НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМ. ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО»
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАТИКИ ТА ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ
КАФЕДРА ТЕХНІЧНОЇ КІБЕРНЕТИКИ
Реферат
з курсу «Архітектура комп’ютерних систем»
на тему: «Структура USB»
Перевірив: Виконав:
Пасько В.П.Студент IІ-го курсу
групи ІТ-61
Антоненко В. В.
Київ – 2017
Зміст
Вступ 4
1.Історія розробки USB 5
2.Структура USB 8
3.Фізичний інтерфейс 11
4.Кодування даних 14
5.Типи передачі даних 16
7.Версії специфікації 18
8.Перспективи розвитку 21
9.Висновки 21
10. Список джерел інформації 23
Вступ
USB (англ. Universal Serial Bus - «універсальна послідовна шина") - послідовний інтерфейс для підключення периферійних пристроїв до обчислювальної техніки. Отримав широке розповсюдження і фактично став основним інтерфейсом підключення периферії до побутової цифрової техніки.
Інтерфейс дозволяє не тільки обмінюватися даними, а й забезпечувати електроживлення периферійного пристрою. Мережева архітектура дозволяє підключати велику кількість периферії навіть до пристрою з одним роз'ємом USB.
Розробка специфікацій USB проводиться в рамках міжнародної некомерційної організації USB Implementers Forum (USB-IF), що об'єднує розробників і виробників обладнання з шиною USB. В процесі розвитку розроблено кілька версій специфікацій. Проте розробникам вдалося зберегти сумісність обладнання різних поколінь. Специфікація інтерфейсу охоплює широке коло варіацій підключення та взаємодії периферійних пристроїв з обчислювальною системою:
уніфікацію роз'ємів і кабелів;
нормування енергоспоживання;
протоколи обміну даними;
уніфікацію функціональності та драйверів пристроїв.
Універсальна послідовна шина – USB, є обов'язковим елементом сучасного ПК. Вона повинна поступово замінити застарілі паралельний і послідовний порти.
Шина USB – це послідовний інтерфейс передачі даних для середньо- і низько-швидкісних периферійних пристроїв. Шина USB розрахована на підключення до 127 пристроїв, при цьому підтримується їх автовизначення Plug-n-play, а також так зване "гаряче" підключення, тобто підключення до працюючого комп'ютера без його перезавантаження.
Пристрої USB бувають двох видів: концентратор (hub) для підключення інших пристроїв і простий пристрій. Концентратори можуть бути окремими пристроями або (що трапляється частіше) частиною інших пристроїв з автономним живленням, наприклад, моніторів.
З інтерфейсом USB випускаються модеми, клавіатури, миші, CD-ROM, джойстики, стрічкові і дискові накопичувачі, сканери і принтери, цифрові камери, монітори (не для передачі сигналу, а для управління налаштуваннями монітора) та інші пристрої. У комп'ютері Apple iMac, наприклад, шина USB служить єдиним інтерфейсом для підключення повільних периферійних пристроїв.
Підтримка USB на рівні материнських плат реалізована у всіх сучасних ПК на базі п'ятого і шостого покоління процесорів x86, проте підтримка з боку BIOS і операційної системи в повному обсязі реалізована тільки в Windows 98 і Windows 2000.
Технологію USB навряд можна назвати досконалою, але вона стала чудовою альтернативою безлічі портів, з якими ми навряд чи знову будемо мати справу.
Історія розробки USB
Перші специфікації для USB 1.0 були представлені в 1994-1995 роках. Розробка USB підтримувалася фірмами Intel, Microsoft, Philips, US Robotics. USB стала «спільним знаменником» під трьома не пов'язаними один з одним прагненнями різних компаній:
Розширення функціональності комп'ютера. На той момент для підключення зовнішніх периферійних пристроїв до персонального комп'ютера використовувалося кілька «традиційних» інтерфейсів (PS / 2, послідовний порт, паралельний порт, порт для підключення джойстика, SCSI), і з появою нових зовнішніх пристроїв розробляли і новий роз'єм. Передбачалося, що USB замінить їх всіх і підштовхне виробників до розробки нетрадиційних пристроїв.
Підключити до комп'ютера мобільний телефон. У той час мобільні мережі переходили на цифрову передачу голосу, і жоден з наявних інтерфейсів не годився для передачі з телефону на комп'ютер як мови, так і даних.
Простота для користувача. Старі інтерфейси (наприклад, послідовний (COM) і паралельний (LPT) порти) були вкрай прості для розробника, але не давали справжнього «підключи і працюй». Були потрібні нові механізми взаємодії комп'ютера з низько- і середньо-швидкісних зовнішніми пристроями - можливо, більш складні для конструкторів, але надійні, зручні і придатні до «гарячого» підключення.
Підтримка USB вийшла у вигляді патча до Windows 95 OEM Service Release 2, в подальшому вона увійшла в стандартне постачання Windows 98. У перші роки пристроїв було мало, тому шину в жарт називали «Useless serial bus» - «марна послідовна шина». Втім, виробники швидко усвідомили користь USB, і вже до 2000 року більшість принтерів і сканерів працювали з новим інтерфейсом.
Hewlett-Packard, Intel, Lucent (нині Alcatel-Lucent), Microsoft, NEC і Philips спільно виступили з ініціативою щодо розробки більш швидкісний версії USB. Специфікація USB 2.0 була представлена в квітні 2000 року, і в кінці 2001 року ця версія була стандартизована USB Implementers Forum. USB 2.0 є сумісною з усіма попередніми версіями USB.
Слід зазначити, що на початку 2000-х років корпорація Apple віддавала пріоритет шині FireWire, в розробці якої вона брала активну участь. Ранні моделі iPod були оснащені тільки інтерфейсом FireWire, а USB був відсутній. Згодом компанія відмовилася від FireWire на користь USB, залишивши в деяких моделях FireWire тільки для підзарядки. Однак частина випущених клавіатур і мишок, починаючи з другої половини 90-х років, мала інтерфейс USB.
З середини першого десятиліття 2000-х років BIOS'и комп'ютерів масового сегмента почали підтримувати USB (підтримка USB в корпоративному сегменті почалася з середини 90-х). Це дозволило завантажуватися з флеш-дисків, наприклад, для переустановлення ОС; зникла потреба в PS/2-клавіатурі. Сучасні настільні материнські плати підтримують 10 і більше USB-портів. У переважній більшості сучасних ноутбуків COM- і LPT-портів немає, все частіше з'являються настільні комп'ютери без COM-портів.
Поки відбувалося поширення USB-портів другою версією, виробники зовнішніх жорстких дисків вже «зіштовхнулися» з обмеженням USB 2.0 - і по струму, і по швидкості. Знадобився новий стандарт, який і вийшов в 2008 році. Укластися в старі 4 дроти не вдалося, додали 5 нових. Перші материнські плати з підтримкою USB 3.0 вийшли в 2010 році. До 2013 року USB 3.0 став масовим. Також є плати розширення, що додають підтримку USB 3.0 в старих комп'ютерах.
Уже в перші роки виявився серйозний конструктивний недолік роз'єму USB-A: він асиметричний, але не показує, яким боком підключати. До того ж на сцену вийшли смартфони, а на них не варто робити багато роз'ємів. Обидві ці проблеми вирішив симетричний роз'єм USB-C, що з'явився в 2013 році. Одні дроти продубльовані на обох сторонах, про призначення інших контролери «домовляються» при підключенні. Також USB-C має кілька резервних дротів, щоб передавати через нього, наприклад, HDMI. В даний момент (2017) USB-C застосовується в основному в мобільних пристроях.
Структура USB
USB забезпечує одночасний обмін даними між хост-комп'ютером і безліччю периферійних пристроїв (ПП). Розподіл пропускної здатності шини між ПП планується хостом і реалізується ним за допомогою відправки маркерів. Шина дозволяє підключати, конфігурувати, використовувати і відключати пристрої під час роботи хоста і самих пристроїв.
В архітектурі сучасних комп'ютерів все більшого значення набувають зовнішні шини, призначені для підключення різних пристроїв. Сьогодні це можуть бути, наприклад, зовнішні жорсткі диски, CD-, DVD-пристрої, сканери, принтери, цифрові камери та інше.
Широко використовується послідовний інтерфейс синхронної і асинхронної передачі даних.
Пристрої USB можуть бути хабами, функціями або їх комбінацією. Хаб забезпечує додаткові точки підключення пристроїв до шини. Функції USB надають системі додаткові можливості, наприклад підключення до ISDN, цифрового джойстика, акустичних колонок з цифровим інтерфейсом тощо. Пристрій USB повинен мати інтерфейс USB, що забезпечує повну підтримку протоколу USB, виконання стандартних операцій (конфігурація і скидання) і надання інформації, яка описує пристрій. Багато пристроїв, що підключаються до USB, мають у своєму складі і хаб, і функції. Роботою всієї системи USB управляє хост-контролер, який є програмно-апаратної підсистемою хост-комп'ютера.
Фізичне з'єднання пристроїв здійснюється по топології багатоярусного дерева (рисунок 3.1). Центром кожної зірки є хаб, кожен кабельний сегмент з'єднує дві точки - хаб з іншим хабом або з функцією. У системі є один (і тільки один) хост-контролер, розташований в вершині піраміди пристроїв і хабів. Хост-контролер інтегрується з кореневим хабом, що забезпечує одну або кілька точок підключення - портів. Контролер USB, що входить до складу чіпсетів, зазвичай має вбудований двох-портовий хаб.
Функції це пристрої, здатні передавати або приймати дані або управляючу інформацію по шині. Функції це окремі ПП з кабелем, що підключається до порту хаба. Фізично в одному корпусі може бути декілька функцій з вбудованим хабом, забезпечує їх підключення до одного порту. Ці комбіновані пристрої для хоста є хабами з постійно підключеними пристроями-функціями.
Кожна функція надає конфігураційну інформацію, що описує можливості ПП і вимоги до ресурсів. Перед використанням функція повинна бути налаштована хостом - їй має бути виділена смуга в каналі і обрані опції конфігурації.
Прикладами функцій є:
покажчики - мишка, планшет, світлове перо;
пристрої введення - клавіатура або сканер;
пристрій виведення - принтер, звукові колонки (цифрові);
телефонний адаптер ISDN.
Хаб - ключовий елемент в архітектурі USB. Хаб є кабельним концентратором. Точки підключення називаються портами хаба. Архітектура допускає з'єднання кількох хабів.
У кожного хаба є один висхідний порт, призначений для підключення до хосту або хабу верхнього рівня. Решта портів є низхідний, призначеними для підключення функцій або хабів нижнього рівня. Хаб може розпізнати підключення пристроїв до портів або відключення від них і управляти подачею живлення на їх сегменти. Кожен з портів може бути дозволений або заборонений і налаштований на повну або обмежену швидкість обміну. Хаб забезпечує ізоляцію сегментів з низькою швидкістю від високошвидкісних.
Хаби можуть керувати подачею живлення на порти; передбачається установка обмеження на струм, що споживається кожним портом.
Система USB розділяється на три рівні з певними правилами взаємодії. Пристрій USB містить інтерфейсну частину, частину пристрою і функціональну частину. Хост теж ділиться на три частини - інтерфейсну, системну і ПЗ пристрою. Кожна частина відповідає тільки за певне коло завдань, логічне і реальна взаємодія між ними ілюструє рисунок 3.2.
У розглянуту структуру входять наступні елементи:
Фізичний пристрій USB - пристрій на шині, що виконує функції, що цікавлять кінцевого користувача.
Client SW - ПЗ, що відноситься до конкретного пристрою. Може бути складовою частиною ОС або спеціальним продуктом.
USB System SW - системна підтримка USB, незалежна від конкретних пристроїв і клієнтського ПЗ.
USB Host Controller - апаратні і програмні засоби для підключення пристроїв USB до хост-комп'ютера.
Фізичний інтерфейс
Стандарт USB визначає електричні і механічні специфікації шини. Інформаційні сигнали і напругу живлення 5 В передаються чотирма кабелями. Використовується диференційний спосіб передачі сигналів D + і D- по двох дротах. Рівні сигналів передавачів в статичному режимі повинні бути нижче 0,3 В (низький рівень) або вище 2,8 В (високий рівень). Приймачі витримують вхідну напругу в межах - 0,5 ... + 3,8 В.
Передача по двох дротах в USB не обмежується диференціальними сигналами. Крім диференціального приймача кожен пристрій має лінійні приймачі сигналів D + і D-, а передавачі цих ліній управляються індивідуально. Це дозволяє розрізняти більше двох станів лінії, що використовуються для організації апаратного інтерфейсу. Стану Diff0 і Diff1 визначаються по різниці потенціалів на лініях D + і D- більше 200 мВ за умови, що на одній з них потенціал вище порога спрацьовування VSE. Стан, при якому на обох входах D + і D- присутній низький рівень, називається лінійним нулем (SEO - Single-Ended Zero). Інтерфейс визначає наступні стани:
Data J State і Data К State - стану переданого біта (або просто J і К), визначаються через стани Diff0 і Diff1.
Idle State - пауза на шині.
Resume State - сигнал "пробудження" для виведення пристрою з "сплячого" режиму.
Start of Packet (SOP) - початок пакета (перехід з Idle State в К).
End of Packet (EOP) - кінець пакету.
Disconnect - пристрій відключено від порту.
Connect - пристрій підключено до порту.
Reset - скидання пристрою.
Стани визначаються поєднаннями диференціальних і лінійних сигналів; для повної і низької швидкостей стану DiffO і Diff1 мають протилежне призначення.
В декодуванні станів Disconnect, Connect і Reset враховується час знаходження ліній (більше 2,5 мс) в певних станах.
Шина має два режими передачі. Повна швидкість передачі сигналів USB складає 12 Мбіт / с, низька - 1,5 Мбіт / с. Для повної швидкості використовується екранована вита пара довжиною сегмента до 5 м, для низької – невитого неекранованого кабелю до 3 м. Низько-швидкісні кабелі і пристрої дешевше високошвидкісних. Одна і та ж система може одночасно використовувати обидва режими.
Низька швидкість призначена для роботи з невеликою кількістю ПП, що не вимагають високої швидкості. Швидкість, яка використовується пристроєм, підключеним до конкретного порту, визначається хабом за рівнями сигналів на лініях D + і D-, зміщаються навантажувальними резисторами R2 приймачів (див. рисунку 4.1 і 4.2).
Сигнали синхронізації кодуються разом з даними за методом NRZI (Non Return to Zero Invert). Кожному пакету передує поле синхронізації SYNC, що дозволяє приймачу налаштуватися на частоту передавача. Кабель також має лінії VBus і GND для передачі живлячої напруги 5 В до пристроїв. Перетин провідників вибирається відповідно до довжини сегмента для забезпечення гарантованого рівня сигналу і живлячої напруги.
| Номер контакту | Позначення | Опис |
| 1 | VBUS | +5 V |
| 2 | D− | Дані− |
| 3 | D+ | Дані+ |
| 4 | GND | Заземлення |
Таблиця 3.1 – Розпіновка Тип – А, Тип – Б
Стандарт визначає два типи роз'ємів:
Роз'єми типу "А" застосовуються для підключення до хабів. Вилки встановлюються на кабелях, що не відключаються від пристроїв (наприклад, клавіатура, миша і т. д.). Гнізда встановлюються на низхідних портах хабів.
Роз'єми типу "В" встановлюються на пристроях, від яких з'єднувальний кабель може від'єднуватися (принтери та сканери). Відповідна частина (вилка) встановлюється на сполучному кабелі, протилежний кінець якого має вилку типу "А".
Живлення пристроїв USB можливо від кабелю (Bus-Powered Devices) або від власного блоку живлення (Self-Powered Devices). Хост забезпечує живлення безпосередньо підключені до нього ПУ. Кожен хаб, в свою чергу, забезпечує живлення пристроїв, підключених до його низхідних портів. При деяких обмеженнях топології допускається застосування хабів, що живляться від шини. На рисунку 3.4 наведено приклад схеми з'єднання пристроїв USB. Тут клавіатура, перо і миша можуть живитися від шини.
Кодування даних
Для передачі даних по шині використовується диференційний спосіб передачі сигналів D + і D- по двох дротах. Всі дані кодуються за допомогою методу, так званого NRZI with bit stuffing (NRZI - Non Return to Zero Invert, метод повернення до нуля з інвертуванням одиниць).
Замість кодування логічних рівнів, USB визначає логічний 0 як зміну напруги, а логічну 1 як не змінення напруги. Цей метод є модифікацією звичайного потенційного методу кодування NRZ (Non Return to Zero, неповернення до нуля), коли для представлення 1 і 0 використовуються потенціали двох рівнів, але в методі NRZI потенціал, який використовується для кодування поточного біта, залежить від потенціалу, який використовувався для кодування попереднього біта. Якщо поточний біт має значення 0, то поточний потенціал являє собою інверсію потенціалу попереднього біта, незалежно від його значення. Якщо ж поточний біт має значення 1, то поточний потенціал повторює попередній. Очевидно, що якщо дані містять нулі, то приймачу і передавачу досить легко підтримувати синхронізацію - рівень сигналу буде постійно змінюватися. А ось якщо дані містять довгу послідовність одиниць, то рівень сигналу змінюватися буде, і можлива розсинхронізація. Отже, для надійної передачі даних потрібно виключити з кодів надто довгі послідовності одиниць. Ця дія називається стаффінг (Bit stuffing): після кожних шести одиниць автоматично додається 0.
Існує тільки три можливих байта з шістьма послідовними одиницями: 00111111, 01111110, 111111100.
Стаффінг може збільшити число переданих біт до 17%, але на практиці ця величина значно менше. Для пристроїв, що підключаються до шини USB, кодування відбувається прозоро: USB-контролери виконують кодування і декодування автоматично.
Типи передачі даних
USB підтримує як односпрямовані, так і двох-направлені режими зв'язку. Передача даних здійснюється між ПЗ хоста і кінцевою точкою пристрою. Пристрій може мати кілька кінцевих точок, зв'язок з кожною з них (канал) встановлюється незалежно.
Архітектура USB допускає чотири базових типу передачі даних:
Керуючі передачі (Control Transfers), які використовуються для конфігурації під час підключення і в процесі роботи для управління пристроями. Протокол забезпечує гарантовану доставку даних. Довжина поля даних керуючої посилки не перевищує 64 байт на повній швидкості і 8 байт на низькій.
Суцільні передачі (Bulk Data Transfers) порівняно великих пакетів без жорстких вимог до часу доставки. Передачі займають всю вільну смугу пропускання шини. Пакети мають поле даних розміром 8, 16, 32 або 64 байт. Пріоритет цих передач найнижчий, вони можуть припинятися при великому завантаженні шини. Допускаються тільки на повній швидкості передачі.
Переривання (Interrupt) - короткі (до 64 байт на повній швидкості, до 8 байт на низькій) передачі типу символів, що вводять. Переривання мають спонтанний характер і повинні обслуговувати не повільніше, ніж того вимагає пристрій. Межа часу обслуговування встановлюється в діапазоні 1-255 мс для повній швидкості і 10-255 мс - для низькою.
Ізохронні передачі (Isochronous Transfers) - безперервні передачі в реальному часі, що займають попередньо узгоджену частину пропускної здатності шини і мають задану затримку доставки. У разі виявлення помилки дані передаються без повтору - недійсні пакети ігноруються. Приклад - цифрова передача голосу.
Смуга пропускання шини ділиться між усіма встановленими каналами. Виділена смуга закріплюється за каналом, і якщо встановлення нового каналу вимагає такої смуги, яка не вписується в уже існуючий розподіл, запит на виділення каналу відкидається.
Архітектура USВ передбачає внутрішню буферизацію всіх пристроїв, причому чим більшою смуги пропускання вимагає пристрій, тим більше мусить бути його буфер. USB повинна забезпечувати обмін з такою швидкістю, щоб затримка даних у пристрої, викликана буферизацією, не перевищувала декількох мілісекунд.
Ізохронні передачі класифікуються за способом синхронізації кінцевих точок - джерел або одержувачів даних - з системою: розрізняють асинхронний, синхронний і адаптивний класи пристроїв, кожному з яких відповідає свій тип каналу USB.
Протокол
Всі обміни (транзакції) по USB складаються з трьох пакетів. Кожна транзакція планується і починається з ініціативи контролера, який посилає пакет-маркер (Token Packet). Він описує тип і напрям передачі, адресу пристрою USB і номер кінцевої точки. У кожної транзакції можливий обмін тільки між певним пристроєм (його кінцевою точкою) і хостом. Позначений маркер пристрій розпізнає свою адресу і готується до обміну. Джерело даних (позначений маркером) передає пакет даних (або повідомлення про відсутність даних, призначених для передачі). Після успішного прийому пакета приймач даних посилає пакет підтвердження (Handshake Packet).
Стійкість до помилок забезпечують такі властивості USB:
висока якість сигналів, що досягається завдяки диференціальним приймачів / передавачів і екранованих кабелів;
захист полів управління і даних CRC-кодами;
виявлення, підключення і відключення пристроїв і конфігурація ресурсів на системному рівні;
самовідновлення протоколу з тайм-аутом при втраті пакетів;
управління потоком для забезпечення ізохронності і управління апаратними буферами;
незалежність функцій від невдалих обмінів з іншими функціями.
Для виявлення помилок передачі кожен пакет має контрольні поля CRC-кодів, що дозволяють виявляти всі одиночні і подвійні бітові помилки. Апаратні засоби виявляють помилки передачі, а контролер автоматично виробляє трьох-кратну спробу передачі. Якщо повтори безуспішні, повідомлення про помилку передається клієнтському ПЗ.
Версії специфікації
Розробка специфікацій на шину USB проводиться в рамках міжнародної некомерційної організації USB Implementers Forum (USB-IF), що об'єднує розробників і виробників обладнання з шиною USB.
З середини 1996 року випускаються PC з вбудованим контролером USB.
USB 1.0
Шина USB з'явилася 15 січня 1996 року.
Перша версія специфікації USB 1.0 підтримує два режими швидкості передачі даних між пристроєм і комп'ютером:
Low Speed (1.5 Mbits / sec), для таких пристроїв як миші, клавіатури і джойстики;
Full Speed (12 Mbits / sec), для модемів і сканерів.
USB 1.1
Восени 1998 року вийшла версія 1.1 - в ній були усунені проблеми першої версії.
Основні технічні характеристики USB 1.1:
досить висока максимальна швидкість обміну - до 12 Мбіт / с;
максимальна довжина кабелю для високої швидкості обміну - 4,5 м;
максимальна кількість підключених пристроїв (включаючи розмножувачі) - до 127;
можливе підключення пристроїв з різними швидкостями обміну;
подається напруга живлення для периферійних пристроїв - 5 В;
максимальний струм споживання на один пристрій - 500 mA;
USB 2.0
Навесні 2000 року опублікована специфікація USB 2.0, в якій передбачено 40-кратне підвищення пропускної спроможності шини (до 480 Мбіт / с у високошвидкісному режимі). Однак пристрої USB 2.0 вийшли на масовий ринок в 2002 року.
Друга версія специфікації USB 2.0 дозволяє використовувати ще один режим High Speed (480 Mbit / sec) для таких пристроїв, як жорсткі диски, CD-ROM, цифрові камери. Пропускна здатність 480 Мбіт / с достатня і для зовнішніх накопичувачів, MP3-плеєрів, смартфонів і цифрових камер, яким була потрібна передавати велику кількість даних. Також специфікація USB 2.0 повністю підтримує пристрої, розроблені для першої версії. Контролери та хаби автоматично визначають версію специфікації, підтримувану пристроєм. Шина дозволяє з'єднувати до 127 пристроїв, що знаходяться на відстані 25м від комп'ютера(з використанням проміжних хабів).
Після свого широкого впровадження USB 2.0 вдалося повністю замінити послідовний і паралельний інтерфейси.
USB 3.0
USB 3.0 підтримує максимальну швидкість передачі 5 Гбіт / с.
Основною метою інтерфейсу USB 3.0 є підвищення доступної пропускної здатності, однак новий стандарт ефективно оптимізує енергоспоживання. У USB 3.0 є чотири стану підключення, названі U0-U3. Стан підключення U0 відповідає активній передачі даних, а U3 занурює пристрій в "сон". Якщо підключення не діє, то в стані U1 будуть відключені можливості прийому і передачі даних. Стан U2 йде ще на крок далі, відключаючи внутрішні тактові імпульси.
Відповідно, підключені пристрої можуть переходити в стан U1 відразу ж після завершення передачі даних, що, як передбачається, дасть відчутні переваги по енергоспоживанню, якщо порівнювати з USB 2.0.
Крім різних станів енергоспоживання стандарт USB 3.0 відрізняється від USB 2.0 і більш високим підтримуваним струмом. Якщо версія USB 2.0 передбачала поріг струму 500 мА, то в разі нового стандарту обмеження було зрушено до планки 900 мА. Струм при ініціації з'єднання був збільшений з рівня 100 мА в USB 2.0 до 150 мА у USB 3.0. Обидва параметра дуже важливі для портативних жорстких дисків, які зазвичай вимагають більше струму. Раніше проблему вдавалося вирішити за допомогою додаткової вилки USB, отримуючи живлення від двох портів, але використовуючи тільки один для передачі даних.
Перспективи розвитку
В даний час інтерфейс розвивається в трьох напрямках. По-перше, це Wireless USB - тобто, здатність передавати USB-протокол через бездротове підключення. Група розробників працює таким чином, щоб виключити регіональні або фірмові стандарти, що йдуть врозріз із загальними специфікаціями - це забезпечить свободу від несумісності і перегонів стандартів, які спостерігаються в інших областях. На даний момент в групі підтримки Wireless USB такі компанії, як Intel, Samsung, HP, Nokia і ряд інших.
Інший напрямок - розвиток швидкості дротового підключення шляхом впровадження Hi-Speed USB. Мета цього напрямку - зробити USB єдиним, найзручнішим і швидкісним протоколом в майбутніх PC і повністю замінити інші. З іншого боку, ще належить виконати певну роботу, щоб за допомогою USB можна було надійно передавати відеопотоки. Для Hi-Speed, так само як і для Wireless, встановлена швидкість обміну 480 мегабіт в секунду - однак цю швидкість будуть розділяти всі пристрої, підключені до шини.
Нарешті, третя ідея розвитку USB називається On-The-Go. Два периферійних пристрої, наприклад цифрова камера і принтер, зв'язувалися за допомогою USB без участі комп'ютера. Крім інтелектуальності самих пристроїв, On-The-Go включає і вимоги по низькому енергоспоживанню. Мається на увазі також використання нового компактного USB-роз'єму, оскільки On-The-Go розрахований, в основному, на цифрові камери та інші портативні пристрої. Можливі також будь-які поєднання зазначених технологій. Крім очевидної комбінації Wireless + Hi-Speed (і так передбаченої за замовчуванням), можливий швидкісний варіант On-The-Go, а також Wireless On-The-Go.
Висновки
USB, сьогодні, - це зручний, поширений, швидкий, енергоефективний стандарт для передачі даних, який використовується у всьому світі. Універсальна послідовна шина є геніальною та революційною розробкою, що заміняє багато застарілих та неефективних з’єднань. Проте, технологія USB не є досконалою, тому постійно відбуваються розробки нових видів з’єднань.
Список джерел інформації
Сайт Wikipedia [Електронний ресурс] . – Режим доступу: URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/USB;
Сайт [Електронний ресурс] . – Режим доступу: URL: http://wiki.mvtom.ru/index.php/USB;
Сайт [Електронний ресурс] . – Режим доступу: URL: http://usb.fober.net/teoriya/Struktura-sistemy-USB/;
Сайт [Електронний ресурс] . – Режим доступу: URL: http://www.russianelectronics.ru/developer-r/review/2191/doc/45563/;
Павел Агуров Интерфейс USB. Практика использования и программирования[Текст]: 1-е издание, 2006. – 564 с;