem cu altceva.
• USB poate oferi o valoare suplimentară furnizorilor de periferice prin furnizarea de noi echipamente pentru sistemele care utilizează tehnologia MMX.
• USB-ul poate ajuta furnizorii să-și reducă costurile de dezvoltare, ceea ce, la rândul său, le va permite să încarce prețuri noi, mai competitive.

– Unde pot găsi versiunea actuală a specificației USB?

Versiunea actuală a specificației este disponibilă pentru descărcare de pe pagina USB Implementation Community.

– La câte computere compatibile USB ne putem aștepta pe piață?

Dataquest estimează că până la 30 de milioane de computere personale compatibile cu USB vor fi vândute în cursul anului 1997 și că până în 1998, toate computerele personale vor fi compatibile cu USB.

– Există deja dispozitive pentru magistrala USB?

Calculatoarele personale cu autobuze USB au început să fie furnizate pe piață la mijlocul anului 1996, iar primul val de periferice conectate prin autobuze USB este deja disponibil pentru utilizatori.

Sunt disponibile și tehnologii folosite pentru proiectarea și crearea sistemelor USB, cum ar fi conectori, chipset-uri și plăci de bază.

– Cum poate fi folosit USB când există două sisteme, de exemplu un laptop și un computer desktop?

Răspunsul este să folosiți un adaptor mic care va fi identificat ca dispozitiv pentru fiecare sistem USB care intră în conexiune. Două controlere periferice USB cu un buffer de memorie comun ar fi cea mai optimă soluție, al căror cost nu ar trebui să depășească 50 USD. Corpul adaptorului poate arăta ca o mică pată în mijlocul cablului sau poate ca o mică umflătură situată la un capăt al cablului. Un cablu ca cel descris poate servi și ca hub, pentru doar o mică taxă suplimentară, iar acesta este un produs mult mai valoros.

– Ce este comunitatea de implementare USB (USB-IF)?

Comunitatea de implementare USB este o organizație de asistență dedicată creată de șapte dezvoltatori USB pentru a ajuta la dezvoltarea rapidă a dispozitivelor compatibile de înaltă calitate care utilizează USB.

– Pot să mă alătur comunității USB-IF?

Cred ca da. Puteți afla despre condițiile de intrare din acest document.

– Cum se compară USB cu standardul Sony FireWire/IEEE 1394?

Principalele diferențe sunt în aplicație, disponibilitate și preț. USB este disponibil acum pentru dispozitivele tradiționale conectate la PC, cum ar fi tastaturi, șoareci, joystick-uri și scanere portabile. Cu toate acestea, debitul USB de 12 Mbps este mai mult decât suficient pentru majoritatea aplicațiilor utilizatorilor, inclusiv dispozitive de jocuri mai avansate, sunet de înaltă calitate și video comprimat MPEG-1 și MPEG-2. Dar, mai important, utilizarea USB-ului nu crește costul sistemului finit datorită integrării controlerului în chipset.

FireWire nu va fi disponibil în cea mai simplă formă până la începutul anului 1998. FireWire are scopul de a conecta electronice de larg bandă, cum ar fi camere digitale, playere digitale de disc video și recordere digitale, la un computer personal.

– Va înlocui FireWire magistrala USB când apare?

Nu. Cele două tehnologii sunt concentrate pe conectarea diferitelor dispozitive periferice și, prin urmare, se vor completa reciproc. Dacă FireWire devine răspândit în aproximativ doi ani, totul va depinde de cumpărătorul individual și de cerințele sale pentru noul său computer. Se pare că viitoarele computere personale vor fi echipate atât cu porturi USB, cât și cu porturi FireWire.

– Care sunt problemele de proprietate intelectuală (IP) referitoare la USB, este o licență, cât costă, care este „Acordul de acord reciproc” despre care am auzit?

Utilizarea USB este fără drepturi de autor, de ex. Creatorii specificației permit oricui să dezvolte produse pe baza acesteia, fără nicio plată pentru aceasta. Dezvoltatorii specificației autobuzului au semnat un acord IP care promitea că nu va exista nicio urmărire penală pentru nicio clauză inclusă în IP în cadrul specificației. Acordul invers este o copie a acestui acord cu opțiunea pentru oricine care implementează magistrala USB de a semna acest acord și de a-l returna administrației USB-IF pentru a înregistra că acordul a fost citit și înțeles. Acordul invers este disponibil pentru toată lumea (membrii USB-IF sau nu) pentru a clarifica acordul de licență USB.

– Care sunt specificațiile OHCI și UHCI?

Și , sunt specificații compatibile cu USB și descriu interfața diferitelor implementări hardware ale controlerului încorporat. Varietatea de controlere încorporate în hardware-ul sistemelor este o dezvoltare naturală și este creată în cadrul specificației USB.

– Există un grup de știri despre USB?

Există o listă de corespondență pentru membrii USB-IF unde au loc discuții și interacțiuni între companii. Nu există nicio cenzură sau control în afară de regulile de corespondență care specifică că sunt discutate doar subiecte legate de USB. Acesta nu este un grup de știri adevărat, deoarece funcționează numai prin e-mail, deci nu există o arhivă menținută pentru ca oricine să o poată vizualiza.

– Cum pot obține numărul de identificare (ID) al producătorului USB?

Membrii USB-IF primesc un ID de producător gratuit de îndată ce se alătură comunității. Membrii non-comunității pot obține un ID de producător contactând administrația USB-IF. Nemembrilor li se va percepe o taxă de înregistrare de 200 USD.

– Este posibil să măriți lungimea conexiunii dispozitivelor prin magistrala USB la 50-200 de metri (de exemplu, folosind fibră optică), dacă utilizatorii au nevoie de ea?

Interfața periferică USB este concepută pentru sisteme desktop, iar distanța de 200 de metri pare să corespundă unui birou foarte mare. Multe companii din comunitatea adoptării USB au discutat de multă vreme problema utilizării autobuzului pe distanțe lungi și se gândesc să creeze produse care să facă acest lucru posibil. Dispozitivul de expansiune arată ca două hub-uri USB, dar utilizează alte protocoale (cum ar fi fibra optică) între punctele de conectare a cablului. La fiecare capăt, semnalul electric din USB trebuie tradus la sau de la semnal pe distanțe lungi. Pentru ca toate acestea să devină posibile, este necesar să se rezolve problemele legate de protocolul de transfer al pachetelor de date și de întârzierile de timp, care trebuie să fie compatibile și să respecte specificația USB.

– Când un dispozitiv este deconectat, driverul său este descărcat din memorie, dacă conectați din nou același dispozitiv, driverul acestuia va fi încărcat din nou?

Da, configurarea dinamică și inițializarea de către sistemul de operare include încărcarea și descărcarea automată a driverelor din memorie atunci când este nevoie.

– Există intenții de dublare sau triplă a lățimii de bandă a magistralei USB?

Nu, USB a fost conceput ca o interfață periferică pentru sisteme desktop și are cel mai bun raport performanță/preț disponibil astăzi. Noi interfețe precum FireWire pentru viitoarele periferice de mare viteză sunt deja în curs de desfășurare.

– Poate cineva să explice diferența dintre conectorii din seria „A” și „B”?

Conectorii din seria „A” sunt proiectați pentru toate dispozitivele USB și sunt un conector pentru periferice și o priză pentru un computer personal. În cele mai multe cazuri, cablul USB ar trebui să fie încorporat în dispozitivul periferic. Acest lucru reduce costurile conectorului, elimină incompatibilitățile care pot apărea din cauza diferitelor rezistențe ale cablurilor și simplifică experiența de conectare a utilizatorului. Cu toate acestea, în unele cazuri, cablul încorporat nu poate fi utilizat. Exemplele bune includ dispozitivele foarte mari și grele care nu se potrivesc bine cu un cablu subțire care nu poate fi îndepărtat, precum și dispozitivele care sunt conectate doar ocazional și sunt folosite intens atunci când nu sunt conectate. Pentru astfel de cazuri, au fost creați conectorii din seria „B”. Cele două serii de conectori diferă ca aspect, acest lucru fiind făcut pentru a preveni conexiunile care ar putea perturba topologia arhitecturii USB.

– Care este diferența dintre hub-ul principal și unul obișnuit în ceea ce privește hardware-ul și software-ul?

Toate hub-urile sunt exact la fel din punct de vedere software (cu excepția diferenței ca dispozitive cu putere sau nu). Hub-ul principal (sau rădăcina) este pur și simplu primul hub găsit în timpul numerotării. În multe implementări, hub-ul principal poate fi integrat în același cip ca și controlerul principal, ceea ce reduce costul.

– Este posibil să utilizați magistrala USB pentru a conecta periferice precum CD-R, unități de bandă sau hard disk?

Aplicabilitatea se bazează pe nivelul de performanță acceptabil. Dacă oricare dintre aceste dispozitive este de așteptat să fie utilizat frecvent, atunci există de obicei cerințe ca acesta să fie integrat mecanic în sistem și să aibă performanțe ridicate, corespunzătoare din nou nivelului sistemului în ansamblu. Autobuzul USB nu a fost conceput pentru a oferi o conexiune permanentă pentru periferice de mare viteză în carcasa unui computer. Dacă dispozitivul este folosit ocazional sau conectat la computere diferite, atunci performanța oferită de magistrala USB va fi mai mult decât suficientă. Ușurința în utilizare și conectarea dispozitivelor furnizate prin USB depășește cu mult parametrii vitezei de transfer de date. Cu toate acestea, USB oferă viteze de transfer egale cu unitățile CD cu viteză de 4x sau 6x (ceea ce nu este suficient de rapid pentru rescriere), dar mai bună decât unitățile de bandă convenționale conectate în paralel, unitățile de dischetă sau hard disk-urile amovibile, cum ar fi SyQuest.