Про р л а в л е н н я:
Специфікація USB ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
Творці ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3
Робота USB ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3
Види периферійного обладнання, які підтримує USB ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
Програмне забезпечення, яке потрібно для роботи USB ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4
Значення USB для постачальників систем і периферії ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
Застосування USB при наявність двох систем, наприклад ноутбука і настільного комп'ютера ... .. 5
Можливість збільшення довжини з'єднання пристроїв через шину USB до 50-200 метрів (наприклад, використовуючи оптоволокно) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
Різниця між з'єднувачами серії "A" і "B" ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
Різниця між основним хабом і звичайним з точки зору апаратної реалізації та програмного забезпечення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
Технологія USB 2.0 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
Флеш-пам'ять ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 25
Compact Flash ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 26
SmartMedia ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27
MultiMediaCard ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27
Secure Digital ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
Memory Stick ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
Зчитувачі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
Зовнішні зчитувачі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
Внутрішні зчитувачі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 30
Зчитувачі - перехідники ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .30
Список використаних матеріалів ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
 
 
 
 
 
 
 
Специфікація USB.
Специфікація периферійної шини USB розроблена лідерами комп'ютерної і телекомунікаційної промисловості - Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC і Northern Telecom - для підключення комп'ютерної периферії поза корпусом машини за стандартом plug'n'play, в результаті відпадає необхідність в установці додаткових плат у слоти розширення та переконфігуруванні системи. Персональні комп'ютери, що мають шину USB, дозволяють підключати перифери йние пристрої та здійснюють їх автоматичне конфігурування, як тільки пристрій фізично буде приєднано до машини, і при цьому немає необхідності перезавантажувати або вимикати комп'ютер, а так само запускати програми установки і конфігурування. Шина USB дозволяє одночасно підключати послідовно до 127 пристроїв, таких, як монітори або клавіатури, що виконують роль додатково підключених компонентів, або хабів (тобто пристрій, через яке підключається ще кілька).
Творці.
USB була розроблена групою з семи компаній, які бачили необхідність у взаємодії для забезпечення подальшого зростання і розвитку розквітаючої індустрії інтегрованих комп'ютерів і телефонії. Ці сім компаній, які просувають USB, наступні: Compaq, Digital Equipment Corp, IBM PC Co., Intel, Microsoft, NEC і Northern Telecom.
Робота USB.
USB визначає, додано пристрій або відключено, завдяки своїй розумності, забезпечувана основною системою. Шина автоматично визначає, який системний ресурс, включаючи програмний драйвер і пропускну здатність, потрібний кожному периферійному пристрою і робить цей ресурс доступним без втручання користувача. Власники комп'ютерів, оснащених шиною USB мають можливість перемикати сумісні периферійні пристрої, так само просто, як вони вкручують нову лампочку в лампу.
Види периферійного обладнання, які підтримує USB.
Ви знаєте ці пристрої: телефони, модеми, клавіатури, миші, пристрої читання CD ROM, джойстики, стрічкові і дискові накопичувачі, сканери і принтери, MP3-плеєри і флаш-драйви. Швидкість прокачування в 480 мегабіт / секунду дозволяє підключати че рез USB все сучасне покоління периферійних пристроїв, включаючи апаратуру для обробки відео даних формату MPEG-2, рукавички для управління віртуальними об'єктами і дигітайзери. Також, з очікуванням великого росту в області інтеграції комп'ютерів і телефонії, шина USB може виступати в якості інтерфейсу для підключення пристроїв Цифровий мережі з інтегрованими послугами (ISDN) та цифрових пристроїв Private Branch eXchange (PBX), що дозволяють підключати велику кількість телефонів до невеликої кількості ліній зв'язку.
Програмне забезпечення, яке потрібно для роботи USB.
Операційна система Windows 95 (починаючи з версії OSR 2.1, випущеної 29 жовтня 1996р.) Поставляється вже з вбудованими драйверами, які дозволяє Вашого персонального комп'ютера розпізнавати USB периферію. У результаті, Вам не потрібно купувати або інсталювати додаткове програмне забезпечення для кожного нового периферійного пристрою. Тим не менш, разом з новою USB периферією ви отримаєте дискету з новими драйверами. Однак, не все так райдужно - наприклад, коректну роботу принтера з інтерфейсом USB здатна забезпечити тільки OC Windows 98 і вище.
Значення USB для постачальників систем і периферії.
Працює з USB будується на основі технологічно цілісною і відкритою специфікації, яка задовольняє потребам споживачів в легко розширюваних комп'ютерах. У свою чергу, для постачальників і реселерів комп'ютерів, периферії та програмного забезпечення, сумісність USB принесе прибуток, за рахунок використання нових методів маркетингу:
· "Готова платформа" дозволяє логічно пов'язати апаратне і програмне забезпечення для спільної поставки покупцю.
· USB може знизити ризик можливої ​​несумісності периферійного і програмного забезпечення, що поставляється з комп'ютерами, за рахунок постачання готових систем по ключ, які задовольняють вимогам спеціалізованих ринкових ніш.
· USB-сумісна периферія може запропонувати приватним і корпоративним покупцям більший вибір устаткування, без страху зниження функціональних можливостей апаратних засобів.
· Реселери отримують більшу гнучкість у підборі апаратури та готових систем, для стимуляції купівельного попиту, за рахунок можливості комбінування комплектів поставляється периферії, без побоювань, що щось з чимось не буде працювати в парі.
· USB може забезпечити постачальникам периферії додаткову вигоду, за рахунок постачання нового обладнання для систем, що використовують технологію MMX ™.
· USB може допомогти постачальникам знизити їхні витрати на розробки, що в свою чергу дозволить їм встановити нові, більш конкурентоспроможні, ціни.
Застосування USB при наявність двох систем, наприклад ноутбука і настільного комп'ютера.
Застосування маленького адаптера, який буде визначений як пристрій для кожної USB системи, яка входить у з'єднання. Два USB контролера периферії з загальним буфером пам'яті буде найбільш оптимальним рішенням, вартість якого не повинна перевищити $ 50. Корпус адаптера може вигля ядеть, як маленька крапля в середині кабелю або, може бути, невелике потовщення, розташоване на одному з його кінців. Кабель, подібний описаному, зможе виконувати так само і функції хаба, лише за невелику додаткову плату, а це вже набагато більш цінний продукт.
Можливість збільшення довжини з'єднання пристроїв через шину USB до 50-200 метрів (наприклад, використовуючи оптоволокно).
Периферійний інтерфейс USB призначений для настільних систем, а відстань в 200 метрів, схоже, відповідає дуже більшого столу. Багато компаній, що входять до спільноти впровадження USB, вже довгий час обговорюють проблему застосування шини на великих відстанях і думають про створення продуктів, які дозволили б зробити це можливим. Пристрій розширення виглядає як два хаба для шини USB, однак використовує інші протоколи (наприклад, для оптоволокна) між точками з'єднання кабелю. На кожному кінці електричний сигнал в USB повинен бути трансльований в або з сигналу для довгих відстаней. Для того, що б все це стало можливим, необхідно вирішити питання, пов'язані з протоколом передачі пакетів даних і тимчасовими затримками, які повинні бути сумісними та відповідати специфікації USB.
Різниця між з'єднувачами серії "A" і "B".
Коннектори серії "A" розроблені для всіх пристроїв USB, і є роз'ємом для периферії і гніздом для персонального комп'ютера. У більшості випадків, кабель USB повинен бути вбудований в периферійне пристрій. Це знижує вартість з'єднувачів, позбавляє від несумісності, можливою в разі різного опору кабелів, і спрощує дії користувачів по підключенню. Однак у деяких випадках вбудований кабель не можна використовувати. Гарним прикладом можуть служити дуже великі і важкі пристрої, погано сочетатающіеся з тонким кабелем, який не можна видалити, а також прилади, що підключаються тільки зрідка, які інтенсивно використовуються, коли не є підключеними. Для таких випадків і були створені коннектори серії "B". Дві серії конекторів розрізняються зовні, це зроблено для запобігання сполук, які б могли порушити топологію архітектури USB.
Різниця між основним хабом і звичайним з точки зору апаратної реалізації та програмного забезпечення.
Всі хаби абсолютно однакові з точки зору програмного забезпечення (крім різниці, як пристроїв мають харчування і ні). Основний хаб (або кореневий), це просто перший хаб, виявлений при нумерації. У багатьох реалізаціях основний хаб може бути інтегрований в ту саму мікросхему, що й основний контролер, це дозволяє знизити вартість.

Технологія USB 2.0

Наступний рік, за прогнозами аналітиків, має стати переломним на користь нового (відносно) USB 2.0. Адже багато хто ще і з першим-то незнайомі. Швидкості з якою виробники "комп'ютерних залізяк" разрождаются новими творіннями можна тільки дивуватися.
Бідолаха користувач в такому величезному потоці високотехнологічних пристроїв часто губиться, і багато технологій залишаються за гранню його уваги. Так от і шина USB, який би нової багатьом вона не здавалася, - технологія у віці. Десятирічний ювілей не за горами. Життя її почалася в далекому 1995 році, коли багато компаній, прагнучи слідувати проголошеному принципу Plug'n'Play прагнули створити щось, що дозволяє зробити процедуру додавання нових пристроїв у систему настільки простий, наскільки це взагалі можливо, та і до того ж універсальне, придатне для великого числа різного виду пристроїв. Ця ідея об'єднала лідерів комп'ютерної і телекомунікаційної промисловості в особах Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC і Northern Telecom. Ми ж прості користувачі, з трепетом чекали закінчення розробок.
Адже якщо нова технологія дійсно буде працювати, то це дозволить забути про проблему постійного браку комунікаційних портів, з якою в ті роки завдяки значно збільшилася доступності периферії багатьом вже довелося зіткнутися.
Що ж. Їх муки не пройшли даром. І хоча спочатку впровадження йшло з дуже великим скрипом, сьогодні сотні мільйонів комп'ютерів по всьому світу оснащені шиною USB, а периферійних пристроїв з цим інтерфейсів всіх не злічити: від мишок і клавіатур до жорстких дисків, приводів для запису CD і DVD та ін
Причиною скрипу при впровадженні був замкнутий круг: природно, що нова шина повинна була підтримуватися операційною системою, а Windows 95 цим похвалитися не могла. Microsoft не горіла бажанням працювати не зрозумій для чого - пристрої з USB інтерфейсом можна було перерахувати мало не на пальцях, а у виробники апаратного забезпечення в свою чергу не хотіли робити пристрої для не підтримуваної популярної ОС шини.
Вихід оновлень OSR2.1 не сильно змінив ситуацію, оскільки зроблено все було в ньому через пень-колоду (до речі, а в NT системах вона так і не з'явилася. До Windows 2000). Основна підтримка була з боку компаній виробників систем і системних компонентів - Для них це було джерелом прибутку (за даними аналітиків Dataquest обсяг продажів систем з USB повинен був скласти в 1997 році 30 млн штук і в 1998 всі комп'ютери, що продаються повинні були бути оснащені цієї шиною (можливо так і було, але не у нас: - ))), і, потім, товариші вірили, що зійде вона, зірка привабливого щастя.
Нехай не сьогодні, завтра, але зійде. Так і сталося. Переломним моментом в історії USB став вихід Windows 98: з'явилася підтримка, почався випуск пристроїв, і технологія почала своє існування не тільки у розробників, але і у користувачів, до речі, багато хто з яких відносять появу саме до цього моменту.
Сьогодні USB - це дуже популярна універсальна послідовна шина. Призначена для легкого підключення різноманітних пристроїв це клавіатури, миші, джойстики, колонки, модеми, мобільні телефони, стрічкові, дискові, оптичні та магнітооптичні накопичувачі, флеш-диски, сканери і принтери, дигітайзери, словом все, що підключається до ПК. Також, з очікуванням великого росту в області інтеграції комп'ютерів і телефонії, шина USB може виступати в якості інтерфейсу для підключення пристроїв цифрової мережі з інтегрованими послугами (ISDN) та цифрових пристроїв Private Branch eXchange (PBX).
Пропускної спроможності в 480 Мбіт / с у версії 2.0 досить для задоволення потреб усіх цих застосувань в повній мірі. Додавання пристроїв більше не пов'язане з встановленням додаткових адаптерів, виконанням складного конфігурування, ручним інсталювання додаткового програмного забезпечення: система автоматично визначає, який ресурс, включаючи програмний драйвер і пропускну здатність, потрібний кожному периферійному пристрою і робить цей ресурс доступним без втручання користувача. Популярна периферія сьогодні доступна у варіантах з USB набагато частіше, ніж з іншими.
Існувала раніше різниці в ціні в 10-15-20 доларів (автор пам'ятає як 5 років тому набуваючи сканер переплачував 20 доларів за USB модель) і захмарних цін на зовнішні USB-контролери немає, більше того, вже давно USB-контролери інтег ріруются в чіпсети материнських плат, і користувач отримує їх у своє розпорядження практичний задарма. USB вийшов в маси і потрібно констатувати той факт, що COM LPT і PS / 2 порти повільно вмирають. Що ж. Давно пора була позбутися численних пережитків минулого. Це та красива зовнішня сторона, якого USB звернена до користувача.
Напевно багато хто чув про те що USB шина дозволяє підключати до 127 пристроїв. І в той же час на задній стінці зазвичай знаходиться 2 або 4 порту. І в багатьох напевно виникло питання - нас обдурили, на нас заощадили (менше портів - дешевше система. Хоча ... 127 портів розмістити на задній панелі ... Навіть уявити складно) або щось ще. Виявляється справа все в тому, що шина USB дозволяє багаторівневе каскадування. Наочно це пояснює наступний малюнок:


Так ми виходимо на першу архітек турную особливість шини USB: її логічна топологія - багаторівнева зірка.


Самим верхнім рівнем є до рневой концентратор, який зазвичай поєднується з USB контролером. Якщо функції контролера зрозумілі, то концентратор - пристрій для периферійних інтерфейсів не звичне. У даному випадку його функція така ж, що і концентраторів мереж передачі даних - додавання нових портів для підключення більшої кількості пристроїв. Нічого більшого, ніж просто разветвитель.
До кореневого концентратора можуть бути підключені небудь пристрою, або ще концентратори, для збільшення числа доступних портів. Допускається організація до п'яти рівнів. Концентратор може бути виконаний у вигляді окремого пристрою, або бути вбудованим в якесь інше. З цієї точки зору пристрої, підключені через USB можна підрозділити на функціональні пристрої, тобто ті які виконують якусь конкретну функцію і не беруть на себе ніяких додаткових завдань (наприклад, миші) пристрої-концентратори в чистому вигляді виконують лише функцію тільки розгалуження, і суміщені (комбіновані) устрою, тобто що мають у своєму складі концентратор, що розширюють набір портів і дозволяють підключати інші пристрої (як найбільш часто зустрічаються прикладів можна назвати монітори, що дозволяють по USB здійснювати настроювання параметрів, і зазвичай мають ще кілька додаткові порти, для підключення інших пристроїв або клавіатури, з роз'ємами для підключення мишей).

Зверніть увагу, на те, що на п'ятому рівні комбінований пристрій використовуватися не може. Крім того окремо варто згадати про хості, що є швидше програмно-апаратним комплексом, ніж просто пристроєм. Фізична топологія шини - зірка


Це пояснюється тим, що кожен концентратор забезпечує прозоро для хоста з'єднання з пристроєм.
А відносини клієнтського програмного забезпечення і USB пристроїв взагалі казка. На відміну від звичних старих інтерфейсів, де взаємодія можна було (і треба) здійснювати звертаючись до пристрою за конкретним фізичним адресами пам'яті і портів введення виведення, USB надає для взаємодії програмний інтерфейс і тільки його, дозволяючи клієнтського ПО існувати у відриві від конкретного підключеного до шини пристрою та його конфігурації. Для клієнтської програми USB - це лише набір функцій.
Всі класи пристроїв вже були згадані. Тепер можна про кожного поговорити трохи докладніше.
Хост. Як вже було сказано раніше, програмно-апаратний комплекс.
В обов'язки хоста входить:
· Слідкування за підключенням та відключенням пристроїв
· Організація керуючих потоків між USB-пристроєм і хостом.
· Організація потоків даних між USB-пристроєм і хостом
· Контроль стану приладами та ведення статистики активності
· Постачання підключених пристроїв електроживленням
Апаратної частиною є хост контролер - посередник між хостом і пристроями на шині.
Програмні функції (перерахування пристроїв та їх кон фігурування, управління енергоспоживанням, процесами передачі, пристроями на шині і самої шиною) покладені на операційну систему. Першою популярною операційною системою, в якій підтримка USB реалізована була в повному обсязі стала Windows 98 Second Edition. Деякі пристрої можуть бути працездатними і під більш ранніми версіями (98 без SE, і зрідка 95), але далеко не всі і не завжди.
Концентратор (хаб). Дозволяє множинні підключення до одного порту, створюючи додаткові порти. Кожен хаб має один висхідний порт, призначений для підключення до наявного в наявності вільного порту, і кілька спадних, до яких можуть бути підключені або знову концентратори, або кінцеві пристрої, або поєднані пристрою.


Хаб повинен стежити за підключенням та відключенням пристроїв, повідомляючи хост про зміни, управляти живленням портів. У концентраторе стандарту USB 2.0 можна виділити 3 функціональних блоки: контролер, повторювач, транслятор транзакцій. Контролер відповідає за з'єднання з хостом. Поняття повторювач в USB дещо відрізняється від прийнятого в мережах передачі даних. Його обов'язок - з'єднувати вхідний і якийсь потрібний із вихідних портів. Транслятор транзакцій з'явився лише в USB 2.0 і потрібен, як завжди, з міркувань сумісності з попередніми версіями. Коротенько її суть в тому, щоб забезпечувати максимальну швидкість соед Іненю з хостом. Підключений до високошвидкісного (USB 2.0) порту старе повільне (USB 1.1) пристрій з'їдало б значну частину часу, а отже і корисної пропускної здатності шини, ведучи обмін з хостом на низькій швидкості (чому так відбувається ми з'ясуємо пізніше при розгляді механізму обміну даними хост- пристрій). Як метод боротьби транслятор транзакцій буферизує вступник з повільного порту кадр, а потім на максимальній швидкості передає його хосту, або ж буферизує отримуваний на максимальній швидкості кадр від хоста, передаючи його потім влаштуванню на меншій, прийнятною для нього швидкості. Крім розгалуження і трансляції транзакцій хаб повинен здійснювати конфігурування портів і стеження за коректним функціонуванням підключених до них пристроїв. Потрібно сказати також, що при використанні старих і нових концентраторів разом можливе створення неоптимальних з точки зору продуктивності конфігурацій. Для того що б уникнути створення вузьких місць у своїй ланцюга, підключайте низькошвидкісні пристрою до низькошвидкісних хабам, які в свою чергу робіть останніми рівнями розгалуження або приєднувати їх у середину високошвидкісний ланцюжка.
Функціональний пристрій. З точки зору USB, пристрій - це набір кінцевих точок з якими можливий обмін даними. Число і функції точок залежать від пристрою і виконуваних ним функцій, і визначаються при виробництві. В обов'язковому порядку присутній точка з номером 0 - для контролю стану устрою та управління ім. До здійснення конфігурування пристрою через точку 0 решта каналів не доступні. Кожна кінцева точка пристрої описується наступними параметрами:
· Частотою звернення до шини та вимогами до затримок
· Необхідною смугою пропускання
· Номером звичайно ї точки
· Вимогами до обробки помилок
· Максимальним розміром кадру який може бути прийнятий або посланий.
· Типом підтримуваної передачі даних
· Напрямом здійснення передачі між кінцевою точною і хостом.
Для низькошвидкісних (low-speed) пристроїв можливе існування до двох додаткових точок; для full-speed пристроїв їх число обмежується лише можливостями протоколу і може досягати 15-ти для введення і 15-ти для виводу.
Взагалі кінцева точка - це кінець логічного каналу даних між хостом і пристроєм. У свою чергу канал - це логічне з'єднання між хостом і пристроєм. Так як кінцевих точок у пристрою передбачається кілька, то це означає, що обмін даними між хост-контроллером і пристроєм на шині може проіхсодіть по декількох каналах, так званий багатоканальний режим. Смуга пропускання шини ділитися між усіма встановленими каналами. У розпорядження шина USB може надати канали наступних типів:
· Канали повідомлень. Є двонаправленими каналами і служать, не важко збагнути, для передачі повідомлень, що мають строго визначений у специфікації формат, необхідний для забезпечення надійної ідентифікації та передачі команд. Виникає канал при відсилання хостом запиту в пристрої, і управляє передачею тільки хост. Канали повідомлень використовується для передач тільки керуючого типу (що таке дивимося нижче).
· Потокові канали. Є односпрямованим. На відміну від чітко визначених повідомлень не мають певного закріпленого в стандарті формату, що означає можливість передачі даних будь-якого виду. Ці передачі можуть контролюватися не тільки хостом, але і пристроєм. Використовується для передач даних типу переривання, групова пересилання, ізохронна (дивимося нижче). У специфікації в залежності від типу переданих даних, пропонованих вимог до швидкості обробки, затримки доставки і т.п. визначено такі типи передач.
· Керуючі передачі. Використовуються для конфігурування пристроїв під час підключення і виконання інших специфічних функцій над пристроєм, включаючи організацію нових каналів.
· Переривання. Використовуються для спонтанних, але гарантованих передач з гарантованими швидкостями і затримками. Використовуються зазвичай для передачі введених даних від клавіатури або відомостей про зміну положення покажчика миші, у пристроях зворотного зв'язку, и.т.д
· Групова пересилання. Використовується для гарантованої передачі даних великих обсягів без поданих вимог до швидкостей і затримок. Займає під себе всю вільну пропускну здатність шини. У будь-який момент доступна смуга може бути урізана при необхідності здійснення передач інших видів з більш високим пріоритетом, або додана, при звільненні іншими пристроями. Зазвичай такі передачі використовується між принтерами, сканерами, накопичувачами і ін
· Ізохронна передачі. Використовуються для потокових передач даних у реальному часі. Резервують певну смугу пропускання шини, гарантують певні величини затримок доставки, але не гарантують доставку (у разі виявлення помилки повторної передачі не відбувається. Передачі цього виду використовуються для передачі аудіо та відео трафіку.
Обмін даними може здійснюватися в трьох швидкісних режимах:
· Low Speed. Низкоскоростной режим. Ско кість передачі становить 1.5 Мбіт / с.
· Full Speed. Повношвидкісний режим. Швидкість передачі 12 Мбіт / с.
· High Speed. Високошвидкісний режим. З'явився лише в специфікації 2.0. Швидкість передачі 480 Мбіт / с.
Інформація по шині передається пакетами. Усього їх визначено 4 види:
· Маркерні пакети.
o In - інформують USB пристрій, що хост хоче читати дані з пристрою
o Out - інформує USB пристрій, що хост хоче передавати дані в пристрій
o Setup - використовуються для позначення початку керуючого типу передачі даних
o SOF - пакети початку кадру (Start of Frame Packets)
· Пакети даних.
o Існують два типи пакетів даних - DATA0, DATA1, кожен з яких здатен містити до 1024 байтів даних. У високошвидкісних пристроїв для пакетів даних визначені два інших PID-a: DATA2 і MDATA.
· Пакети підтвердження.
o ACK - підтвердження того, що пакет був успішно прийнятий
o NAK - інформує, що пристрій в даний момент не може приймати або надсилати дані. А в Interrupt транзакціях повідомляє хосту, що пристрій не має нових даних для передачі.
o STALL - вказує, що пристрій не здатне передавати або отримувати дані і потрібне втручання хоста.
· Спеціальні.
o PRE - передує низкоскоростной передачі даних.
Пристрої на шині USB діляться на вед ущіе і ведені. Фактично, провідних пристроїв на шині може бути тільки одне, і таким є хост. Всі передачі даних ініціюються хостом відповідно певної часової програмою. Функціональні пристрої самі не можуть ініціювати передачу, а лише відповідають на запити хоста. Обмін даними можливий тільки між хостом і пристроєм, і не можливий на пряму між пристроями підключеними до шини (це означає, що в принципі в першу чергу USB - це шина виводу. Пізніше ми зрозуміємо чому). Транзакції на USB шині складаються з двох-трьох актів: посилки пакета маркера, що визначає, що буде слідувати далі (тип транзакції, адресу пристрою та його кінцеву точку), пакету даних (опціонально), і пакета статусу транзакції (для підтвердження нормального виконання операції або повідомлення про помилку).
Ми не станемо опускатися в розгляді до рівня кадрів і мікрокадров, так як це зовсім не завадить зрозуміти нам загальні принципи робота шина.
Фізичні канали зв'язку організуються концентраторами і сполучними проводами. З концентраторами ми вже майже розібралися раніше. Провід використовується для підключення USB пристроїв представляє собою екрановану виту пару. Для високошвидкісних пристроїв пред'являються високі вимоги до її якості. Низькошвидкісні до цього елемента фізичного інтерфейсу відносяться не критично, і без проблемно можуть функціонувати на неекранованому невітом дроті. Всього в USB кабелі використовується 4 проводів.


Два для передачі сигналу і два для п одачі напруги. Для підключення пристроїв призначені з'єднувачі двох типів: типу "A" і типу "B". Як мені здається створення двох різних видів конекторів було необхідно для того, що б уникнути зайвої плутанини при підключенні пристроїв і захиститися від дурня, позбавивши його можливості підключити що-небудь не так. Крім того, вони характеризуються різним зусиллям необхідним для вставки і силою утримання в роз'єми.
Конектори типу "А" використовуються для підключення до комп'ютера, забезпечують жорстке і надійне кріплення і не призначені для частого підключення / від'єднання.


З'єднувачі ж типу "B", навпаки, потрібні в тих місцях, де існує необхідність частого підключення / відключення, і застосовуються вони з боку периферії.


У живу вони ось так смо трятся.


Крім того в новій версії USB визначено коннектор miniUSB типу "B".


Він призначений для застосування на малогабаритних пристроях типу мобільних телефонів, фотоапаратів, плеєрів, де немає можливості розмістити стандартний повнорозмірний роз'єм. (За зовсім незрозумілим для мене причин, з доступністю кабелів miniUSB ситуація не краща: і хоча це дуже поширений останнім часом тип підключення, дістати його часто дуже проблемно, а якщо й можливо, то за нього просять часом 10-20 $, при тому що зі звичайною виделкою типу "B" можна придбати на кожному кутку за 1 $. Це і власне спостереження, і досвід спілкування з людьми в різних містах і країнах) Від дрібної периферії, типи клавіатур, мишок, де розміщення з'єднувальних роз'ємів незручно так і взагалі безглуздо, кабель може взагалі не від'єднатися. Конструктивно роз'єми задумані так, що спочатку відбувається з'єднання шини харчування, потім шини даних.
За підписам D + і D-на схемі кабелю повинно бути ви вже здогадалися, що USB використовує диференціальну передачу (втім, кожен порт крім диференціального приймача має ще й лінійні для кожного сигналу), додам ще що застосовується потенційне кодування за методом NRZI (Non Return to Zero Invert to ones, без повернення до нуля з інверсією для одиниць) і бітстаффінг для поліпшення самосинхронизирующийся властивостей потоку. Це загалом. Глибше ми не будемо вдаватися. Зовсім ні до чого.
Пристроїв для підключення, що споживають невеликий струм, можуть одержувати живлення від шини USB. Максимальний струм, який може забезпечити шина дорівнює 500 мА. Це ток, доступний всім пристроям на шині, а не, як приходить деяким у голову, на кожне з 127 можливих пристроїв (при цьому на стадії підключення і конфіг урірованія споживаний струм не повинен перевищувати 100 мА, в іншому разі пристрій просто не буде ініційовано). Для збільшення доступною потужності харчування на шині, концентратори можуть оснащуватися своїм власним блоком живлення, проте таке рішення не популярно.
Тепер, володіючи необхідним мінімумом відомостей про шині USB, пристроях протоколах тощо можна спробувати в загальних рисах розібратися з тим як же все це працює.
Отже, до шини підключено новий пристрій. Напевно ви задавалися питанням, яким чином відбувається виявлення. Відповідь проста: виявлення пристрою, а також і його швидкісний режим визначається за стрибка напруги, який має місце бути при включенні на шині даних. Цей стрибок створюється підключенням резистора до напруги 3.3 В. Для низькошвидкісних пристроїв цей резистор підключається до шини D-, для повно-і високошвидкісних - до шини D +. Зазвичай той резистор робиться програмно керованим для того, що б після виявлення пристрою його можна було відключити і збалансувати лінію. Отже, новий пристрій підключено і виявлено.
Конфігурування здійснюється через кінцеву точку з номером 0 (для цікавих можна сказати, що обмін інформацією в цей момент відбувається в полноскоростном режимі!). Завантажуються необхідні драйвери. Пристрій готовий до роботи.
Обмін даними. Випадок перший: передача від хоста до пристрою. У принципі, ніякої складності немає. Як тільки така необхідність виникла, хост може ініціювати передачу. Для цього він посилає пристрою пакет out (на знак того, що дані буде передавати він), потім посилає самі дані, а потім приним ает пакет ACK, що підтверджує, що дані пристроєм отримані без помилок (якщо це не ізохронний тип передачі, для якого підтвердження не передається).
Обмін даними. Випадок другий: від пристрою до хосту. У пристрою виникла необхідність передати дані. АЛЕ! Воно не може жодним чином дати знати про це хосту. Таких коштів в USB просто не передбачено. Для того, що б виконати таку передачу, хост повинен звернутися у пристрою з питанням, чи не має воно бажання чого-небудь йому сказати (пославши пакет in). У відповідь на що пристрій надішле йому наявні дані і дочекається одержання підтвердження (знову ж, якщо ведеться не ізохронна передача). Відповідно, якщо хост не звернутися з таким питанням, то дані ніколи не будуть передані.
Обмін інформацією, що управляє. У принципі має ту ж логіку, але використовується передача типу управління і канал повідомлень і спеціальні пакети.
Під час простоїв в енергозберігаючих цілях устрою переводяться в стан suspend (і вихід з цього стану, передача інформації про пробудження - єдиний випадок, коли пристрій може стати ініціатором транзакції). Взагалі станів у яких може перебувати пристрій набагато більше, але це основне з того, що нам було необхідно знати для формування загального уявлення про принципи роботи.
Флеш-пам'ять
Слід визнати той факт, що цифрові технології все ширше входять в наше життя. За останні п'ять років з'явилося безліч різних МРЗ-плеєрів, камер, кишенькових комп'ютерів та іншої цифрової апаратури. А все це стало можливим завдяки створенню компактних і потужних процесорів. Однак при покупці будь-якого пристрою, що міститься в кишені, не варто орієнтуватися лише на процесорну потужність, оскільки в списку пріо тів вона стоїть далеко не на першому місці.
При виборі портативних пристроїв найважливіше, на мій погляд - час автономної роботи при розумних масі і розмірах елемента живлення. Багато в чому це від пам'яті, яка визначає обсяг збереженого матеріалу, і, тривалість роботи без підзарядки акумуляторів. Можливість зберігання інформації в кишенькових пристроях обмежується скромними енергоресурсами Пам'ять, зазвичай використовувана в ОЗУ комп'ютерів, вимагає постійної подачі напруги. Дискові накопичувачі можуть зберігати інформацію і без безперервної подачі електрики, зате під час запису і зчитуванні даних витрачають його за трьох. Хорошим виходом виявилася флеш-пам'ять, не розряджаються мимовільно. Носії на її основі називаються твердотільними, оскільки не мають рухомих частин. На жаль, флеш-пам'ять - дороге задоволення: середня вартість її мегабайта складає 2 долари [1], що у вісім разів вище, ніж у SDRAM, не кажучи вже про жорсткі диски. А ось відсутність рухомих частин підвищує надійність флеш-пам'ять: стандартні робочі перевантаження дорівнюють 15 g, а короткочасні можуть досягати 2000 g, тобто теоретично карта повинна чудово працювати при максимально можливих космічних перевантаженнях, і витримати падіння з триметрової висоти. Причому в таких умовах гарантується функціонування карти до 100 років.
Багато виробників обчислювальної техніки бачать пам'ять майбутнього виключно твердотілої. Наслідком цього стало практично одночасна поява на ринку комплектуючих декількох стандартів флеш-пам'яті.

Compact Flash

Цей стандарт був запропонований в 1994 р. компанією SanDisk, а в 1995 р. його стала просувати асоціація CFA, створена такими великими компаніями, як Hewlett-Packard, Hitachi, IBM, Motorola та ін Зараз у неї входять вже більше 165 фірм.
Модулі пам'яті Compact Flash (CF) є модифікацією PC-карт. Правда, вони менше за обсягом і маю т всього 50 контактів замість 68, але їх можна підключати в роз'єми PCMCIA через пасивний перехідник без додаткового ПЗ. Пристрої CF діляться на два типи, зовні розрізняються товщиною. Розміри CF типу I - 36,4 x42, 8x3, 3 мм, a CF типу II мають ту ж площу, але їх товщина більше - 5 мм. Карти типу II несумісні з роз'ємами типу I, тоді як для карт типу I підходять порти обох видів.
Для роботи модулі CF використовують напругу 3,3 або 5 В і струм до 100 мА. У підсумку, за твердженням виробників, вони споживають у 20 разів менше енергії, ніж стандартні жорсткі диски, так що не потрібно часто замінювати батарейки.
Максимальна місткість карт типу I становить 256 Мбайт (у компаній PQI і Delkin), а карт типу II - 512 Мбайт (у фірми SiliconTech). Причому ціна експоненціально залежить від розміру модуля. Наприклад, SiliconTech за свою полугігабайтную мікросхему типу II вимагає 1608 дол, а найбільш вигідні за критерієм "долар за мегабайт" 128 - і 256-Мбайтние карти коштують від 205 і 420 дол відповідно. Пам'ять типу I дорожче, ніж типу II, так як у неї те ж число мікросхем треба мати на менший об'єм.
Стандарт Compact Flash вже досить давно представлений на ринку, тому при покупці камери, що працює з картами CF, можна не сумніватися, що вдасться знайти сумісний з пам'яті МРЗ-плеєр і не доведеться мати справу з картами різних видів. Для суміщення карти даного типу з ноутбуком досить купити за 10 дол перехідник для роз'єму PCMCIA.

SmartMedia

Стандарт SmartMedia, або SSFDC був розроблений в 1995 р. компанією Toshiba, а його просуванням займається організація SSFDC Forum, в лавах якої чимало відомих компаній. SSFDC (Solid State Floppy Disk Card) можна перевести як "твердотільна дискета". Слід зазначити, що багато виробників роблять флеш-карти відразу трьох основних типів: Compact Flash, SmartMedia і MultiMediaCard.
На відміну від Compact Flash, карти SmartMedia (SM) не забезпечені вбудованим контролером, що, за задумом творців, має знижувати їх вартість. Крім того, SM мають менші розміри (37x45x1, 76 мм) і масу (до 2 г). За популярністю SM сперечаються з CF, а разом з ним обидва цих стандарту охоплюють більше половини ринку флеш-карт.
Робочі напруги у SM такі ж, як і у CF, але зазвичай використовується 3,3 В. Максимальна місткість карт, оголошена виробниками, зокрема компаніями ЕМТЕС і Delkin, складає 128 Мбайт, і коштує близько 250 дол. Через відсутність внутрішнього контролера для роботи з цими картами неможливо застосувати пасивний перехідник, а зчитувачі для них стоять близько 50 дол SM зазвичай використовуються в цифрових камерах і МРЗ-плеєрах, а ось в КПК - практично ніколи.

MultiMediaCard

Цей стандарт запропонували в 1997 р. компанії Infineon Technologies (підрозділ Siemens) і SanDisk, а просуває його асоціація ММСА, що складається з 80 компаній (Infineon, Nokia, Ericsson, Hitachi, SanDisk, Motorola та ін.)
Карти ММС ще менше, ніж розглянуті вище, - 32x24x1, 4 мм, та й важать вони всього 1,5 м. Тому й призначені в основному для ультрапортативних пристроїв, особливо актуальні вони в КПК, стільникових телефонах та електронних записних книжках.
Ці модулі пам'яті працюють при напругах 3,3 або 2,7 У і струмі до 35 мА, що й обумовлює низьке енергоспоживання.
Максимальна ємність ММС, представлених на Російському ринку, становить 64 Мбайт, і коштує близько 130 дол Цей же обсяг виявився найбільш вигідним за співвідношенням "долар за мегабайт".
Зараз стандарт ММС вже досить популярний, і прикладом тому може служити його підтримка КПК Cassiopea EM-500

Secure Digital

Компанія Matsushita Electronic (відома під торг ової маркою Panasonic) разом з SanDisk і Toshiba розробили стандарт, в якому врахували останні віяння часу. Щоб запобігти несанкціонованому копіюванню, носії Secure Digital (SD) забезпечені засобами захисту від незаконного копіювання.
Розміри карт - 32x24x2, 1 мм. Роз'єми для них сумісні з модулями ММС. Поки стандарт тільки почав завойовувати ринок, але виробники обіцяють вже в цьому році довести місткість карт SD до 256 Мбайт.
Вже анонсовано випуск у форматі SD модемів та інших периферійних пристроїв. А можливість захисту авторських прав дозволила продавцям випустити в продаж книги та пісні на цих носіях.

Memory Stick

Колись Sony змусила комп'ютерну індустрію вибрати в якості змінних носіїв свої 3,5-дюймові флоппі-дисководи, а тепер вона вирішила подбати про свої позиції і на аудіоринку, для чого розробила новий стандарт флеш-карт Memory Stick
(MS). Ці 10-контактні пристрої. розмірами 21,5 x50x2, 8 мм і масою 4 г стали опорою цифровий імперії Sony, яка встановлює їх у свої цифрові плеєри, фотоапарати і відеокамери, також іграшки та інші пристрої.
У квітні цього (2001) року була випущена нова, 128-Мбайт модель MS вартістю 249 дол Також існує різновид MS MagicGate (із захистом від несанкціонованого копіювання), призначена для плеєрів. В даний час стандарт Memory Stick підтримується майже виключно пристроями виробництва концерну Sony. Через таку не універсальності вони і не набули широкого поширення.

Зчитувачі

Для швидкого і зручного обміну інформацією між флеш-картами і комп'ютером використовуються зчитувачі. Вони розрізняються способом і інтерфейсом підключення до ПК, а також швидкісними характеристиками.

Зовнішні зчитувачі

Ці пристрої можуть підключатися через USB, LPT, і FireWire (IEEE1394) інтерфейси. Вони відрізняються один від одного тільки швидкісними показниками. Швидкість самого повільного з них - підключається через паралельний порт, може досягати 0,34 Мбайт / с - при записі, і 0,62 Мбайт / с - за читання даних. У моделей з універсальним послідовним портом ці показники становлять 0,46 і 0,77 Мбайт / с. А ось FireWire зчитувач залишив далеко позаду всіх своїх конкурентів. Пристрої з даним інтерфейсом здатні "запам'ятовувати" інформацію на швидкості до 0,7 Мбайт / с, і видавати її в три рази швидше - 2,1 Мбайт / с. Також великим плюсом є здатність деяких моделей працювати ні з одним, а з декількома стандартами флеш-пам'яті.

Внутрішні зчитувачі

Подібні пристрої вставляються в 3,5-дюймовий відсік системного блоку, і підключаються до ATA інтерфейсу. До достоїнств зчитувачів даного класу відносяться висока швидкість (0,52 Мбайт / с і 1Мбайт / с) і відсутність сторонніх пристроїв на столі. А до недоліків - то він займає відсік системного блоку, і IDE канал.

Зчитувачі - перехідники

Цей клас пристроїв дозволяє підключити флеш-карту до комп'ютера через дисковод. При цьому використовується перехідник зовні схожий на 3,5-дюймову дискету (або PC-карту для ноутбуків). Карта пам'яті вставляється в адаптер, який згодом розміщується в дисководі. Використання PCMCIA-адаптерів дає непогані результати, швидкість передачі досягає 1Мбайт / с. А при використанні флопі-дисковода вона недотягує і до позначки 3 6 Кбайт / с. І це при тому що FDD (FlashPath)-адаптер коштує дорожче будь-якого іншого зчитувача.
Список використаних матеріалів:
 
1. http://ixbt.stack.net
2. http://developer.intel.com/design/iio/

3. http://www.usb.org/
4. http://www.skipstone.com/
5. http://www.sel.sony.com/SEL/consumer/camcorder/dcr_vx1000.html
6. http://www.ti.com/sc/docs/msp/1394/1394.htm

7. http://developers.intel.com/technology/agp

8. http://www.mka.ru/?p=41229
9. http://www.3dnews.ru/storage/usb-2