Kilka informacji, które powinieneś wiedzieć o USB

Ten artykuł dotyczy standardu magistrali komputerowej. Zobacz też: USB (ujednoznacznienie).

Universal Serial Bus (USB) to standard branżowy, opracowany przez USB Implementers Forum (USB-IF), do cyfrowej transmisji danych i dostarczania zasilania między wieloma typami urządzeń elektronicznych. Określa architekturę, w szczególności fizyczneinterfejsy, orazprotokoły komunikacyjne do i z hostów, takich jakkomputery osobiste, do i zurządzeń peryferyjnych, np. wyświetlaczy, klawiatur i urządzeń pamięci masowej, oraz do i z pośrednich koncentratorów, które mnożą liczbę portów hosta.[2]

Wprowadzony w 1996 roku, USB został pierwotnie zaprojektowany w celu standaryzacji podłączania urządzeń peryferyjnych do komputerów, zastępując różne interfejsy, takie jakporty szeregowe, porty równoległe, porty gier, oraz Apple Desktop Bus (ADB).[3] Wczesne wersje USB stały się powszechne w szerokiej gamie urządzeń, takich jak klawiatury, myszy, kamery, drukarki, skanery, dyski flash, smartfony, konsole do gier i power banki.[4] USB od tego czasu ewoluowało w standard, który zastąpił praktycznie wszystkie popularne porty w komputerach, urządzeniach mobilnych, urządzeniach peryferyjnych, zasilaczach i wielu innych małych urządzeniach elektronicznych.

W najnowszym standardzie USB-C złącze zastępuje wiele typów złączy dla zasilania (do 240 W), wyświetlaczy (np. DisplayPort, HDMI) oraz wielu innych zastosowań, a także wszystkie poprzednie złącza USB.

Od 2024 roku USB składa się z czterech generacji specyfikacji: USB 1.x, USB 2.0, USB 3.x, oraz USB4. Specyfikacja USB4 zwiększa możliwości przesyłania danych i dostarczania energii dzięki „zorientowanej na połączenia architekturze tunelowania zaprojektowanej do łączenia wielu protokołów na jednym fizycznym interfejsie, tak aby całkowita prędkość i wydajność struktury USB4 mogła być dynamicznie współdzielona.”[2] W szczególności USB4 obsługuje tunelowanie Thunderbolt 3 protokoły, a mianowicie PCI Express (PCIe, interfejs ładowania/zapisu) oraz DisplayPort (interfejs wyświetlania). USB4 dodaje również interfejsy host-to-host.[2]

Każda podwersja specyfikacji obsługuje różne szybkości sygnalizacji od 1,5 i 12 Mbit/s półdupleks w USB 1.0/1.1 do 80 Gbit/s pełny dupleks w USB4 2.0.[5][6][7][2] USB zapewnia również zasilanie urządzeń peryferyjnych; najnowsze wersje standardu rozszerzają limity dostarczania mocy do ładowania baterii i urządzeń wymagających do 240 watów, zgodnie z definicją w USB Power Delivery (USB-PD) Rev. V3.1.[8] Na przestrzeni lat USB(-PD) został przyjęty jako standardowy format zasilania i ładowania dla wielu urządzeń mobilnych, takich jak telefony komórkowe, zmniejszając potrzebę stosowania zastrzeżonych ładowarek.[9]

[edytuj kod źródłowy]

USB został zaprojektowany w celu standaryzacji podłączania urządzeń peryferyjnych do komputerów osobistych, zarówno w celu wymiany danych, jak i dostarczania energii elektrycznej. W dużej mierze zastąpiła interfejsy takie jak portami szeregowymi oraz portami równoległymi i stała się powszechna w różnych urządzeniach. Urządzenia peryferyjne podłączane przez USB obejmują klawiatury i myszy komputerowe, kamery wideo, drukarki, przenośne odtwarzacze multimedialne, mobilne (przenośne) telefony cyfrowe, napędy dyskowe oraz adaptery sieciowe.

Złącza USB coraz częściej zastępują inne typy kabli ładujących dla urządzeń przenośnych.[10][11][12]

Interfejsy złączy USB dzielą się na trzy typy: wiele różnych starszych złączy Type-A (nadrzędne) i Type-B (podrzędne) występujących w hostach, koncentratorach i urządzeniach peryferyjnych, oraz nowoczesne Type-C (USB-C) złącze, które zastępuje wiele starszych złączy jako jedyne obowiązujące złącze dla USB4.

Złącza typu A i typu B występowały w rozmiarach Standard, Mini i Micro. Format standardowy był największy i stosowany głównie w komputerach stacjonarnych oraz większych urządzeniach peryferyjnych. Złącza Mini-USB (Mini-A, Mini-B, Mini-AB) wprowadzono dla urządzeń mobilnych, jednak szybko zastąpiono je cieńszymi złączami Micro-USB (Micro-A, Micro-B, Micro-AB). Złącze typu C, znane również jako USB-C, nie jest wyłączne dla USB, stanowi obecnie jedyny standard USB, jest wymagane dla USB4, a także przez inne standardy, w tym nowoczesne DisplayPort i Thunderbolt. Jest odwracalne i może obsługiwać różne funkcje oraz protokoły, w tym USB; niektóre z nich są obowiązkowe, a wiele opcjonalnych, w zależności od rodzaju sprzętu: hosta, urządzenia peryferyjnego lub koncentratora.[13][14]

Specyfikacje USB zapewniają wsteczną kompatybilność, co zwykle skutkuje zmniejszonymi szybkościami sygnalizacji, maksymalną oferowaną mocą i innymi możliwościami. Specyfikacja USB 1.1 zastępuje USB 1.0. Specyfikacja USB 2.0 jest wstecznie kompatybilna z USB 1.0/1.1. Specyfikacja USB 3.2 zastępuje USB 3.1 (i USB 3.0), jednocześnie zawierając specyfikację USB 2.0. USB4 „funkcjonalnie zastępuje” USB 3.2, zachowując równoległą pracę magistrali USB 2.0.[5][6][7][2]

Specyfikacja USB 3.0 zdefiniowała nową architekturę i protokół o nazwie SuperSpeed (znany również jako SuperSpeed USB, oznaczany jako SS), który obejmował nową ścieżkę dla nowego schematu kodowania sygnału (symbole 8b/10b, 5 Gbit/s; później znane również jako Gen 1), zapewniającą pełnodupleksową transmisję danych, która fizycznie wymagała pięciu dodatkowych przewodów i pinów, przy jednoczesnym zachowaniu architektury i protokołów USB 2.0, a tym samym pozostawieniu oryginalnych czterech pinów/przewodów dla wstecznej kompatybilności z USB 2.0, co łącznie dało 9 przewodów (z 9 lub 10 pinami w złączach; pin ID nie jest podłączony).

Specyfikacja USB 3.1 wprowadziła ulepszony system Enhanced SuperSpeed – zachowując architekturę i protokół SuperSpeed (SuperSpeed USB) – z dodatkową architekturą i protokołem SuperSpeedPlus (znanym jako SuperSpeedPlus USB), dodając nowy schemat kodowania (symbole 128b/132b, 10 Gbit/s; znany również jako Gen 2); przez pewien czas promowany jako SuperSpeed+ (SS+).

Specyfikacja USB 3.2[15] dodała drugą ścieżkę do systemu Enhanced SuperSpeed, oprócz innych ulepszeń, tak że część systemu SuperSpeedPlus USB implementuje tryby pracy Gen 1×2, Gen 2×1 i Gen 2×2. Jednak część SuperSpeed USB systemu nadal implementuje tryb pracy jednokanałowy Gen 1×1. Dlatego operacje dwukanałowe, czyli USB 3.2 Gen 1×2 (10 Gbit/s) i Gen 2×2 (20 Gbit/s), są możliwe tylko w przypadku w pełni funkcjonalnego USB-C. Od 2023 roku są one stosunkowo rzadko implementowane; Intel jednak zaczął je wprowadzać w swoich modelach procesorów SoC 11. generacji, ale Apple nigdy ich nie zapewniło. Z drugiej strony, USB 3.2 Gen 1(×1) (5 Gbit/s) i Gen 2(×1) (10 Gbit/s) są od kilku lat dość powszechne.

[edytuj kod źródłowy]

Główny artykuł: USB hardware § Złącza

Każde połączenie USB jest realizowane za pomocą dwóch złączy: gniazda i wtyczki. Zdjęcia przedstawiają tylko gniazda:

[Edytuj źródło]

Universal Serial Bus został opracowany, aby uprościć i ulepszyć interfejs między komputerami osobistymi a urządzeniami peryferyjnymi, takimi jak telefony komórkowe, akcesoria komputerowe i monitory, w porównaniu z wcześniej istniejącymi standardowymi lub ad hoc zastrzeżonymi interfejsami.[17]

Z perspektywy użytkownika komputera, interfejs USB poprawia łatwość obsługi na kilka sposobów:

Standard USB zapewnia również wiele korzyści producentom sprzętu i twórcom oprogramowania, szczególnie w zakresie względnej łatwości implementacji:

[edytuj kod źródłowy]

Podobnie jak wszystkie standardy, USB ma wiele ograniczeń w swojej konstrukcji:

Dla twórcy produktów korzystanie z USB wymaga implementacji złożonego protokołu i zakłada zastosowanie „inteligentnego” kontrolera w urządzeniu peryferyjnym. Twórcy urządzeń USB przeznaczonych do sprzedaży publicznej zazwyczaj muszą uzyskać identyfikator USB, co wiąże się z uiszczeniem opłaty na rzecz USB Implementers Forum (USB-IF). Producenci produktów korzystających ze specyfikacji USB muszą podpisać umowę z USB-IF. Używanie logo USB na produkcie wymaga rocznych opłat i członkostwa w organizacji.[17]

[edytuj źródło]

Podstawowe logo USB trident

Grupa siedmiu firm rozpoczęła rozwój USB w 1995 roku:[21] Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, oraz Nortel. Celem było zasadnicze ułatwienie podłączania urządzeń zewnętrznych do komputerów PC poprzez zastąpienie wielu złączy z tyłu komputerów, rozwiązanie problemów użyteczności istniejących interfejsów oraz uproszczenie konfiguracji oprogramowania wszystkich urządzeń podłączonych przez USB, a także umożliwienie większych szybkości przesyłania danych dla urządzeń zewnętrznych iplug and play funkcji.[22] Koncepcje z 1979 rokumagistrali szeregowej Atari SIO 8-bitowych komputerów Atari oraz z 1980 rokuIEEE-488 pochodząceMagistrala Commodoreoraz Hewlett Packard'sHP-ILmagistrala pioniersko zastosowała to podejście.[23][24] Konsorcjum prowadzone przez Apple, z udziałem Sony, Panasonic (Matsushita), LG, Toshiba, Hitachi, Canon, Philips Electronics, Compaq, Thomson i Texas Instruments, rozwijało tę koncepcję od 1986 roku jakoIEEE 1394 standard FireWire i pula patentowa.[25] Joseph C. Decuir, pierwotnie z Atari, następnie Commodore, oraz projektant wspólnej magistrali SIO Atari, pracował nad projektem USB dla Microsoftu, uzyskując jeden z powiązanych patentów USA.[26] Ajay Bhatt i jego zespół[a] pracowali nad standardem w Intelu;[28][29] pierwsze układy scalone obsługujące USB zostały wyprodukowane przez Intela w 1995 roku.[30]

[编辑源代码]

Logo USB Basic-Speed

Wydany w styczniu 1996 roku USB 1.0 określał szybkości sygnalizacji 1,5 Mbit/s (mała przepustowość lub mała prędkość) i 12 Mbit/s (pełna prędkość).[31] Nie pozwalał na stosowanie przedłużaczy ze względu na ograniczenia czasowe i zasilania. Niewiele urządzeń USB trafiło na rynek aż do wydania USB 1.1 w sierpniu 1998 roku. USB 1.1 było najwcześniejszą wersją, która została szeroko przyjęta i doprowadziła do tego, co Microsoft określił jako "Komputer bez starszych standardów".[32][33][34]

Ani USB 1.0, ani 1.1 nie określały projektu żadnego złącza mniejszego niż standardowy typ A lub typ B. Mimo że wiele projektów zminiaturyzowanego złącza typu B pojawiło się na wielu urządzeniach peryferyjnych, zgodność ze standardem USB 1.x była utrudniona przez traktowanie urządzeń peryferyjnych z miniaturowymi złączami tak, jakby miały one połączenie kablowe (to znaczy: bez wtyczki ani gniazda na końcu urządzenia peryferyjnego). Nie było znanego miniaturowego złącza typu A aż do wprowadzenia USB 2.0 (wersja 1.01).

[edytuj kod źródłowy]

Logo Hi-Speed USB

USB 2.0 został wydany w kwietniu 2000 roku, dodając wyższą maksymalną szybkość sygnalizacji 480 Mbit/s (maksymalna teoretyczna przepustowość danych 53 MB/s[35]) nazwaną High Speed lub High Bandwidth, oprócz szybkości sygnalizacji Full Speed USB 1.x wynoszącej 12 Mbit/s (maksymalna teoretyczna przepustowość danych 1,2 MB/s).[36]

Modyfikacje specyfikacji USB były wprowadzane za pomocą zawiadomień o zmianach inżynieryjnych (ECN). Najważniejsze z tych ECN są zawarte w pakiecie specyfikacji USB 2.0 dostępnym na stronie USB.org:[37]

[edytuj kod źródłowy]

Główny artykuł: USB 3.0

Przestarzałe logo SuperSpeed USB

Specyfikacja USB 3.0 została opublikowana 12 listopada 2008 roku, a jej zarządzanie zostało przekazane z grupy promującej USB 3.0 do USB Implementers Forum (USB-IF), co ogłoszono 17 listopada 2008 roku na konferencji SuperSpeed USB Developers Conference.[39]

USB 3.0 dodaje nową architekturę i protokół o nazwie SuperSpeed, z powiązanymi wstecznie kompatybilnymi wtykami, gniazdami i kablami. Wtyki i gniazda SuperSpeed są oznaczone charakterystycznym logo oraz niebieskimi wkładkami w standardowych gniazdach.

Architektura SuperSpeed zapewnia tryb pracy z szybkością 5,0 Gbit/s, oprócz trzech istniejących trybów pracy. Jego wydajność zależy od wielu czynników, w tym od fizycznego kodowania symboli i narzutu na poziomie łącza. Przy szybkości sygnalizacji 5 Gbit/s z kodowaniem8b/10b, każdy bajt wymaga 10 bitów do transmisji, więc surowa przepustowość wynosi 500 MB/s. Gdy uwzględnimy kontrolę przepływu, ramkowanie pakietów i narzut protokołu, realistycznie około dwóch trzecich surowej przepustowości, czyli 330 MB/s, może być przesyłane do aplikacji.[40]: 4–19  Architektura SuperSpeed jest pełny dupleks; wszystkie wcześniejsze implementacje, USB 1.0-2.0, są półdupleksowe, arbitrowane przez hosta.[41]

Urządzenia o niskim i wysokim poborze mocy pozostają sprawne zgodnie z tym standardem, ale urządzenia obsługujące SuperSpeed mogą zapewnić zwiększony prąd od 150 mA do 900 mA, w dyskretnych krokach co 150 mA.[40]: 9–9 

USB 3.0 wprowadził również Protokół USB Attached SCSI (UASP), który zapewnia ogólnie wyższe prędkości transferu niż protokół BOT (Bulk-Only-Transfer).

USB 3.1,[5] wydana w lipcu 2013 roku, ma dwa warianty. Pierwszy zachowuje architekturę i protokół SuperSpeed standardu USB 3.0, a jego tryb działania został nowo nazwany USB 3.1 Gen 1,[42][43][44] natomiast druga wersja wprowadza zupełnie nową architekturę i protokół SuperSpeedPlus z drugim trybem działania nazwanym USB 3.1 Gen 2 (sprzedawanym jako SuperSpeed+ USB). SuperSpeed+ podwaja maksymalną szybkość sygnalizacji do 10 Gbit/s (później sprzedawaną jako SuperSpeed USB 10 Gbps w specyfikacji USB 3.2), jednocześnie zmniejszając narzut kodowania linii do zaledwie 3% poprzez zmianęschemat kodowania do 128b/132b.[42][45]

USB 3.2, wydana we wrześniu 2017 roku,[15] zachowuje istniejące architektury i protokoły USB 3.1 SuperSpeed i SuperSpeedPlus oraz ich odpowiednie tryby pracy, ale wprowadza dwa dodatkowe tryby pracy SuperSpeedPlus (USB 3.2 Gen 1×2 i USB 3.2 Gen 2×2) z nowąUSB-C strukturą Fabric z szybkościami sygnalizacji 10 i 20 Gbit/s (szybkości przesyłania danych surowych 1212 i 2424 MB/s). Zwiększenie przepustowości jest wynikiem dwutorowej pracy na istniejących przewodach, które pierwotnie były przeznaczone do funkcji flip-flop złącza USB-C.[46]

[edytuj źródło]

Począwszy od specyfikacji USB 3.2, USB-IF wprowadził nowy schemat nazewnictwa.[47] Aby pomóc firmom w brandingu różnych trybów pracy, USB-IF zalecił oznaczanie przepustowości 5, 10 i 20 Gbit/s odpowiednio jako SuperSpeed USB 5 Gbps, SuperSpeed USB 10 Gbps i SuperSpeed USB 20 Gbps.[48]

W 2023 roku zostały one ponownie zastąpione,[49] usuwając „SuperSpeed”, na rzecz USB 5 Gbps, USB 10 Gbps i USB 20 Gbps. Z nowymi logotypami opakowań i portów.[50]

[Edytuj kod źródłowy]

Główny artykuł: USB4

Przestarzałe logo certyfikowanego USB4

Specyfikacja USB4 została opublikowana 29 sierpnia 2019 roku przez USB Implementers Forum.[51]

Specyfikacja USB4 2.0 została opublikowana 1 września 2022 roku przez USB Implementers Forum.[52]

USB4 opiera się na Thunderbolt 3protokół.[53] Obsługuje przepustowość 40 Gbit/s, jest kompatybilny z Thunderbolt 3 oraz wstecznie zgodny z USB 3.2 i USB 2.0.[54][55] Architektura definiuje metodę dynamicznego współdzielenia pojedynczego łącza o wysokiej prędkości z wieloma urządzeniami końcowymi, która najlepiej obsługuje przesyłanie danych według typu i zastosowania.

Podczas CES 2020, USB-IF i Intel ogłosiły zamiar umożliwienia produktom USB4 obsługi wszystkich opcjonalnych funkcji jako Thunderbolt 4 produktów.

USB4 2.0 z prędkością 80 Gbit/s miało zostać zaprezentowane w listopadzie 2022 roku.[56][57] Dalsze szczegóły techniczne miały zostać ujawnione na dwóch dniach deweloperskich USB zaplanowanych na listopad 2022 roku.[58][wymaga aktualizacji]

Specyfikacja USB4 określa, że następujące technologie muszą być obsługiwane przez USB4:[2]

[edytuj kod źródłowy]

Przegląd schematu nazewnictwa USB wprowadzonego we wrześniu 2022 roku

(Wyświetlana jest mieszanka specyfikacji USB i ich nazw marketingowych

ponieważ specyfikacje są czasami błędnie używane jako nazwy marketingowe.)

[sporne (dla: USB4 20 Gbit/s nie istnieje; USB4 2×2 nie jest zamienne z USB 3.2 2×2, jak wskazuje logo; loga dla USB 3.x i USB4 są różne.) – dyskusja]

Ze względu na poprzednie mylące schematy nazewnictwa, USB-IF zdecydowało się ponownie je zmienić. Od 2 września 2022 roku nazwy marketingowe są zgodne ze składnią „USB xGbps”, gdzie x oznacza prędkość transferu w Gbit/s.[59] Przegląd zaktualizowanych nazw i logo można zobaczyć w sąsiedniej tabeli.

Tryby pracy USB 3.2 Gen 2×2 i USB4 Gen 2×2 – lub: USB 3.2 Gen 2×1 i USB4 Gen 2×1 – nie są zamienne ani kompatybilne; wszystkie uczestniczące kontrolery muszą działać w tym samym trybie.

[Edytuj kod źródłowy]

[Edytuj kod źródłowy]

[edytuj kod źródłowy]

[Edytuj źródło]

System USB składa się z hosta z jednym lub większą liczbą portów skierowanych w dół (DFP),[67] oraz wielu urządzeń peryferyjnych, tworzących hierarchicznątopologię gwiazdy. Dodatkowekoncentratory USB może być uwzględniony, umożliwiając maksymalnie pięć poziomów. Host USB może mieć wiele kontrolerów, każdy z jednym lub większą liczbą portów. Do pojedynczego kontrolera hosta można podłączyć maksymalnie 127 urządzeń.[68][40]: 8–29  Urządzenia USB są łączone szeregowo za pomocą koncentratorów. Koncentrator wbudowany w kontroler hosta nazywany jest koncentratorem głównym.

Urządzenie USB może składać się z kilku logicznych podurządzeń, które nazywane są funkcjami urządzenia. Urządzenie złożone może zapewniać kilka funkcji, na przykładkamerę internetową (funkcja urządzenia wideo) z wbudowanym mikrofonem (funkcja urządzenia audio). Alternatywą jest urządzenie złożone, w którym host przypisuje każdemu urządzeniu logicznemu osobny adres, a wszystkie urządzenia logiczne łączą się z wbudowanym koncentratorem podłączonym do fizycznego kabla USB.

Punkty końcowe USB znajdują się na urządzeniu peryferyjnym: Kanały do hosta są nazywane rurociągami.

Komunikacja urządzeń USB opiera się na **potokach** (kanałach logicznych). Potok łączy kontroler hosta z logiczną jednostką wewnątrz urządzenia, zwaną **punktem końcowym**. Ponieważ potoki odpowiadają punktom końcowym, terminy te są czasami używane zamiennie. Każde urządzenie USB może mieć do 32 punktów końcowych (16 **wejściowych** i 16 **wyjściowych**), choć rzadko zdarza się, aby było ich tak wiele. Punkty końcowe są definiowane i numerowane przez urządzenie podczas inicjalizacji (okres po fizycznym podłączeniu, zwany **enumeracją**), a zatem są względnie trwałe, podczas gdy potoki mogą być otwierane i zamykane.

Istnieją dwa typy rurociągów: strumieniowy i komunikatowy.

Gdy host rozpoczyna transfer danych, wysyła pakiet TOKEN zawierający punkt końcowy określony za pomocą krotki(device_address, endpoint_number). Jeśli transfer odbywa się od hosta do punktu końcowego, host wysyła pakiet OUT (specjalizację pakietu TOKEN) z żądanym adresem urządzenia i numerem punktu końcowego. Jeśli transfer danych odbywa się od urządzenia do hosta, host zamiast tego wysyła pakiet IN. Jeśli docelowy punkt końcowy jest punktem jednokierunkowym, którego kierunek określony przez producenta nie zgadza się z pakietem TOKEN (np. kierunek określony przez producenta to IN, a pakiet TOKEN jest pakietem OUT), pakiet TOKEN jest ignorowany. W przeciwnym razie jest akceptowany i może rozpocząć się transakcja danych. Z kolei punkt końcowy dwukierunkowy akceptuje zarówno pakiety IN, jak i OUT.

Dwa gniazda USB 3.0 Standard-A (po lewej) i dwa gniazda USB 2.0 Standard-A (po prawej) na przednim panelu komputera

Punkty końcowe są grupowane w interfejsy, a każdy interfejs jest powiązany z pojedynczą funkcją urządzenia. Wyjątkiem jest punkt końcowy zero, który służy do konfiguracji urządzenia i nie jest powiązany z żadnym interfejsem. Pojedyncza funkcja urządzenia składająca się z niezależnie sterowanych interfejsów nazywana jest urządzeniem złożonym. Urządzenie złożone ma tylko jeden adres urządzenia, ponieważ host przypisuje adres urządzenia tylko do jednej funkcji.

Gdy urządzenie USB jest po raz pierwszy podłączone do hosta USB, rozpoczyna się proces wyliczania urządzenia USB. Wyliczanie rozpoczyna się od wysłania sygnału resetu do urządzenia USB. Szybkość sygnalizacji urządzenia USB jest określana podczas sygnalizacji resetu. Po resecie host odczytuje informacje o urządzeniu USB, a urządzeniu przypisywany jest unikalny 7-bitowy adres. Jeśli urządzenie jest obsługiwane przez hosta, sterowniki urządzeń niezbędne do komunikacji z urządzeniem są ładowane, a urządzenie jest ustawiane w stan skonfigurowany. Jeśli host USB zostanie ponownie uruchomiony, proces wyliczania jest powtarzany dla wszystkich podłączonych urządzeń.

Kontroler hosta kieruje przepływ ruchu do urządzeń, więc żadne urządzenie USB nie może przesyłać żadnych danych na magistrali bez wyraźnego żądania ze strony kontrolera hosta. W USB 2.0 kontroler hostaankiety magistrali dla ruchu, zazwyczaj w trybie okrężnym Przepustowość każdego portu USB jest określana przez niższą prędkość portu USB lub podłączonego do niego urządzenia USB.

Koncentratory USB 2.0 o wysokiej prędkości zawierają urządzenia zwane translatorami transakcji, które konwertują między magistralami USB 2.0 o wysokiej prędkości a magistralami pełnej i niskiej prędkości. Może być jeden translator na koncentrator lub na port.

Ponieważ w każdym hoście USB 3.0 znajdują się dwa oddzielne kontrolery, urządzenia USB 3.0 nadają i odbierają z szybkością sygnalizacji USB 3.0 niezależnie od urządzeń USB 2.0 lub starszych podłączonych do tego hosta. Szybkości sygnalizacji dla starszych urządzeń są ustawiane w tradycyjny sposób.

[edytuj źródło]

Funkcjonalność urządzenia USB jest określana przez kod klasy wysyłany do hosta USB. Pozwala to hostowi na ładowanie modułów oprogramowania dla urządzenia oraz obsługę nowych urządzeń różnych producentów.

Klasy urządzeń obejmują:[70]

[edytuj kod źródłowy]

Zobacz też: Klasa urządzeń pamięci masowej USB, Obudowa dysku oraz Zewnętrzny dysk twardy

Pamięć flash, typowe urządzenie pamięci masowej USB

Pamięć M.2 (2242) dysk półprzewodnikowy (SSD) podłączony do adaptera USB 3.0 podłączonego do komputera

The Klasa urządzenia pamięci masowej USB (MSC lub UMS) standaryzuje połączenia z urządzeniami pamięci masowej. Początkowo przeznaczona dla napędów magnetycznych i optycznych, została rozszerzona o obsługę pamięci flash i czytników kart SD. Możliwość uruchomienia zablokowanego do zapisu Karta SD z adapterem USB jest szczególnie korzystne dla zachowania integralności i nieuszkodzonego, nieskazitelnego stanu nośnika startowego.

Choć większość komputerów osobistych od początku 2005 roku może uruchamiać się z pamięci masowej USB, USB nie jest przeznaczone jako główna magistrala dla wewnętrznej pamięci komputera. Jednak USB ma zaletę umożliwiającą gorące podłączanie, co czyni go przydatnym dla peryferiów mobilnych, w tym różnych rodzajów napędów.

Wielu producentów oferuje zewnętrzne przenośne dyski twarde USB, lub puste obudowy na napędy dyskowe. Oferują one wydajność porównywalną z wewnętrznymi napędami, ograniczoną liczbą i typami podłączonych urządzeń USB oraz górnym limitem interfejsu USB. Inne konkurencyjne standardy łączności zewnętrznych napędów obejmują eSATA, ExpressCard, FireWire (IEEE 1394), a ostatnio Thunderbolt.

Innym zastosowaniem urządzeń pamięci masowej USB jest przenośne uruchamianie aplikacji (takich jak przeglądarki internetowe i klienci VoIP) bez konieczności instalowania ich na komputerze hosta.[74][75]

[edytuj kod źródłowy]

Zobacz także: Protokół przesyłania obrazów

Protokół przesyłania multimediów (MTP) został zaprojektowany przez Microsoft w celu zapewnienia dostępu wyższego poziomu do systemu plików urządzenia niż w przypadku pamięci masowej USB, na poziomie plików, a nie bloków dyskowych. Posiada również opcjonalne funkcje DRM. MTP został zaprojektowany do użytku z przenośnymi odtwarzaczami multimedialnymi, ale od tego czasu został przyjęty jako podstawowy protokół dostępu do pamięci w systemie operacyjnym Androidod wersji 4.1 Jelly Bean, a także Windows Phone 8 (urządzenia z Windows Phone 7 korzystały z protokołu Zune – ewolucji MTP). Głównym powodem jest to, że MTP nie wymaga wyłącznego dostępu do urządzenia pamięci masowej, w przeciwieństwie do UMS, co eliminuje potencjalne problemy, gdy program na Androida żąda dostępu do pamięci podczas podłączenia do komputera. Główną wadą jest to, że MTP nie jest tak dobrze obsługiwane poza systemami Windows.

[edytuj kod źródłowy]

Główny artykuł: Klasa urządzeń interfejsu człowiek-komputer USB

Mysz lub klawiatura USB mogą być zwykle używane ze starszymi komputerami wyposażonymi w porty PS/2 za pomocą małego adaptera USB na PS/2. W przypadku myszy i klawiatur obsługujących dwa protokoły, pasywny adapter, który nie zawiera układy logiczne może być użyty: sprzęt USB w klawiaturze lub myszy jest zaprojektowany, aby wykryć, czy jest podłączony do portu USB czy PS/2, i komunikować się przy użyciu odpowiedniego protokołu.[potrzebne źródło] Istnieją również aktywne konwertery, które podłączają klawiatury i myszy USB (zwykle po jednym z każdego) do portów PS/2.[76]

[edytuj kod źródłowy]

Aktualizacja oprogramowania sprzętowego urządzenia (DFU) to ogólny mechanizm aktualizacji oprogramowania sprzętowego urządzeń USB z ulepszonymi wersjami dostarczanymi przez ich producentów, oferującymi (na przykład) sposób na wdrażanie poprawek błędów oprogramowania układowego. Podczas operacji aktualizacji oprogramowania układowego urządzenia USB zmieniają swój tryb pracy, stając się efektywnie PROMprogramista. Każda klasa urządzenia USB może zaimplementować tę funkcję, postępując zgodnie z oficjalnymi specyfikacjami DFU. Umożliwia to korzystanie z narzędzi hosta zgodnych z DFU do aktualizacji urządzenia.[73][77][78]

DFU jest czasami używany jako protokół programowania pamięci flash w mikrokontrolerach z wbudowaną funkcjonalnością bootloadera USB. [79]

[edytuj kod źródłowy]

Grupa Robocza ds. Urządzeń USB opracowała specyfikacje dotyczące strumieniowania audio, a dla zastosowań związanych z klasą audio, takich jak mikrofony, głośniki, zestawy słuchawkowe, telefony, instrumenty muzyczne itp., opracowano i wdrożono szczegółowe standardy. Grupa robocza opublikowała trzy wersje specyfikacji urządzeń audio:[80][81] USB Audio 1.0, 2.0 i 3.0, określane jako „UAC”[82] lub „ADC”.[83]

UAC 3.0 wprowadza przede wszystkim ulepszenia dla urządzeń przenośnych, takie jak zmniejszone zużycie energii poprzez przesyłanie danych w pakietach i częstsze pozostawanie w trybie niskiego poboru mocy, a także domeny zasilania dla różnych komponentów urządzenia, umożliwiające ich wyłączanie, gdy nie są używane.[84]

UAC 2.0 wprowadził obsługę USB High Speed (oprócz Full Speed), umożliwiając większą przepustowość dla interfejsów wielokanałowych, wyższe częstotliwości próbkowania,[85] niższe opóźnienie inherentne,[86][82] oraz 8-krotną poprawę rozdzielczości czasowej w trybach synchronicznym i adaptacyjnym.[82] UAC2 wprowadził również koncepcję domen zegarowych, która dostarcza hostowi informacji o tym, które terminale wejściowe i wyjściowe czerpią swoje zegary z tego samego źródła, a także ulepszoną obsługę kodowań audio, takich jakDSD, efekty dźwiękowe, grupowanie kanałów, sterowanie użytkownika i opisy urządzeń.[82][87]

Urządzenia UAC 1.0 są nadal powszechne ze względu na ich wieloplatformową kompatybilność bez sterowników,[85] a także częściowo z powoduMicrosoftnie zaimplementował UAC 2.0 przez ponad dekadę po jego publikacji, dodając w końcu wsparcie wWindows 10poprzez aktualizację Creators Update z 20 marca 2017 r.[88][89][87] UAC 2.0 jest również obsługiwany przezmacOS, iOS, oraz Linux,[82] jednakże Android implementuje tylko podzbiór specyfikacji UAC 1.0.[90]

USB zapewnia trzy typy synchronizacji izochronicznej (o stałej przepustowości),[91] z których wszystkie są używane przez urządzenia audio:[92]

Chociaż specyfikacja USB pierwotnie opisywała tryb asynchroniczny jako używany w „tanich głośnikach”, a tryb adaptacyjny w „wysokiej klasy głośnikach cyfrowych”,[96] w środowiskuhi-fiświecie, gdzie tryb asynchroniczny jest reklamowany jako funkcja, a tryby adaptacyjne/synchroniczne mają złą reputację.[97][98][90] W rzeczywistości wszystkie typy mogą być wysokiej lub niskiej jakości, w zależności od jakości ich inżynierii i zastosowania.[94][82][99] Asynchroniczny ma zaletę bycia niezależnym od zegara komputera, ale wadę wymaganiakonwersji częstotliwości próbkowania podczas łączenia wielu źródeł.

[edytuj kod źródłowy]

Artykuł główny: USB hardware § Złącza

Złącza określone przez komitet USB wspierają wiele podstawowych celów USB i odzwierciedlają wnioski wyciągnięte z wielu złączy używanych w przemyśle komputerowym. Złącze żeńskie zamontowane w hoście lub urządzeniu nazywane jest gniazdem, a złącze męskie przymocowane do kabla nazywane jest wtyczką.[40]: 2-5–2-6  Oficjalne dokumenty specyfikacji USB okresowo definiują również termin męski w odniesieniu do wtyczki oraz żeński w odniesieniu do gniazda.[100]

Wtyczka USB Standard-A, niegdyś najpopularniejszy typ złącza USB, obecnie jeden z wielu starszych typów złączy USB

Projekt ma na celu utrudnienie nieprawidłowego włożenia wtyczki USB do gniazda. Specyfikacja USB wymaga, aby wtyczka kabla i gniazdo były oznaczone, tak aby użytkownik mógł rozpoznać właściwą orientację.[40] Wtyczka USB-C jest jednak odwracalna. Kable USB i małe urządzenia USB są utrzymywane na miejscu przez siłę chwytu z gniazda, bez użycia śrub, klipsów ani pokręteł, jak w przypadku niektórych złączy.

USB Mini-B (po prawej) i jego następca USB Micro-B (po lewej). Były to najczęściej spotykane typy złączy USB w mniejszych i przenośnych urządzeniach aż do powstania USB Type-C.

Różne wtyczki A i B zapobiegają przypadkowemu połączeniu dwóch źródeł zasilania. Jednak część tej ukierunkowanej topologii zostaje utracona wraz z pojawieniem się uniwersalnych połączeń USB (takich jak USB On-The-Go w smartfonach oraz routerach Wi-Fi zasilanych przez USB), które wymagają kabli A-A, B-B, a czasem kabli Y/rozgałęźnych.

W miarę rozwoju specyfikacji USB mnożyły się typy złączy. Oryginalna specyfikacja USB szczegółowo opisywała wtyki i gniazda standard-A oraz standard-B. Złącza różniły się od siebie, aby uniemożliwić użytkownikom łączenie ze sobą dwóch gniazd komputerowych. Piny danych w standardowych wtykach są zagłębione w porównaniu do pinów zasilania, co pozwala urządzeniu na włączenie zasilania przed nawiązaniem połączenia danych. Niektóre urządzenia działają w różnych trybach w zależności od tego, czy połączenie danych zostało nawiązane. Stacje dokujące ładujące dostarczają zasilanie i nie zawierają urządzenia hosta ani pinów danych, umożliwiając każdemu kompatybilnemu urządzeniu USB ładowanie lub działanie za pomocą standardowego kabla USB. Kable ładujące zapewniają połączenia zasilania, ale nie danych. W kablu przeznaczonym wyłącznie do ładowania przewody danych są zwarte na końcu urządzenia; w przeciwnym razie urządzenie może odrzucić ładowarkę jako nieodpowiednią.

[edytuj kod źródłowy]

Artykuł główny:Sprzęt USB § Okablowanie

Różnorodne kable USB dostępne w sprzedaży w Hongkong

Standard USB 1.1 określa, że standardowy kabel może mieć maksymalną długość 5 metrów (16 stóp 5 cali) dla urządzeń pracujących z pełną prędkością (12 Mbit/s) oraz maksymalną długość 3 metrów (9 stóp 10 cali) dla urządzeń pracujących z niską prędkością (1,5 Mbit/s).[101][102][103]

USB 2.0 przewiduje maksymalną długość kabla wynoszącą 5 metrów (16 stóp 5 cali) dla urządzeń pracujących z dużą prędkością (480 Mbit/s).[103]

Standard USB 3.0 nie określa bezpośrednio maksymalnej długości kabla, wymagając jedynie, aby wszystkie kable spełniały specyfikację elektryczną: dla okablowania miedzianego z AWG 26 przewodów, maksymalna praktyczna długość wynosi 3 metry (9 stóp 10 cali).[104]

[edytuj źródło]

Kable mostkowe USB, czyli kable do przesyłania danych, są dostępne na rynku i umożliwiają bezpośrednie połączenie między komputerami PC. Kabel mostkowy to specjalny kabel z układem scalonym i aktywną elektroniką umieszczoną w środku kabla. Układ scalony w środku kabla działa jako urządzenie peryferyjne dla obu komputerów i umożliwia komunikację równorzędną między nimi. Kable mostkowe USB służą do przesyłania plików między dwoma komputerami za pośrednictwem ich portów USB.

Spopularyzowany przez Microsoft jako Windows Easy Transfer, narzędzie Microsoftu używało specjalnego kabla mostkowego USB do przesyłania osobistych plików i ustawień z komputera z wcześniejszą wersją systemu Windows do komputera z nowszą wersją. W kontekście korzystania z oprogramowania Windows Easy Transfer kabel mostkowy bywa czasami określany jako kabel Easy Transfer.

Wiele kabli mostkowych / do przesyłania danych USB to nadal USB 2.0, ale istnieje również wiele kabli transferowych USB 3.0. Mimo że USB 3.0 jest 10 razy szybsze niż USB 2.0, kable transferowe USB 3.0 są tylko 2 do 3 razy szybsze ze względu na swoją konstrukcję [wymagane wyjaśnienie].

Specyfikacja USB 3.0 wprowadziła kabel krzyżowy A-A bez zasilania do łączenia dwóch komputerów PC. Nie są one przeznaczone do przesyłania danych, ale do celów diagnostycznych.

[Edytuj kod źródłowy]

Kable mostkowe USB straciły na znaczeniu wraz z wprowadzeniem funkcji urządzeń dwufunkcyjnych w specyfikacji USB 3.1. Zgodnie z najnowszymi specyfikacjami, USB obsługuje większość scenariuszy bezpośredniego łączenia systemów za pomocą kabla Type-C. Aby ta funkcja działała, połączone systemy muszą jednak obsługiwać przełączanie ról. Funkcjonalność dwufunkcyjna wymaga obecności dwóch kontrolerów w systemie, a także kontrolera ról. Choć można się tego spodziewać w platformach mobilnych, takich jak tablety czy telefony, komputery stacjonarne i laptopy często nie obsługują trybu dwufunkcyjnego.[105]

[edytuj kod źródłowy]

Główny artykuł:USB hardware § Zasilanie

Górne złącza USB dostarczają zasilanie o nominalnym napięciu 5 V DC przez pin V_BUS do urządzeń podrzędnych USB.

[edytuj kod źródłowy]

Ta sekcja opisuje model dystrybucji mocy USB, który istniał przed Power-Delivery (USB-PD). W urządzeniach, które nie korzystają z PD, USB zapewnia do 4,5 W przez złącza Type-A i Type-B oraz do 15 W przez USB-C. Całe zasilanie USB sprzed PD jest dostarczane przy napięciu 5 V.

W przypadku hosta dostarczającego zasilanie do urządzeń, USB posiada koncepcję jednostki obciążenia. Każde urządzenie może pobierać moc jednej jednostki, a urządzenia mogą żądać większej mocy w tych dyskretnych krokach. Host nie jest zobowiązany do zapewnienia żądanej mocy, a urządzenie nie może pobierać więcej mocy niż uzgodniono.

Urządzenia pobierające nie więcej niż jedną jednostkę obciążenia nazywane są urządzeniami niskiej mocy. Wszystkie urządzenia muszą działać jako urządzenia niskiej mocy na początku, gdy są nieskonfigurowane. Dla urządzeń USB do USB 2.0 jednostka obciążenia wynosi 100 mA (lub 500 mW), natomiast USB 3.0 definiuje jednostkę obciążenia jako 150 mA (750 mW). W pełni funkcjonalne USB-C może obsługiwać urządzenia niskiej mocy z jednostką obciążenia 250 mA (lub 1250 mW).

Urządzenia pobierające więcej niż jedną jednostkę to urządzenia o dużej mocy (takie jak typowe 2,5-calowe dyski twarde). USB do wersji 2.0 umożliwia hostowi lub koncentratorowi dostarczenie do 2,5 W na każde urządzenie, w pięciu dyskretnych krokach po 100 mA, natomiast urządzenia SuperSpeed (USB 3.x) pozwalają hostowi lub koncentratorowi na dostarczenie do 4,5 W w sześciu krokach po 150 mA. USB-C umożliwia pracę dwutorową USB 3.x z większym obciążeniem jednostkowym (250 mA; do 7,5 W).[106] USB-C umożliwia również zastosowanie prądu typu C jako zamiennika dla USB BC, sygnalizując dostępność zasilania w prosty sposób, bez konieczności nawiązywania połączenia danych.[107]

Aby rozpoznać tryb ładowania baterii, dedykowany port ładowania umieszcza rezystancję nieprzekraczającą 200 Ω na zaciskach D+ i D−. Zwarte lub prawie zwarte linie danych z rezystancją mniejszą niż 200 Ω na zaciskach D+ i D− oznaczają dedykowany port ładowania (DCP) z nieokreślonymi szybkościami ładowania.[108][109]

Oprócz standardowego USB istnieje zastrzeżony system wysokiej mocy znany jako PoweredUSB, opracowany w latach 90. XX wieku, używany głównie w terminalach punktów sprzedaży, takich jak kasy fiskalne.

[edytuj kod źródłowy]

Artykuł główny: USB communications § Sygnalizacja (USB PHY)

Sygnały USB są przesyłane za pomocą sygnalizacja różnicowa na skrętka przewody danych z 90 Ω ± 15% impedancja charakterystyczna.[110] Specyfikacje USB 2.0 i wcześniejsze definiują pojedynczą parę w półdupleks (HDx). Specyfikacje USB 3.0 i nowsze definiują jedną dedykowaną parę dla kompatybilności z USB 2.0 oraz dwie lub cztery pary do przesyłania danych: dwie pary przewodów danych realizujące pełny dupleks (FDx) dla wariantów z pojedynczą ścieżką (×1) wymagają złączy SuperSpeed (SS); cztery pary realizujące pełny dupleks dla wariantów z dwiema ścieżkami (×2) wymagają złączy USB-C.

USB4 Gen 4 wymaga użycia wszystkich czterech par, ale pozwala na asymetryczną konfigurację par.[111] W tym przypadku jedna para przewodów danych jest używana do transmisji w górę, a pozostałe trzy do transmisji w dół lub odwrotnie. USB4 Gen 4 wykorzystuje modulacja amplitudy impulsów na 3 poziomach, zapewniając tryt informacji co bod przesyłane, częstotliwość transmisji 12,8 GHz przekłada się na szybkość transmisji 25,6 GBd[112], a konwersja 11-bitowa na 7-trytową zapewnia teoretyczną maksymalną prędkość transmisji nieco ponad 40,2 Gbit/s.[113]

Połączenie USB zawsze odbywa się pomiędzy końcem **A**, którym może być **host** lub port downstream koncentratora, a końcem **B**, którym może być **urządzenie peryferyjne** lub port upstream koncentratora. Historycznie było to jasne, ponieważ hosty posiadały tylko porty typu A, a urządzenia peryferyjne tylko porty typu B, a każdy kompatybilny kabel miał jedną wtyczkę typu A i jedną wtyczkę typu B. USB-C (Type-C) to pojedynczy złącze, które zastępuje wszystkie starsze złącza typu A i B, dlatego gdy obie strony są wyposażone w porty USB typu C, negocjują one, która strona jest **hostem**, a która **urządzeniem**.

[edytuj kod źródłowy]

Główny artykuł: USB (Komunikacja) § Warstwa protokołu

Podczas komunikacji USB dane są przesyłane za pomocą pakiety. Początkowo wszystkie pakiety są wysyłane z hosta przez koncentrator główny, a ewentualnie przez kolejne koncentratory, do urządzeń. Niektóre z tych pakietów nakazują urządzeniu wysłanie w odpowiedzi kilku pakietów.

[Edytuj kod źródłowy]

Główny artykuł: USB (Komunikacja) § Transakcja

Podstawowe transakcje USB to:

[edytuj kod źródłowy]

Logo Wireless USB

[edytuj kod źródłowy]

USB Implementers Forum wprowadziło standard komunikacji bezprzewodowej Media Agnostic USB (MA-USB) v.1.0 oparty na protokole USB 29 lipca 2015 r.Wireless USB jest technologią zastępującą kable i wykorzystujeultraszerokopasmowy technologia bezprzewodowa dla szybkości transmisji danych do 480 Mbit/s.[114]

USB-IF wykorzystało specyfikację WiGig Serial Extension v1.2 jako początkową podstawę dla specyfikacji MA-USB, która jest zgodna z SuperSpeed USB (3.0 i 3.1) oraz Hi-Speed USB (USB 2.0). Urządzenia korzystające z MA-USB będą oznaczone jako „Powered by MA-USB”, pod warunkiem że produkt przejdzie program certyfikacji.[115]

[edytuj kod źródłowy]

Główny artykuł: InterChip USB

InterChip USB to wariant chip-to-chip, który eliminuje konwencjonalne transceivery stosowane w standardowym USB. HSICwarstwa fizyczna zużywa około 50% mniej energii i 75% mniej płytki powierzchni w porównaniu do USB 2.0.[116] Jest to alternatywny standard dla SPI i I2C.

[edytuj kod źródłowy]

Główny artykuł: USB-C

USB-C (oficjalnie USB Type-C) to standard definiujący nowe złącze oraz kilka nowych funkcji połączeniowych. Wśród nich obsługuje Tryb Alternatywny, który umożliwia przesyłanie innych protokołów za pomocą złącza i kabla USB-C. Jest to powszechnie używane do obsługi DisplayPort lub HDMIprotokołów, co umożliwia podłączenie wyświetlacza, takiego jak monitor komputerowy lub telewizor, przez USB-C.

Wszystkie inne złącza nie są zdolne do pracy dwutorowej (Gen 1×2 i Gen 2×2) w USB 3.2, ale mogą być używane do pracy jednotorowej (Gen 1×1 i Gen 2×1).[117]

[edytuj kod źródłowy]

Główny artykuł: DisplayLink

DisplayLink to technologia, która umożliwia podłączenie wielu monitorów do komputera przez USB. Została wprowadzona około 2006 roku, a przed pojawieniem się trybu alternatywnego przez USB-C była jedynym sposobem podłączania monitorów przez USB. Jest to technologia zastrzeżona, niestandaryzowana przez USB Implementers Forum i zazwyczaj wymaga osobnego sterownik urządzenia na komputerze.

[edytuj kod źródłowy]

[edytuj źródło]

Początkowo USB było uważane za uzupełnienie FireWire (IEEE 1394) technologia, która została zaprojektowana jako szybka magistrala szeregowa o wysokiej przepustowości, efektywnie łącząca urządzenia peryferyjne, takie jak dyski twarde, interfejsy audio i sprzęt wideo. W początkowej konstrukcji USB działało z dużo niższą szybkością transmisji danych i używało mniej zaawansowanego sprzętu. Było odpowiednie dla małych urządzeń peryferyjnych, takich jak klawiatury i urządzenia wskazujące.

Najważniejsze różnice techniczne między FireWire a USB obejmują:

Te i inne różnice odzwierciedlają odmienne cele projektowe obu magistral: USB zaprojektowano z myślą o prostocie i niskim koszcie, podczas gdy FireWire stworzono z myślą o wysokiej wydajności, szczególnie w zastosowaniach wrażliwych na czas, takich jak audio i wideo. Mimo podobnej teoretycznej maksymalnej szybkości sygnalizacji, FireWire 400 jest szybszy od USB 2.0 o wysokiej przepustowości w rzeczywistym użytkowaniu,[118] zwłaszcza w zastosowaniach wymagających dużej przepustowości, takich jak zewnętrzne dyski twarde.[119][120][121][122] Nowszy standard FireWire 800 jest dwukrotnie szybszy od FireWire 400 i szybszy od USB 2.0 o wysokiej przepustowości zarówno teoretycznie, jak i praktycznie.[123] Jednak przewaga szybkości FireWire opiera się na technikach niskiego poziomu, takich jakbezpośredni dostęp do pamięci (DMA), co z kolei stworzyło możliwości dla exploitów bezpieczeństwa, takich jak Atak DMA.

Zastosowany chipset i sterowniki do implementacji USB i FireWire mają kluczowy wpływ na to, jaka część przepustowości określonej w specyfikacji jest osiągana w rzeczywistych warunkach, a także na kompatybilność z urządzeniami peryferyjnymi.[124]

[edytuj źródło]

Standardy IEEE 802.3af, 802.3at i 802.3bt Power over Ethernet (PoE) określają bardziej rozbudowane schematy negocjacji zasilania niż zasilane USB. Działają one przy napięciu 48 V DC i może dostarczać więcej mocy (do 12,95 W dla 802.3af, 25,5 W dla 802.3at, znanego również jako PoE+, 71 W dla 802.3bt, znanego również jako 4PPoE) przez kabel o długości do 100 metrów w porównaniu do USB 2.0, który zapewnia 2,5 W przy maksymalnej długości kabla 5 metrów. To sprawiło, że PoE stało się popularne dla Voice over IPtelefony,kamery bezpieczeństwa, bezprzewodowe punkty dostępowei inne urządzenia sieciowe w budynkach. Jednakże USB jest tańsze niż PoE, pod warunkiem że odległość jest krótka, a zapotrzebowanie na moc niskie.

Ethernetnormy wymagają izolacji elektrycznej między urządzeniem sieciowym (komputerem, telefonem itp.) a kablem sieciowym do 1500 V AC lub 2250 V DC przez 60 sekund.[125] USB nie ma takiego wymogu, ponieważ został zaprojektowany dla urządzeń peryferyjnych ściśle związanych z komputerem hosta, a w rzeczywistości łączy masę urządzenia peryferyjnego i hosta. Daje to Ethernetowi znaczną przewagę bezpieczeństwa nad USB w przypadku urządzeń peryferyjnych, takich jak modemy kablowe i DSL, podłączonych do zewnętrznego okablowania, które w pewnych warunkach awaryjnych może przyjąć niebezpieczne napięcia.[126][127]

[edytuj kod źródłowy]

Definicja klasy urządzeń USB dla urządzeń MIDI przesyła dane interfejsu cyfrowego instrumentów muzycznych (MIDI) dane muzyczne przez USB.[128] Możliwości MIDI są rozszerzone, aby umożliwić do szesnastu jednoczesnych wirtualnych kabli MIDI, z których każdy może przenosić zwykłe szesnaście kanałów i zegary MIDI.

USB jest konkurencyjne dla tanich i fizycznie sąsiadujących urządzeń. Jednak Power over Ethernet oraz MIDI standard wtyczki mają przewagę w urządzeniach wysokiej klasy, które mogą mieć długie kable. USB może powodować pętla masy problemy między urządzeniami, ponieważ łączy odniesienia masy w obu nadajnikach-odbiornikach. Natomiast standard wtyczki MIDI oraz Ethernet mają wbudowaną izolację do 500V lub więcej.

[edytuj kod źródłowy]

The eSATA złącze jest bardziej wytrzymałe SATAzłącze, przeznaczone do podłączania zewnętrznych dysków twardych i dysków SSD. Szybkość transferu eSATA (do 6 Gbit/s) jest podobna do USB 3.0 (do 5 Gbit/s) i USB 3.1 (do 10 Gbit/s). Urządzenie podłączone przez eSATA jest widziane jako zwykłe urządzenie SATA, zapewniając pełną wydajność i pełną kompatybilność związaną z dyskami wewnętrznymi.

eSATA nie dostarcza zasilania do urządzeń zewnętrznych. Jest to coraz większa wada w porównaniu z USB. Mimo że 4,5 W w USB 3.0 jest czasami niewystarczające do zasilania zewnętrznych dysków twardych, technologia się rozwija, a dyski zewnętrzne stopniowo potrzebują mniej energii, co zmniejsza przewagę eSATA.eSATAp (zasilanie przez eSATA, znane również jako ESATA/USB) to złącze wprowadzone w 2009 roku, które dostarcza zasilanie do podłączonych urządzeń za pomocą nowego, wstecznie kompatybilnego złącza. W notebooku eSATAp zwykle dostarcza tylko 5 V do zasilania dysku HDD/SSD 2,5 cala; w stacji roboczej może dodatkowo dostarczać 12 V do zasilania większych urządzeń, w tym dysków HDD/SSD 3,5 cala i napędów optycznych 5,25 cala.

Obsługa eSATAp może być dodana do komputera stacjonarnego w postaci wspornika łączącego zasoby płyty głównej SATA, zasilania i USB.

eSATA, podobnie jak USB, obsługujegorące podłączanie, chociaż może to być ograniczone przez sterowniki systemu operacyjnego i oprogramowanie układowe urządzenia.

[edytuj kod źródłowy]

Główny artykuł: Thunderbolt (interfejs)

Thunderbolt łączy PCI Express i DisplayPort do nowego interfejsu szeregowego danych. Oryginalne implementacje Thunderbolt mają dwa kanały, każdy z prędkością transferu 10 Gbit/s, co daje łączną jednokierunkową przepustowość 20 Gbit/s.[129]

Thunderbolt 2 używa agregacji łączy, aby połączyć dwa kanały 10 Gbit/s w jeden dwukierunkowy kanał 20 Gbit/s.[130]

Thunderbolt 3 i Thunderbolt 4 używa USB-C.[131][132][133] Thunderbolt 3 ma dwa fizyczne dwukierunkowe kanały o przepustowości 20 Gbit/s, połączone w jeden logiczny dwukierunkowy kanał o przepustowości 40 Gbit/s. Kontrolery Thunderbolt 3 mogą zawierać kontroler USB 3.1 Gen 2, aby zapewnić zgodność z urządzeniami USB. Są one również zdolne do zapewnienia trybu alternatywnego DisplayPort oraz DisplayPort przez strukturę USB4, co sprawia, że funkcja portu Thunderbolt 3 jest nadzbiorem funkcji portu USB 3.1 Gen 2.

Tryb alternatywny DisplayPort 2.0: USB4 (wymagający USB-C) wymaga, aby koncentratory obsługiwały DisplayPort 2.0 przez tryb alternatywny USB-C. DisplayPort 2.0 może obsługiwać rozdzielczość 8K przy 60 Hz z kolorem HDR10.[134] DisplayPort 2.0 może wykorzystywać do 80 Gbit/s, co jest dwukrotnością dostępnej przepustowości dla danych USB, ponieważ przesyła wszystkie dane w jednym kierunku (do monitora) i może tym samym używać wszystkich ośmiu przewodów danych jednocześnie.[134]

Po udostępnieniu specyfikacji bez opłat licencyjnych i przeniesieniu opieki nad protokołem Thunderbolt z firmy Intel do USB Implementers Forum, Thunderbolt 3 został skutecznie zaimplementowany w specyfikacji USB4 – przy czym zgodność z Thunderbolt 3 jest opcjonalna, ale zalecana dla produktów USB4.[135]

[Edytuj kod źródłowy]

Artykuł główny: Adapter USB na szeregowy

Różne konwertery protokołów są dostępne konwertery protokołów, które konwertują sygnały danych USB na inne standardy komunikacyjne i odwrotnie.

[edytuj kod źródłowy]

Ze względu na powszechność standardu USB istnieje wiele exploitów wykorzystujących ten standard. Jednym z największych przykładów jest obecnie tzw. USB killer, urządzenie, które uszkadza urządzenia USB poprzez wysyłanie impulsów wysokiego napięcia przez linie danych.

W wersjach Microsoft Windows przed Windows XP, system Windows automatycznie uruchamiał skrypt (jeśli istniał) na niektórych urządzeniach za pomocąAutoRun, z których jednym są urządzenia pamięci masowej USB, które mogą zawierać złośliwe oprogramowanie.[136]