USB에 대해 알아야 할 몇 가지 정보

이 문서는 컴퓨터 버스 표준에 관한 것입니다. 다른 용도는 USB (동음이의).

Universal Serial Bus(USB)는 업계 표준이며, USB Implementers Forum (USB-IF), 다양한 전자 기기 간의 디지털 데이터 전송 및 전력 공급을 위한 규격입니다. 특히 물리적 인터페이스, 그리고 통신 프로토콜을(를) 호스트(예: 개인용 컴퓨터)로/로부터, 주변 장치(예: 디스플레이, 키보드, 대용량 저장 장치)로/로부터, 그리고 호스트 포트 수를 늘려주는 중간 허브로/로부터의 통신을 명시합니다.[2]

1996년에 도입된 USB는 원래 컴퓨터에 주변 장치를 연결하는 방식을 표준화하여, 다양한 인터페이스(예: 직렬 포트, 병렬 포트, 게임 포트, 및 Apple Desktop Bus(ADB) 포트.[3] USB의 초기 버전은 키보드, 마우스, 카메라, 프린터, 스캐너, 플래시 드라이브, 스마트폰, 게임 콘솔, 보조 배터리 등 다양한 장치에서 널리 사용되었습니다.[4] 이후 USB는 컴퓨터, 모바일 기기, 주변기기, 전원 공급 장치 및 기타 여러 소형 전자 제품의 거의 모든 일반 포트를 대체하는 표준으로 발전했습니다.

최신 표준에서 USB-C 커넥터는 전원(최대 240W), 디스플레이(예: DisplayPort, HDMI) 및 기타 여러 용도와 이전의 모든 USB 커넥터를 대체합니다.

2024년 기준으로 USB는 4세대 사양으로 구성됩니다: USB 1.x, USB 2.0, USB 3.x, 그리고 USB4. USB4 사양은 "단일 물리적 인터페이스에서 여러 프로토콜을 결합하여 USB4 패브릭의 전체 속도와 성능을 동적으로 공유할 수 있도록 설계된 연결 지향 터널링 아키텍처"를 통해 데이터 전송 및 전원 공급 기능을 향상시킵니다.[2] 특히 USB4는 다음의 터널링을 지원합니다: Thunderbolt 3 프로토콜, 즉 PCI Express (PCIe, 로드/스토어 인터페이스) 및 DisplayPort (디스플레이 인터페이스). USB4는 호스트 간 인터페이스도 추가합니다.[2]

각 사양 하위 버전은 서로 다른 시그널링 속도 1.5 및 12 Mbit/s 반이중 USB 1.0/1.1에서 80 Gbit/s 전이중 USB4 2.0까지.[5][6][7][2] USB는 주변 장치에 전원도 공급합니다. 최신 버전의 표준은 USB 전원 공급(USB-PD) Rev. V3.1.[8] 수년에 걸쳐 USB(-PD)는 휴대폰과 같은 많은 모바일 기기의 표준 전원 공급 및 충전 형식으로 채택되어 독점 충전기의 필요성을 줄였습니다.[9]

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USB는 주변 장치의 연결을 표준화하기 위해 설계되었습니다.주변 장치개인용 컴퓨터에 데이터 교환 및 전력 공급을 위해 사용됩니다. 이는 다음과 같은 인터페이스를 대체했습니다.직렬 포트 및 병렬 포트를 대체하며 다양한 기기에서 보편화되었습니다. USB로 연결되는 주변 기기로는 컴퓨터 키보드와 마우스, 비디오 카메라, 프린터, 휴대용 미디어 플레이어, 모바일(휴대용) 디지털 전화기, 디스크 드라이브 및 네트워크 어댑터가 있습니다.

USB 커넥터는 휴대용 기기의 다른 유형의 충전 케이블을 점차 대체해 왔습니다.[10][11][12]

USB 커넥터 인터페이스는 세 가지 유형으로 분류됩니다: 호스트, 허브 및 주변 장치에서 발견되는 다양한 레거시 Type-A(업스트림) 및 Type-B(다운스트림) 커넥터와 최신 Type-C(USB-C) 커넥터는 USB4에 유일하게 적용 가능한 커넥터로서 많은 레거시 커넥터를 대체합니다.

Type-A 및 Type-B 커넥터는 Standard, Mini, Micro 크기로 제공되었습니다. 표준 형식이 가장 컸으며 주로 데스크톱 및 대형 주변 장비에 사용되었습니다. Mini-USB 커넥터(Mini-A, Mini-B, Mini-AB)는 모바일 기기용으로 도입되었지만, 더 얇은 Micro-USB 커넥터(Micro-A, Micro-B, Micro-AB)로 빠르게 대체되었습니다. USB-C라고도 알려진 Type-C 커넥터는 USB 전용이 아니며, 현재 USB의 유일한 표준이고, USB4에 필수이며, 최신 DisplayPort 및 Thunderbolt를 포함한 다른 표준에서도 요구됩니다. 이 커넥터는 양면 삽입이 가능하며, USB를 포함한 다양한 기능과 프로토콜을 지원합니다. 일부는 필수 사항이고, 많은 기능은 호스트, 주변 기기 또는 허브 등 하드웨어 유형에 따라 선택 사항입니다.[13][14]

USB 사양은 일반적으로 신호 속도, 최대 제공 전력 및 기타 기능이 감소되는 결과를 초래하는 하위 호환성을 제공합니다. USB 1.1 사양은 USB 1.0을 대체합니다. USB 2.0 사양은 USB 1.0/1.1과 하위 호환됩니다. USB 3.2 사양은 USB 2.0 사양을 포함하면서 USB 3.1(및 USB 3.0)을 대체합니다. USB4는 USB 2.0 버스가 병렬로 작동하는 것을 유지하면서 USB 3.2를 "기능적으로 대체"합니다.[5][6][7][2]

USB 3.0 사양은 **SuperSpeed**(일명 **SuperSpeed USB**, 시장에서는 **SS**로 표기)라는 새로운 아키텍처와 프로토콜을 정의했습니다. 여기에는 새로운 신호 코딩 방식(8b/10b 심볼, 5Gbit/s, 이후 **Gen 1**으로도 알려짐)을 위한 새로운 레인이 포함되어 전이중 데이터 전송을 지원하며, 물리적으로 5개의 추가 와이어와 핀이 필요했습니다. 동시에 USB 2.0 아키텍처와 프로토콜을 유지하여 USB 2.0 하위 호환성을 위해 기존의 4개 핀/와이어를 그대로 두었고, 결과적으로 총 9개의 와이어(커넥터 인터페이스에서는 9개 또는 10개의 핀, ID 핀은 배선되지 않음)로 구성되었습니다.

USB 3.1 사양은 SuperSpeed 아키텍처와 프로토콜(SuperSpeed USB)을 유지하면서, 새로운 코딩 방식(128b/132b 심볼, 10Gbit/s, 일명 Gen 2)을 추가한 SuperSpeedPlus 아키텍처와 프로토콜(일명 SuperSpeedPlus USB)을 포함하는 향상된 SuperSpeed 시스템을 도입했습니다. 한동안 SuperSpeed+(SS+)로 마케팅되었습니다.

USB 3.2 사양[15]은 기타 개선 사항 외에도 Enhanced SuperSpeed System에 두 번째 레인을 추가하여 SuperSpeedPlus USB 시스템 부분이 Gen 1×2, Gen 2×1 및 Gen 2×2 작동 모드를 구현하도록 했습니다. 그러나 시스템의 SuperSpeed USB 부분은 여전히 단일 레인 Gen 1×1 작동 모드를 구현합니다. 따라서 두 레인 작동, 즉 USB 3.2 Gen 1×2(10Gbit/s) 및 Gen 2×2(20Gbit/s)는 Full-Featured USB-C에서만 가능합니다. 2023년 기준으로 이들은 다소 드물게 구현되었습니다. 그러나 Intel은 11세대 SoC 프로세서 모델에 이를 포함하기 시작했지만, Apple은 제공하지 않았습니다. 반면, USB 3.2 Gen 1(×1)(5Gbit/s) 및 Gen 2(×1)(10Gbit/s)는 몇 년 동안 꽤 흔하게 사용되었습니다.

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주요 문서: USB 하드웨어 § 커넥터

각 USB 연결은 두 개의 커넥터(리셉터클과 플러그)를 사용하여 이루어집니다. 사진에는 리셉터클만 표시되어 있습니다:

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USB(Universal Serial Bus)는 기존의 표준 또는 임시 독점 인터페이스[17]와 비교하여 개인용 컴퓨터와 휴대폰, 컴퓨터 액세서리, 모니터 등의 주변 장치 간 인터페이스를 단순화하고 개선하기 위해 개발되었습니다.

컴퓨터 사용자의 관점에서 USB 인터페이스는 여러 측면에서 사용 편의성을 향상시킵니다.

USB 표준은 하드웨어 제조업체와 소프트웨어 개발자에게 특히 구현의 상대적 용이성 측면에서 여러 이점을 제공합니다:

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모든 표준과 마찬가지로 USB는 설계상 여러 가지 제한 사항을 가지고 있습니다:

제품 개발자의 경우, USB를 사용하려면 복잡한 프로토콜을 구현해야 하며 주변 장치에 '지능형' 컨트롤러가 필요합니다. 일반 판매를 목적으로 하는 USB 장치 개발자는 일반적으로 USB ID를 획득해야 하며, 이를 위해 USB 구현자 포럼에 수수료를 지불해야 합니다.USB 구현자 포럼 (USB-IF). USB 사양을 사용하는 제품 개발자는 USB-IF와 계약을 체결해야 합니다. 제품에 USB 로고를 사용하려면 연회비와 조직의 회원 자격이 필요합니다.[17]

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기본 USB 삼지창 로고

7개 회사로 구성된 그룹이 1995년에 USB 개발을 시작했습니다:[21] 컴팩(Compaq), DEC, IBM, 인텔(Intel), 마이크로소프트(Microsoft), NEC, 및 노텔가 필요합니다. 목표는 PC 후면의 다양한 커넥터를 대체하여 외부 장치를 PC에 연결하는 것을 근본적으로 더 쉽게 만들고, 기존 인터페이스의 사용성 문제를 해결하며, USB에 연결된 모든 장치의 소프트웨어 구성을 단순화하고, 외부 장치의 더 높은 데이터 전송 속도를 허용하는 것이었습니다.플러그 앤 플레이 기능.[22] 1979년 아타리 SIO 직렬 버스(8비트 아타리 컴퓨터)와 1980년 IEEE-488 에서 파생된 코모도어 버스, 그리고 Hewlett Packard의 HP-IL 버스가 이 접근 방식을 개척했습니다.[23][24] Apple이 주도하고 Sony, Panasonic(Matsushita), LG, Toshiba, Hitachi, Cannon, Philips Electronics, Compaq, Thomson 및 Texas Instruments가 포함된 컨소시엄이 1986년부터 이 개념을 IEEE 1394 파이어와이어 표준 및 특허 풀.[25] 조셉 C. 드퀴어, 원래 아타리, 이후 코모도어에서 근무했으며 아타리 SIO 공통 버스 설계자였던 그는 마이크로소프트를 위해 USB 프로젝트에 참여하여 관련 미국 특허 중 하나를 획득했습니다.[26] 아제이 바트 와 그의 팀[a]은 인텔에서 표준 작업을 수행했습니다.[28][29] 최초의 집적 회로 USB를 지원하는 제품은 1995년 인텔에서 생산되었습니다.[30]

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Basic-Speed USB 로고

1996년 1월에 출시된 USB 1.0은 1.5Mbit/s(저대역폭 또는 저속) 및 12Mbit/s(전속)의 신호 속도를 지정했습니다.[31] 타이밍 및 전력 제한으로 인해 연장 케이블을 허용하지 않았습니다. 1998년 8월 USB 1.1이 출시될 때까지 시장에 출시된 USB 장치는 거의 없었습니다. USB 1.1은 널리 채택된 최초의 개정판이었으며 Microsoft가 "레거시 프리 PC"이라고 명명한 제품으로 이어졌습니다.[32][33][34]

USB 1.0과 1.1 모두 표준 타입 A 또는 타입 B보다 작은 커넥터에 대한 설계를 명시하지 않았습니다. 많은 주변 기기에 소형 타입 B 커넥터 설계가 등장했지만, 소형 커넥터가 있는 주변 기기를 연결형(즉, 주변 기기 끝에 플러그나 리셉터클이 없는)으로 취급함으로써 USB 1.x 표준 준수가 어려웠습니다. USB 2.0(개정 1.01)에서 소형 타입 A 커넥터가 도입되기 전까지는 알려진 소형 타입 A 커넥터가 없었습니다.

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고속 USB 로고

USB 2.0은 2000년 4월에 출시되어, USB 1.x의 Full Speed 신호 속도인 12Mbit/s(최대 이론 데이터 처리량 1.2MByte/s[36])에 더해, High Speed 또는 High Bandwidth라고 불리는 더 높은 최대 신호 속도인 480Mbit/s(최대 이론 데이터 처리량 53MByte/s[35])를 추가했습니다.[36]

USB 사양에 대한 수정은 다음을 통해 이루어졌습니다.엔지니어링 변경 통지(ECN). 이 ECN 중 가장 중요한 것들은 USB.org에서 제공하는 USB 2.0 사양 패키지에 포함되어 있습니다.[37]

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주요 문서: USB 3.0

더 이상 사용되지 않는 SuperSpeed USB 로고

USB 3.0 사양은 2008년 11월 12일에 발표되었으며, 관리 주체가 USB 3.0 프로모터 그룹에서 USB 구현자 포럼(USB-IF)으로 이전되어 2008년 11월 17일 슈퍼스피드 USB 개발자 컨퍼런스에서 공식 발표되었습니다.[39]

USB 3.0은 슈퍼스피드라는 새로운 아키텍처와 프로토콜을 추가하며, 관련된하위 호환 가능한플러그, 리셉터클 및 케이블을 제공합니다. 슈퍼스피드 플러그와 리셉터클은 별도의 로고와 표준 형식 리셉터클의 파란색 인서트로 식별됩니다.

SuperSpeed 아키텍처는 기존의 세 가지 작동 모드 외에도 5.0 Gbit/s 속도의 작동 모드를 제공합니다. 그 효율성은 물리적 심볼 인코딩 및 링크 수준 오버헤드를 포함한 여러 요소에 따라 달라집니다. 5 Gbit/s 신호 속도에서 8b/10b 인코딩, 각 바이트는 전송에 10비트가 필요하므로 원시 처리량은 500MB/s입니다. 흐름 제어, 패킷 프레이밍 및 프로토콜 오버헤드를 고려하면 원시 처리량의 약 3분의 2, 즉 330MB/s가 애플리케이션으로 전송되는 것이 현실적입니다.[40]: 4–19  SuperSpeed의 아키텍처는 전이중; 모든 이전 구현(USB 1.0-2.0)은 모두 호스트에 의해 중재되는 반이중입니다.[41]

이 표준을 통해 저전력 및 고전력 장치가 계속 작동할 수 있지만, SuperSpeed를 구현하는 장치는 150mA 단위로 150mA에서 900mA 사이의 증가된 전류를 제공할 수 있습니다.[40]: 9–9 

USB 3.0은 또한 USB Attached SCSI Protocol (UASP), 이는 일반적으로 BOT(Bulk-Only-Transfer) 프로토콜보다 더 빠른 전송 속도를 제공합니다.

USB 3.1,[5] 2013년 7월에 출시된 이 규격은 두 가지 변형이 있습니다. 첫 번째 변형은 USB 3.0의 SuperSpeed 아키텍처와 프로토콜을 유지하며, 그 작동 모드는 새롭게 USB 3.1 Gen 1으로 명명되었습니다.[42][43][44] 두 번째 버전은 독창적인 새로운 SuperSpeedPlus 아키텍처와 프로토콜을 도입하며, USB 3.1 Gen 2(SuperSpeed+ USB로 마케팅)라는 두 번째 작동 모드를 제공합니다. SuperSpeed+는 최대 신호 속도를 10Gbit/s(이후 USB 3.2 사양에서 SuperSpeed USB 10Gbps로 마케팅)로 두 배로 높이는 동시에, 라인 인코딩 오버헤드를 변경하여 3%로 줄였습니다.인코딩 방식 에서 128b/132b.[42][45]

USB 3.2, 2017년 9월에 출시된[15] 기존 USB 3.1 SuperSpeed 및 SuperSpeedPlus 아키텍처와 프로토콜 및 각각의 작동 모드를 유지하지만, 새로운 USB-C Fabric은 10 및 20 Gbit/s(원시 데이터 속도 1212 및 2424 MB/s)의 신호 속도를 제공합니다. 대역폭 증가는 USB-C 커넥터의 플립플롭 기능을 위해 원래 설계된 기존 와이어를 통해 2레인 작동을 한 결과입니다.[46]

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USB 3.2 사양부터 USB-IF는 새로운 명명 체계를 도입했습니다.[47] 다양한 작동 모드의 브랜딩을 지원하기 위해 USB-IF는 5, 10, 20Gbit/s 속도를 각각 SuperSpeed USB 5Gbps, SuperSpeed USB 10Gbps, SuperSpeed USB 20Gbps로 브랜딩할 것을 권장했습니다.[48]

2023년에는 다시 변경되어[49] "SuperSpeed"가 제거되고 USB 5Gbps, USB 10Gbps, USB 20Gbps로 대체되었습니다. 새로운 패키징 및 포트 로고가 도입되었습니다.[50]

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Main article: USB4

Deprecated Certified USB4 logo

USB4 사양은 2019년 8월 29일 USB Implementers Forum에서 발표되었습니다.[51]

USB4 2.0 사양은 2022년 9월 1일 USB Implementers Forum에서 발표되었습니다.[52]

USB4는 Thunderbolt 3 프로토콜.[53] 40 Gbit/s 처리량을 지원하며, Thunderbolt 3와 호환되고 USB 3.2 및 USB 2.0과 역호환됩니다.[54][55] 이 아키텍처는 여러 최종 장치 유형이 단일 고속 링크를 동적으로 공유하여 데이터 유형과 애플리케이션에 따라 데이터 전송에 가장 적합한 방법을 정의합니다.

 CES 2020, USB-IF와 인텔은 모든 선택적 기능을 지원하는 USB4 제품을 Thunderbolt 4 제품으로 허용하겠다는 의사를 밝혔습니다.

USB4 2.0(80 Gbit/s 속도)은 2022년 11월에 공개될 예정이었습니다.[56][57] 추가 기술 세부 사항은 2022년 11월로 예정된 두 차례의 USB 개발자 데이에서 발표될 예정이었습니다.[58][업데이트 필요]

USB4 사양은 USB4에서 다음 기술이 지원되어야 한다고 명시합니다:[2]

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2022년 9월에 도입된 USB 명명 체계 개요

(USB 사양과 마케팅 명칭이 혼합되어 표시되고 있습니다

사양이 때로는 마케팅 명칭으로 잘못 사용되기 때문입니다.)

[이의 제기 (이유: USB4 20Gbit/s는 존재하지 않음; USB4 2×2는 로고에 표시된 대로 USB 3.2 2×2와 상호 교환 가능하지 않음; USB 3.x와 USB4의 로고는 다름.) – 토론]

이전의 혼란스러운 명명 체계로 인해 USB-IF는 이를 다시 변경하기로 결정했습니다. 2022년 9월 2일부터 마케팅 명칭은 "USB xGbps" 형식을 따르며, 여기서 x는 Gbit/s 단위의 전송 속도입니다.[59] 업데이트된 명칭과 로고의 개요는 인접한 표에서 확인할 수 있습니다.

USB 3.2 Gen 2×2와 USB4 Gen 2×2 – 또는 USB 3.2 Gen 2×1과 USB4 Gen 2×1 – 의 작동 모드는 상호 교환 가능하거나 호환되지 않습니다. 모든 참여 컨트롤러는 동일한 모드로 작동해야 합니다.

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USB 시스템은 하나 이상의 다운스트림 포트(DFP)[67]를 가진 호스트와 여러 주변 장치로 구성되며, 계층형스타 토폴로지를 형성합니다. 추가USB 허브 포함될 수 있으며, 최대 5단계까지 허용됩니다. USB 호스트는 여러 개의 컨트롤러를 가질 수 있으며, 각 컨트롤러는 하나 이상의 포트를 가집니다. 단일 호스트 컨트롤러에는 최대 127개의 장치를 연결할 수 있습니다.[68][40]: 8–29  USB 장치는 허브를 통해 직렬로 연결됩니다. 호스트 컨트롤러에 내장된 허브를 루트 허브라고 합니다.

USB 장치는 장치 기능이라고 하는 여러 논리적 하위 장치로 구성될 수 있습니다. 복합 장치는 여러 기능을 제공할 수 있습니다. 예를 들어, 웹캠 (비디오 장치 기능) 내장 마이크(오디오 장치 기능)가 함께 제공됩니다. 이에 대한 대안은 복합 장치(compound device)로, 호스트가 각 논리 장치에 고유한 주소를 할당하고 모든 논리 장치가 물리적 USB 케이블에 연결된 내장 허브에 연결되는 방식입니다.

USB 엔드포인트는 주변 장치에 위치합니다. 호스트로의 채널을 파이프(pipe)라고 합니다.

USB 장치 통신은 **파이프**(논리적 채널)를 기반으로 합니다. 파이프는 호스트 컨트롤러를 장치 내의 논리적 개체인 **엔드포인트**에 연결합니다. 파이프는 엔드포인트에 대응되므로, 두 용어는 때때로 혼용되어 사용됩니다. 각 USB 장치는 최대 32개의 엔드포인트(16개 입력, 16개 출력)를 가질 수 있지만, 이렇게 많은 엔드포인트를 갖는 경우는 드뭅니다. 엔드포인트는 초기화(물리적 연결 후 **열거**라고 불리는 기간) 중에 장치에 의해 정의되고 번호가 매겨지므로 비교적 영구적인 반면, 파이프는 열리고 닫힐 수 있습니다.

파이프에는 스트림(stream)과 메시지(message)의 두 가지 유형이 있습니다.

호스트가 데이터 전송을 시작할 때, 로 지정된 엔드포인트가 포함된 TOKEN 패킷을 전송합니다.튜플(device_address, endpoint_number)의 조합입니다. 호스트에서 엔드포인트로 전송이 이루어지는 경우, 호스트는 원하는 장치 주소와 엔드포인트 번호가 포함된 OUT 패킷(TOKEN 패킷의 특수 형태)을 전송합니다. 장치에서 호스트로 데이터 전송이 이루어지는 경우, 호스트는 대신 IN 패킷을 전송합니다. 대상 엔드포인트가 단방향 엔드포인트이며, 제조사가 지정한 방향이 TOKEN 패킷과 일치하지 않는 경우(예: 제조사 지정 방향이 IN인데 TOKEN 패킷이 OUT 패킷인 경우), 해당 TOKEN 패킷은 무시됩니다. 그렇지 않은 경우 패킷이 수락되어 데이터 트랜잭션이 시작될 수 있습니다. 반면, 양방향 엔드포인트는 IN 패킷과 OUT 패킷을 모두 수락합니다.

컴퓨터 전면 패널에 있는 두 개의 USB 3.0 Standard-A 수형 커넥터(왼쪽)와 두 개의 USB 2.0 Standard-A 수형 커넥터(오른쪽)

엔드포인트는 인터페이스로 그룹화되며 각 인터페이스는 단일 장치 기능과 연결됩니다. 예외는 장치 구성에 사용되며 어떤 인터페이스와도 연결되지 않는 엔드포인트 0입니다. 독립적으로 제어되는 인터페이스로 구성된 단일 장치 기능을 복합 장치라고 합니다. 복합 장치는 호스트가 기능에만 장치 주소를 할당하기 때문에 단일 장치 주소만 가집니다.

USB 장치가 USB 호스트에 처음 연결되면 USB 장치 열거 프로세스가 시작됩니다. 열거는 USB 장치에 리셋 신호를 보내는 것으로 시작됩니다. USB 장치의 신호 속도는 리셋 신호 전송 중에 결정됩니다. 리셋 후, USB 장치의 정보는 호스트에 의해 읽히고 장치에는 고유한 7비트 주소가 할당됩니다. 장치가 호스트에서 지원되는 경우, 장치와 통신하는 데 필요한 장치 드라이버가 로드되고 장치는 구성된 상태로 설정됩니다. USB 호스트가 다시 시작되면 연결된 모든 장치에 대해 열거 프로세스가 반복됩니다.

호스트 컨트롤러는 장치로의 트래픽 흐름을 지시하므로, 호스트 컨트롤러의 명시적인 요청 없이는 어떤 USB 장치도 버스에서 데이터를 전송할 수 없습니다. USB 2.0에서 호스트 컨트롤러는 설문조사 트래픽을 위한 버스, 일반적으로 라운드 로빈방식입니다. 각 USB 포트의 처리량은 USB 포트 또는 포트에 연결된 USB 장치 중 더 느린 속도에 의해 결정됩니다.

고속 USB 2.0 허브에는 고속 USB 2.0 버스와 전속 및 저속 버스 간을 변환하는 트랜잭션 변환기(transaction translator)라는 장치가 포함되어 있습니다. 허브당 또는 포트당 하나의 변환기가 있을 수 있습니다.

각 USB 3.0 호스트에는 두 개의 개별 컨트롤러가 있기 때문에 USB 3.0 장치는 해당 호스트에 연결된 USB 2.0 이하 장치와 관계없이 USB 3.0 신호 속도로 송수신합니다. 이전 장치의 작동 신호 속도는 기존 방식으로 설정됩니다.

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USB 장치의 기능은 USB 호스트로 전송되는 클래스 코드에 의해 정의됩니다. 이를 통해 호스트는 장치용 소프트웨어 모듈을 로드하고 다른 제조업체의 새 장치를 지원할 수 있습니다.

장치 클래스는 다음과 같습니다:[70]

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참고 항목: USB 대용량 저장 장치 클래스, 디스크 인클로저, 및 외장 하드 드라이브

A 플래시 드라이브, 일반적인 USB 대용량 저장 장치

An M.2 (2242) 솔리드 스테이트 드라이브 (SSD)가 USB 3.0 어댑터에 연결되어 컴퓨터에 연결됨

The USB 대용량 저장 장치 클래스 (MSC 또는 UMS)는 저장 장치 연결을 표준화합니다. 처음에는 자기 및 광학 드라이브를 대상으로 했으나, 이후 플래시 드라이브 및 SD 카드 리더기로 확장되었습니다. 쓰기 잠금 상태에서 부팅할 수 있는 기능은 SD 카드USB 어댑터를 사용하면 부팅 매체의 무결성과 손상되지 않은 깨끗한 상태를 유지하는 데 특히 유리합니다.

2005년 초 이후 대부분의 개인용 컴퓨터는 USB 대용량 저장 장치로 부팅할 수 있지만, USB는 컴퓨터 내부 저장 장치의 기본 버스로 설계되지는 않았습니다. 그러나 USB는핫 스와핑을 허용하는 장점이 있어 다양한 종류의 드라이브를 포함한 모바일 주변 기기에 유용합니다.

여러 제조업체에서 외장형 휴대용 USB하드 디스크 드라이브또는 디스크 드라이브용 빈 인클로저를 제공합니다. 이들은 연결된 USB 장치의 수와 유형, 그리고 USB 인터페이스의 상한에 의해 제한되지만 내부 드라이브와 비슷한 성능을 제공합니다. 외장 드라이브 연결을 위한 다른 경쟁 표준으로는eSATA가 있습니다., ExpressCard, FireWire (IEEE 1394), 그리고 최근에는 Thunderbolt.

USB 대용량 저장 장치의 또 다른 용도는 호스트 컴퓨터에 설치할 필요 없이 소프트웨어 애플리케이션(예: 웹 브라우저 및 VoIP 클라이언트)을 휴대용으로 실행하는 것입니다.[74][75]

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참고 항목: 사진 전송 프로토콜

미디어 전송 프로토콜(MTP)는 마이크로소프트에서 설계하여 USB 대용량 저장소보다 더 높은 수준의 파일 시스템 접근을 제공하며, 디스크 블록이 아닌 파일 수준에서 작동합니다. 또한 선택적 DRM 기능이 있습니다. MTP는 휴대용 미디어 플레이어와 함께 사용하도록 설계되었지만, 이후 안드로이드 운영 체제버전 4.1 Jelly Bean 및 Windows Phone 8(Windows Phone 7 기기는 MTP의 진화형인 Zune 프로토콜을 사용함)부터 지원됩니다. MTP가 UMS처럼 저장 장치에 대한 독점 접근을 요구하지 않아, Android 프로그램이 컴퓨터에 연결된 상태에서 저장 장치를 요청할 때 발생할 수 있는 잠재적 문제를 완화하기 때문입니다. 주요 단점은 MTP가 Windows 운영 체제 외에서는 잘 지원되지 않는다는 점입니다.

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본 문서: USB 휴먼 인터페이스 장치 클래스

USB 마우스나 키보드는 일반적으로 소형 USB-to-PS/2 어댑터를 사용하여 오래된 컴퓨터의 PS/2 포트와 함께 사용할 수 있습니다. 이중 프로토콜을 지원하는 마우스와 키보드의 경우, 논리 회로 사용될 수 있습니다: USB 하드웨어키보드나 마우스에 내장된 기능으로, USB 또는 PS/2 포트에 연결되었는지 감지하여 적절한 프로토콜을 사용해 통신하도록 설계되었습니다.[출처 필요] USB 키보드와 마우스(보통 각각 하나씩)를 PS/2 포트에 연결하는 액티브 컨버터도 존재합니다.[76]

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장치 펌웨어 업그레이드(DFU)는펌웨어 제조업체가 제공하는 개선된 버전의 USB 장치로, 예를 들어 펌웨어 버그 수정을 배포하는 방법을 제공합니다. 펌웨어 업그레이드 작업 중에 USB 장치는 작동 모드를 변경하여 효과적으로 PROM프로그래머. 모든 USB 장치 클래스는 공식 DFU 사양을 따라 이 기능을 구현할 수 있습니다. 이를 통해 DFU 호환 호스트 도구를 사용하여 장치를 업데이트할 수 있습니다.[73][77][78]

DFU는 때때로 USB 부트로더 기능이 내장된 마이크로컨트롤러에서 플래시 메모리 프로그래밍 프로토콜로 사용됩니다.[79]

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USB 장치 작업 그룹은 오디오 스트리밍에 대한 사양을 마련했으며, 마이크, 스피커, 헤드셋, 전화기, 악기 등 오디오 클래스 사용을 위한 구체적인 표준이 개발 및 구현되었습니다. 작업 그룹은 USB 오디오 1.0, 2.0, 3.0의 세 가지 버전의 오디오 장치 사양을 발표했으며, 이를 "UAC"[82] 또는 "ADC"[83]라고 합니다.

UAC 3.0은 주로 휴대용 장치를 위한 개선 사항을 도입합니다. 예를 들어 데이터를 버스트 방식으로 전송하고 저전력 모드에 더 자주 머물러 전력 소비를 줄이며, 장치의 여러 구성 요소에 전원 도메인을 적용하여 사용하지 않을 때 종료할 수 있도록 합니다.[84]

UAC 2.0은 (Full Speed 외에도) High Speed USB를 지원하여 다채널 인터페이스, 더 높은 샘플 레이트,[85] 더 낮은 고유 지연 시간,[86][82] 그리고 동기 및 적응 모드에서 타이밍 해상도가 8배 향상되었습니다.[82] UAC2는 또한 클록 도메인 개념을 도입하여 호스트에 어떤 입력 및 출력 터미널이 동일한 소스에서 클록을 파생하는지에 대한 정보를 제공하고, 오디오 인코딩 지원을 개선했습니다.DSD, 오디오 효과, 채널 클러스터링, 사용자 컨트롤 및 장치 설명.[82][87]

UAC 1.0 장치는 여전히 일반적이지만, 이는 크로스 플랫폼 드라이버 없는 호환성[85]과 부분적으로는마이크로소프트가 UAC 2.0을 발표 후 10년 이상 구현하지 못하다가 마침내Windows 10에 2017년 3월 20일 크리에이터스 업데이트를 통해 지원을 추가한 데에도 기인합니다.[88][89][87] UAC 2.0은 또한macOS, iOS, 그리고 리눅스,[82] 그러나 안드로이드 UAC 1.0 사양의 하위 집합만 구현합니다.[90]

USB는 세 가지 등시성(고정 대역폭) 동기화 유형을 제공하며,[91] 이는 모두 오디오 장치에서 사용됩니다.[92]

USB 사양은 원래 비동기 모드가 '저가형 스피커'에, 적응형 모드가 '고급 디지털 스피커'에 사용된다고 설명했지만,[96] 실제로는 반대의 인식이 존재합니다.하이파이 비동기 모드가 기능으로 광고되고 적응형/동기 모드가 나쁜 평판을 가진 세상에서 말이죠.[97][98][90] 실제로는 모든 유형이 엔지니어링 품질과 애플리케이션에 따라 고품질 또는 저품질이 될 수 있습니다.[94][82][99] 비동기는 컴퓨터의 클록에서 분리된다는 장점이 있지만, 샘플레이트 변환 여러 소스를 결합할 때.

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본 문서: USB 하드웨어 § 커넥터

USB 위원회가 지정한 커넥터는 USB의 여러 기본 목표를 지원하며, 컴퓨터 업계에서 사용해 온 다양한 커넥터에서 얻은 교훈을 반영합니다. 호스트나 장치에 장착된 암컷 커넥터를 리셉터클(receptacle)이라고 하며, 케이블에 연결된 수컷 커넥터를 플러그(plug)라고 합니다.[40]: 2-5–2-6  공식 USB 사양 문서에서는 주기적으로 수컷(male)을 플러그, 암컷(female)을 리셉터클로 정의하기도 합니다.[100]

한때 가장 흔한 유형이었던 USB Standard-A 플러그는USB 커넥터현재는 여러 레거시 USB 커넥터 유형 중 하나입니다.

USB 플러그를 리셉터클에 잘못 삽입하기 어렵게 설계되었습니다. USB 사양은 케이블 플러그와 리셉터클에 표시를 하여 사용자가 올바른 방향을 인식할 수 있도록 요구합니다.[40] 그러나 USB-C 플러그는 양면 삽입이 가능합니다. USB 케이블과 소형 USB 장치는 리셉터클의 고정력에 의해 제자리에 고정되며, 일부 커넥터에서 사용하는 나사, 클립, 또는 손잡이 돌림 방식이 없습니다.

USB Mini-B(오른쪽)와 그 후속인 USB Micro-B(왼쪽). 이들은 USB Type-C.

서로 다른 A와 B 플러그는 두 전원이 실수로 연결되는 것을 방지합니다. 그러나 다목적 USB 연결(예: USB On-The-Go 스마트폰 및 USB 전원 Wi-Fi 라우터)의 등장으로 이러한 지향적 토폴로지의 일부가 사라졌으며, 이로 인해 A-to-A, B-to-B 및 때로는 Y/분할 케이블이 필요합니다.

USB 커넥터 유형은 사양이 발전함에 따라 다양해졌습니다. 원래 USB 사양은 표준-A 및 표준-B 플러그와 리셉터클을 상세히 규정했습니다. 커넥터는 서로 달라 사용자가 한 컴퓨터의 리셉터클을 다른 컴퓨터에 연결할 수 없도록 설계되었습니다. 표준 플러그의 데이터 핀은 전원 핀보다 안쪽에 위치하여, 장치가 데이터 연결을 설정하기 전에 전원을 공급받을 수 있도록 합니다. 일부 장치는 데이터 연결 여부에 따라 다른 모드로 작동합니다. 충전 독은 전원만 공급하며 호스트 장치나 데이터 핀을 포함하지 않아, 호환되는 USB 장치가 표준 USB 케이블을 통해 충전되거나 작동할 수 있도록 합니다. 충전 케이블은 전원 연결을 제공하지만 데이터는 제공하지 않습니다. 충전 전용 케이블에서는 데이터 와이어가 장치 측에서 단락됩니다. 그렇지 않으면 장치가 충전기를 부적합하다고 판단하여 거부할 수 있습니다.

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주요 문서: USB 하드웨어 § 케이블 연결

다양한 USB 케이블 판매처: 홍콩

USB 1.1 표준은 일반 케이블이 고속(12Mbit/s)으로 작동하는 장치의 경우 최대 길이 5미터(16피트 5인치), 저속(1.5Mbit/s)으로 작동하는 장치의 경우 최대 길이 3미터(9피트 10인치)를 가질 수 있다고 명시합니다.[101][102][103]

USB 2.0은 고속(480Mbit/s)으로 작동하는 장치에 대해 최대 케이블 길이 5미터(16피트 5인치)를 제공합니다.[103]

USB 3.0 표준은 최대 케이블 길이를 직접 지정하지 않으며, 모든 케이블이 전기 사양을 충족하도록 요구합니다. 구리 배선의 경우 AWG 26개의 와이어에서 최대 실용 길이는 3미터(9피트 10인치)입니다.[104]

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USB 브리지 케이블 또는 데이터 전송 케이블은 시장에서 찾을 수 있으며, PC 간 직접 연결을 제공합니다. 브리지 케이블은 케이블 중간에 칩과 능동 전자 장치가 있는 특수 케이블입니다. 케이블 중간에 있는 칩은 두 컴퓨터 모두에 주변 장치 역할을 하여 컴퓨터 간의 피어 투 피어 통신을 가능하게 합니다. USB 브리지 케이블은 USB 포트를 통해 두 컴퓨터 간에 파일을 전송하는 데 사용됩니다.

Microsoft에 의해 대중화된 Windows Easy Transfer, Microsoft 유틸리티는 이전 버전의 Windows를 실행하는 컴퓨터에서 최신 버전의 Windows를 실행하는 컴퓨터로 개인 파일과 설정을 전송하기 위해 특수 USB 브리지 케이블을 사용했습니다. Windows Easy Transfer 소프트웨어 사용과 관련하여 브리지 케이블은 Easy Transfer 케이블이라고도 합니다.

많은 USB 브리지/데이터 전송 케이블은 여전히 USB 2.0이지만, USB 3.0 전송 케이블도 다수 존재합니다. USB 3.0이 USB 2.0보다 10배 빠름에도 불구하고, USB 3.0 전송 케이블은 설계상 2~3배만 빠릅니다.[설명 필요]

USB 3.0 사양은 두 대의 PC를 연결하기 위한 전원이 없는 A-to-A 크로스오버 케이블을 도입했습니다. 이 케이블은 데이터 전송용이 아니라 진단 목적으로 사용됩니다.

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USB 브리지 케이블은 USB 3.1 사양에서 도입된 USB 듀얼 롤 디바이스 기능으로 인해 중요성이 줄어들었습니다. 최신 사양에 따르면, USB는 Type-C 케이블을 통해 시스템을 직접 연결하는 대부분의 시나리오를 지원합니다. 그러나 이 기능이 작동하려면 연결된 시스템이 역할 전환을 지원해야 합니다. 듀얼 롤 기능을 사용하려면 시스템 내에 두 개의 컨트롤러와 역할 컨트롤러가 필요합니다. 태블릿이나 휴대폰과 같은 모바일 플랫폼에서는 이를 기대할 수 있지만, 데스크톱 PC와 노트북은 종종 듀얼 롤을 지원하지 않습니다.[105]

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주요 문서:USB 하드웨어 § 전원

업스트림 USB 커넥터는 V_BUS 핀을 통해 다운스트림 USB 장치에 공칭 5V DC의 전원을 공급합니다.

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이 섹션에서는 USB에 존재했던 이전의 전력 분배 모델에 대해 설명합니다.전력 공급(Power-Delivery)(USB-PD). PD를 사용하지 않는 기기에서 USB는 Type-A 및 Type-B 커넥터를 통해 최대 4.5W, USB-C를 통해 최대 15W를 제공합니다. PD 이전의 모든 USB 전원은 5V로 제공됩니다.

기기에 전원을 공급하는 호스트의 경우 USB에는 단위 부하(unit load)라는 개념이 있습니다. 모든 기기는 하나의 단위 부하만큼의 전력을 소비할 수 있으며, 기기는 이러한 개별 단계에서 더 많은 전력을 요청할 수 있습니다. 호스트가 요청된 전력을 반드시 제공해야 하는 것은 아니며, 기기는 협상된 전력 이상을 소비할 수 없습니다.

1단위 이하를 소비하는 장치는 저전력 장치라고 합니다. 모든 장치는 초기 미구성 상태에서 저전력 장치로 작동해야 합니다. USB 2.0까지의 USB 장치의 경우 단위 부하는 100mA(또는 500mW)이며, USB 3.0은 단위 부하를 150mA(750mW)로 정의합니다. 풀 기능 USB-C는 250mA(또는 1250mW)의 단위 부하로 저전력 장치를 지원할 수 있습니다.

1유닛 이상을 소비하는 장치는 **고전력 장치**입니다 (예: 일반적인 2.5인치 하드 디스크 드라이브). USB 2.0까지는 호스트 또는 허브가 각 장치에 최대 2.5W를 100mA 단위로 5단계에 걸쳐 공급할 수 있으며, SuperSpeed 장치(USB 3.x)는 호스트 또는 허브가 150mA 단위로 6단계에 걸쳐 최대 4.5W를 공급할 수 있습니다. USB-C는 더 큰 단위 부하(250mA, 최대 7.5W)로 USB 3.x의 듀얼 레인 작동을 지원합니다.[106] 또한 USB-C는 USB BC를 대체하는 Type-C 전류를 통해 데이터 연결 없이 간단한 방식으로 전력 가용성을 알릴 수 있습니다.[107]

배터리 충전 모드를 인식하기 위해 전용 충전 포트는 D+ 및 D− 단자에 200Ω 이하의 저항을 배치합니다. D+ 및 D− 단자 간 저항이 200Ω 미만으로 단락되거나 거의 단락된 데이터 라인은 무제한 충전 속도를 제공하는 전용 충전 포트(DCP)를 나타냅니다.[108][109]

표준 USB 외에도 고전력 시스템으로 알려진 독점 기술이 있습니다.PoweredUSB를 업그레이드하기 위한 일반적인 메커니즘으로, 1990년대에 개발되어 주로 금전 등록기와 같은 POS(판매 시점 정보 관리) 단말기에서 사용됩니다.

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본 문서: USB 통신 § 신호 (USB PHY)

USB 신호는 차동 신호 에서 트위스티드 페어 데이터 와이어에 90Ω ± 15% 특성 임피던스.[110] USB 2.0 및 이전 사양은 단일 쌍을 정의합니다.반이중 (HDx). USB 3.0 이상 사양은 USB 2.0 호환성을 위해 하나의 전용 쌍과 데이터 전송을 위해 두 개 또는 네 개의 쌍을 정의합니다. 단일 레인(×1) 변형을 위한 전이중(FDx)을 구현하는 두 개의 데이터 와이어 쌍은 최소 SuperSpeed(SS) 커넥터가 필요하며, 이중 레인(×2) 변형을 위한 전이중을 구현하는 네 개의 쌍은 USB-C 커넥터가 필요합니다.

USB4 Gen 4는 4쌍을 모두 사용해야 하지만 비대칭 쌍 구성을 허용합니다.[111] 이 경우 하나의 데이터 와이어 쌍은 업스트림 데이터에 사용되고 나머지 세 쌍은 다운스트림 데이터에 사용되거나 그 반대입니다. USB4 Gen 4는 를 사용합니다.펄스 진폭 변조 3레벨로 구성되어 를 제공합니다.트리트(trit) 의 정보를 매 보드(baud) 전송 시, 12.8GHz의 전송 주파수는 25.6GBd[112]의 전송 속도로 변환되며, 11비트에서 7트리트 변환은 이론적으로 최대 40.2Gbit/s[113]의 전송 속도를 제공합니다.

USB 연결은 항상 **A** 단자(호스트 또는 허브의 다운스트림 포트)와 **B** 단자(주변 장치 또는 허브의 업스트림 포트) 사이에서 이루어집니다. 역사적으로 이는 호스트에는 Type-A 포트만, 주변 장치에는 Type-B 포트만 있으며, 모든 호환 케이블에는 Type-A 플러그 하나와 Type-B 플러그 하나가 있다는 사실로 명확히 구분되었습니다. USB-C(Type-C)는 기존의 모든 Type-A 및 Type-B 커넥터를 대체하는 단일 커넥터로, 양쪽 모두 USB Type-C 포트를 장착한 경우 어느 쪽이 **호스트**이고 어느 쪽이 **장치**인지 협상합니다.

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주요 문서:USB (통신) § 프로토콜 계층

USB 통신 중 데이터는 패킷. 처음에는 모든 패킷이 호스트에서 루트 허브를 통해, 그리고 추가 허브를 거쳐 장치로 전송됩니다. 이러한 패킷 중 일부는 장치가 응답으로 일부 패킷을 보내도록 지시합니다.

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주요 문서: USB (통신) § 트랜잭션

USB의 기본 트랜잭션은 다음과 같습니다:

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무선 USB 로고

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USB Implementers Forum은 2015년 7월 29일 USB 프로토콜 기반의 Media Agnostic USB (MA-USB) v.1.0 무선 통신 표준을 도입했습니다. 무선 USB는 케이블 대체 기술이며, 초광대역 무선 기술 최대 480Mbit/s의 데이터 전송 속도 지원.[114]

USB-IF는 MA-USB 사양의 초기 기반으로 WiGig Serial Extension v1.2 사양을 사용했으며, SuperSpeed USB(3.0 및 3.1) 및 Hi-Speed USB(USB 2.0)와 호환됩니다. MA-USB를 사용하는 장치는 제품이 인증 프로그램을 통과하면 "Powered by MA-USB" 브랜드로 표시됩니다.[115]

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본 문서: InterChip USB

InterChip USB는 일반 USB에서 발견되는 기존 트랜시버를 제거한 칩 간 변형입니다. HSIC물리 계층 약 50% 적은 전력과 75% 적은 보드 영역은 USB 2.0에 비해 작습니다.[116] 이는 SPI 및 I2C.

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주요 문서: USB-C

USB-C(공식적으로 USB Type-C)는 새로운 커넥터를 정의하고 여러 새로운 연결 기능을 제공하는 표준입니다. 그 중 하나는 USB-C 커넥터와 케이블을 통해 다른 프로토콜을 전송할 수 있는 대체 모드를 지원합니다. 이는 일반적으로 디스플레이포트 또는 HDMI 프로토콜, 이는 컴퓨터 모니터 또는 텔레비전 세트, via USB-C.

모든 다른 커넥터는 USB 3.2에서 두 개의 레인 작업(Gen 1×2 및 Gen 2×2)을 수행할 수 없지만, 하나의 레인 작업(Gen 1×1 및 Gen 2×1)에 사용할 수 있습니다.[117]

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주요 문서: DisplayLink

DisplayLink는 USB를 통해 여러 디스플레이를 컴퓨터에 연결할 수 있게 해주는 기술입니다. 2006년경에 도입되었으며, USB-C를 통한 대체 모드(Alternate Mode)가 등장하기 전까지는 USB로 디스플레이를 연결할 수 있는 유일한 방법이었습니다. 이는 독점 기술로, USB Implementers Forum에서 표준화되지 않았으며 일반적으로 별도의 장치 드라이버컴퓨터에서.

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처음에 USB는 FireWire의 보완재로 간주되었습니다 (IEEE 1394) 기술은 고대역폭 직렬 버스로 설계되어 디스크 드라이브, 오디오 인터페이스, 비디오 장비와 같은 주변 장치를 효율적으로 연결합니다. 초기 설계에서 USB는 훨씬 낮은 데이터 속도로 작동했으며 덜 정교한 하드웨어를 사용했습니다. 키보드나 포인팅 장치와 같은 소형 주변 장치에 적합했습니다.

FireWire와 USB 간의 가장 중요한 기술적 차이점은 다음과 같습니다.

이러한 차이점들과 다른 차이점들은 두 버스의 서로 다른 설계 목표를 반영합니다. USB는 단순성과 저비용을 위해 설계된 반면, FireWire는 고성능, 특히 오디오 및 비디오와 같은 시간에 민감한 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 이론적 최대 신호 속도는 비슷하지만, 실제 사용에서는 FireWire 400이 USB 2.0 고대역폭보다 빠르며,[118] 특히 외장 하드 드라이브와 같은 고대역폭 사용에서 두드러집니다.[119][120][121][122] 새로운 FireWire 800 표준은 FireWire 400보다 두 배 빠르며, 이론적으로나 실제적으로 USB 2.0 고대역폭보다 빠릅니다.[123] 그러나 FireWire의 속도 이점은 낮은 수준의 기술에 의존합니다.직접 메모리 접근 (DMA)는 차례로 와 같은 보안 취약점을 악용할 기회를 만들어냈습니다.DMA 공격.

USB와 FireWire를 구현하는 데 사용된 칩셋과 드라이버는 사양에서 규정된 대역폭이 실제 환경에서 얼마나 달성되는지와 주변기기와의 호환성에 결정적인 영향을 미칩니다.[124]

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IEEE 802.3af, 802.3at 및 802.3bt 이더넷 전원 공급 (PoE) 표준은 전원 공급 USB보다 더 정교한 전력 협상 방식을 지정합니다. 48V DC USB 2.0(최대 2.5W, 최대 케이블 길이 5미터)과 비교하여 최대 100미터 케이블을 통해 더 많은 전력(802.3af의 경우 최대 12.95W, 802.3at(PoE+)의 경우 25.5W, 802.3bt(4PPoE)의 경우 71W)을 공급할 수 있습니다. 이로 인해 PoE는 다음 분야에서 널리 사용됩니다.VoIP전화기,보안 카메라, 무선 액세스 포인트, 건물 내 무선 액세스 포인트 및 기타 네트워크 장치. 그러나 USB는 거리가 짧고 전력 요구 사항이 낮은 경우 PoE보다 저렴합니다.

이더넷표준은 네트워크 장치(컴퓨터, 전화기 등)와 네트워크 케이블 간에 최대 1500V AC 또는 2250V DC의 전기적 절연을 60초 동안 유지하도록 요구합니다.[125] USB는 호스트 컴퓨터와 밀접하게 연결된 주변 장치를 위해 설계되었기 때문에 이러한 요구 사항이 없으며, 실제로 USB는 주변 장치와 호스트의 접지를 연결합니다. 이로 인해 이더넷은 케이블 모뎀 및 DSL 모뎀과 같이 특정 고장 조건에서 위험한 전압을 가질 수 있는 외부 배선에 연결된 주변 장치와 비교하여 USB보다 훨씬 더 큰 안전 이점을 제공합니다.[126][127]

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USB MIDI 장치 클래스 정의는 악기 디지털 인터페이스(MIDI) 음악 데이터를 USB로 전송합니다.[128] MIDI 기능은 최대 16개의 동시 가상 MIDI 케이블을 지원하도록 확장되었으며, 각 케이블은 일반적인 MIDI 16개 채널과 클록을 전송할 수 있습니다.

USB는 저비용 및 물리적으로 인접한 장치에 적합합니다. 그러나 Power over Ethernet과MIDI플러그 표준은 긴 케이블을 사용할 수 있는 고급 장치에서 장점이 있습니다. USB는접지 루프장비 간 문제는 두 송수신기의 접지 기준을 연결하기 때문에 발생합니다. 반면, MIDI 플러그 표준과이더넷는 최대 500V 이상의 절연 기능이 내장되어 있습니다.

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The eSATA커넥터는 더 견고한SATA커넥터로, 외장 하드 드라이브 및 SSD 연결을 위한 것입니다. eSATA의 전송 속도(최대 6Gbit/s)는 USB 3.0(최대 5Gbit/s) 및 USB 3.1(최대 10Gbit/s)과 유사합니다. eSATA로 연결된 장치는 일반 SATA 장치로 인식되어 내장 드라이브와 동일한 완전한 성능과 완벽한 호환성을 제공합니다.

eSATA는 외부 장치에 전원을 공급하지 않습니다. 이는 USB에 비해 점점 더 큰 단점이 되고 있습니다. USB 3.0의 4.5W가 외장 하드 드라이브에 전원을 공급하기에 부족한 경우도 있지만, 기술이 발전함에 따라 외장 드라이브의 전력 소모가 점차 줄어들면서 eSATA의 장점은 줄어들고 있습니다.eSATAp(Power over eSATA, 일명 ESATA/USB)는 2009년에 도입된 커넥터로, 새로운 역호환 커넥터를 사용하여 연결된 장치에 전원을 공급합니다. 노트북에서 eSATAp는 일반적으로 2.5인치 HDD/SSD에 전원을 공급하기 위해 5V만 제공합니다. 데스크탑 워크스테이션에서는 3.5인치 HDD/SSD 및 5.25인치 광학 드라이브를 포함한 대형 장치에 전원을 공급하기 위해 추가로 12V를 제공할 수 있습니다.

eSATAp 지원은 마더보드의 SATA, 전원 및 USB 리소스를 연결하는 브래킷 형태로 데스크탑 머신에 추가할 수 있습니다.

eSATA는 USB와 마찬가지로 지원합니다.핫 플러깅, 다만 이는 OS 드라이버 및 장치 펌웨어에 의해 제한될 수 있습니다.

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주요 문서: 썬더볼트 (인터페이스)

썬더볼트는 PCI 익스프레스 및 디스플레이포트새로운 직렬 데이터 인터페이스로 전환됩니다. 원래의 썬더볼트 구현은 각각 10Gbit/s의 전송 속도를 가진 두 개의 채널을 가지고 있어, 총 단방향 대역폭은 20Gbit/s입니다.[129]

썬더볼트 2 링크 집계를 사용하여 두 개의 10Gbit/s 채널을 하나의 양방향 20Gbit/s 채널로 결합합니다.[130]

썬더볼트 3 및 썬더볼트 4 사용 USB-C.[131][132][133] 썬더볼트 3는 두 개의 물리적 20Gbit/s 양방향 채널을 가지고 있으며, 이를 하나의 논리적 40Gbit/s 양방향 채널로 집계하여 나타냅니다. 썬더볼트 3 컨트롤러는 USB 3.1 Gen 2 컨트롤러를 통합하여 USB 장치와의 호환성을 제공할 수 있습니다. 또한 DisplayPort 대체 모드와 USB4 패브릭을 통한 DisplayPort를 제공할 수 있어, 썬더볼트 3 포트의 기능은 USB 3.1 Gen 2 포트의 상위 집합이 됩니다.

DisplayPort 대체 모드 2.0: USB4(USB-C 필요)는 허브가 USB-C 대체 모드를 통해 DisplayPort 2.0을 지원하도록 요구합니다. DisplayPort 2.0은 HDR10 색상으로 60Hz에서 8K 해상도를 지원할 수 있습니다.[134] DisplayPort 2.0은 최대 80Gbit/s를 사용할 수 있으며, 이는 USB 데이터에 사용 가능한 양의 두 배입니다. 모든 데이터를 한 방향(모니터로)으로 전송하므로 8개의 데이터 와이어를 동시에 사용할 수 있기 때문입니다.[134]

사양이 로열티 프리로 전환되고 Thunderbolt 프로토콜의 관리권이 Intel에서 USB Implementers Forum으로 이전된 후, Thunderbolt 3는 USB4 사양에 효과적으로 통합되었습니다. USB4 제품의 경우 Thunderbolt 3와의 호환성은 선택 사항이지만 권장됩니다.[135]

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본 문서:USB-직렬 어댑터

Various 프로토콜 변환기 USB 데이터 신호를 다른 통신 표준으로 변환하거나 그 반대로 변환하는 

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USB 표준의 보편성으로 인해 USB 표준을 악용하는 많은 익스플로잇이 존재합니다. 오늘날 가장 큰 사례 중 하나는 USB 킬러데이터 라인을 통해 고전압 펄스를 보내 USB 장치를 손상시키는 장치입니다.

버전에서는 Microsoft Windows 이전 Windows XP, Windows는 특정 장치에서 스크립트(있는 경우)를 자동으로 실행했습니다. 자동 실행, 그중 하나는 악성 소프트웨어를 포함할 수 있는 USB 대용량 저장 장치입니다.[136]