USB

Foto: Gandalf

USB (Universal Serial Bus) je specifikace komunikačních protokolu mezí zařízením a obvykle osobním počítačem, které vyvinul a vymyslel Ajay Bhatt pracující pro Intel. usb je určen jako náhrada sériový a paralelních portů. USB může připojovat periferie jako myši, klávesnice, digitální fotoaparáty, tiskárny, přehrávače všeho druhu, flah disky či externí pevné disky. Pro moho těchto zařízení se USB stalo standardní metodou připojení.

Ačkoliv bylo USB navrženo pro osobní počítače, můžeme se s ním setkat i u chytrých telefonů, PDA, videoherních konzolí a napájecím kabelem mezi zařízením a adaptérem. V roce 2008 byly prodány 2 miliardy USB zařízení ročně a asi 6 miliard se jich prodalo celkem.

Návrh USB je standardizován USB Implementační fórem (USB-IF), společností která zahrnuje vedoucí společnosti v elektronice jako Agere (nyní součást LSI Corporation), Apple, Hewlett-Packard, Intel, Microsoft, Sony a NEC.

Historie

USB začalo být vyvíjeno v roce 1994 skupinou sedmi společností: Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC a Nortel. USB byl zamýšleno jako způsob jak velmi jednoduše připojit externí zařízení k počítači a  vyměnit tak mnoho konektorů v zadní části osobního počítače. USB mělo za cíl vyřešit problémy s použitelností současných rozhraních, zjednodušit konfiguraci software pro zařízení připojené přes USB stejně jako dovolit větší přenosové rychlost externím zařízením. První obvody pro USB byly vyrobeny Intelem v roce 1995.

Specifikace USB 1.0 byla uvedena v roce 1996. Původní specifikace měla rychlost 12 Mbit/s. Nejširší používaná verze byla však USB 1.1, které byla vypuštěn v září 1998. Dovolovala přenosové rychlosti 12 Mbps u vysokorychlostních zařízení jako jsou pevné disky a nižší 1,5 Mbps pro zařízení bez velkých nároků na přenosové rychlosti jako klávesnice.

Specifikace USB 2.0 byla vypuštěna v dubnu 2000 a byla standardizována USB-IF na konci roku 2001. Hewlett-Packard, Intel, Lucent Technologies (Nyní Alcatel-Lucent), NEC, a Philips společně vedli iniciativu vytvoření standardu s vyšší přenosovou rychlostí, která vedla ve výslednou rychlost 480 Mbit/s, tedy čtyřnásobně vyšší rychlost než u USB 1.0.

Specifikace USB 3.0 byla oznámena 17. listopadu 2008 a předaná USB Implementers Fóru (USB_IF). Tento tah pak efektivně otevřel specifikaci k implementaci pro hardwarové výrobce. První certifikované produktu USB 3.0 se objevily 5. ledna 2010 na Consumer Electronics Show (CES) v Las Vegas a to včetně základních desek od ASUSu a Gigabyte Technology. USB 3.0 se také označuje jako SuperSpeed bus a poskytuje teoretickou rychlo 5 Gbit/s. Hrubá přenosová rychlost má být až 4 Gbit/s, specifikace počítá však s praktickou přenosovou rychlostí okolo 3,2 Gbit/s.

Specifikace USB 3.0 pracuje ve full duplex signálovém režimu, přes dva zcela odlišené páry kabelů. To v důsledku znamená, že USB 3.0 obsahuje dva kabely pro napájení a uzemnění, dva kabely pro data starších protokolů a čtyři kabely pro SuperSpeed data a stínění, které nebylo součástí předchozích specifikací. To má také jeden další nepříjemný důsledek. Ke staršímu počítači připojíte nové zařízení s USB 3.0,ale nepřipojíte staré zařízení k novému počítači, pokud si neopatříte příslušný kabel. Další zajímavou změnou je vytváření specifického kanálu pro komunikaci s každým zařízením. V USB 2.0 protokolu se datové pakety jednoduše posílaly všem. Minimální proud USB portu je 150 mA, maximální může být až 900 mA. Minimální napájení bylo sníženo ze 4 V na 4,4 V.

Srovnání s FireWire

USB bylo původně viděno jako doplňkové k FireWire (IEEE 1394), které bylo určeno pro vysokorychlostní přenosy dat. USB nejdříve operovalo u velmi nízkých rychlostí a používalo jednodušší hardware, takže bylo vhodnější pro myši či klávesnice.

Největší technické rozdíly mezi FireWire a USB zahrnují:

• USB sítě používají topologii hvězdy, Firewire používá stromovou strukturu
• USB 1.0,1.1 a 2.0 používají protokol "mluvil, jestliže jsi tázán". Periferie nemohou komunikovat s hostitelem, pokud si hostitel specificky nevyžádá komunikaci. U USB 3.0 je plánováno, že povolí komunikaci zahájenou periferním zařízením. U FireWire může mluvit každé zařízení s jakýmkoliv prvkem sítě, v závislosti na aktuálních podmínkách.
• USB síť spoléhá na jednoho hostitele, který kontroluje celou síť. U FireWire jakýkoliv schopný prvek je schopen ovládat síť
• USB pracuje s napětím 5 V, zatímco FireWire (teoreticky) může dodávat 30 V.
• Standardní USB hub poskytuje typicky proud 500maA (2,5 W), 100 mA z portů, které nejsou hubem. USB 3.0 & USB On-The-Go 1800mA (9 W) maximálně (další možnosti jsou 1500mA (7,5 W) a 900 mA (4,5 W)). FireWire oproti tomu může teoreticky dodávat až 60 W (ačkoliv typicky se jedná o 10 W nebo 20 W)

Tyto a další rozdíly jsou způsobeny rozdílným zaměřením obou protokolů. USB byl navržen jako jednoduchý a levný, zatímco FireWire byl navržen kvůli velkému výkonu, hlavně v aplikacích citlivých na čas jako audio a video. Ačkoliv mají teoreticky podobné přenosové rychlosti, FireWire 400 má vyšší výkon než USB 2.0, zejména pokud pro přenosy používáte externí pevný disk. FireWire 800 převyšuje výkon USB 2.0 jak teoreticky, tak prakticky.