Taarifa muhimu unazopaswa kujua kuhusu USB

Makala hii inahusu kiwango cha basi la kompyuta. Kwa matumizi mengine, tazama USB (disambiguation).

Universal Serial Bus (USB) ni kiwango cha tasnia, kilichotengenezwa na USB Implementers Forum (USB-IF), kwa ajili ya usambazaji wa data dijitali na uwasilishaji wa nishati kati ya aina nyingi za vifaa vya elektroniki. Inabainisha usanifu, hasa halisi nyuso za mawasiliano, na itifaki za mawasiliano kwenda na kutoka kwa wenyeji, kama vile kompyuta za kibinafsi, kwenda na kutoka kwa vifaa vya pembeni, k.m. skrini, kibodi, na vifaa vya kuhifadhi wingi, na kwenda na kutoka kwa vitovu vya kati, ambavyo huongeza idadi ya milango ya mwenyeji.[2]

Ilianzishwa mwaka 1996, USB iliundwa awali ili kusawazisha uunganishaji wa vifaa vya pembeni kwenye kompyuta, ikichukua nafasi ya nyuso mbalimbali za mawasiliano kama vile bandari za mfululizo, bandari za sambamba, bandari za michezo, na Apple Desktop Bus (ADB) bandari.[3] Matoleo ya awali ya USB yakawa ya kawaida kwenye vifaa mbalimbali, kama vile kibodi, panya, kamera, printa, skana, flash drive, simu mahiri, vifaa vya michezo, na betri za nishati.[4] USB tangu wakati huo imebadilika na kuwa kiwango cha kuchukua nafasi ya takriban bandari zote za kawaida kwenye kompyuta, vifaa vya mkononi, vifaa vya pembeni, vifaa vya umeme, na vifaa vingine vidogo vya kielektroniki.

Katika kiwango kipya zaidi, USB-C kiunganishi kinachukua nafasi ya aina nyingi za viunganishi vya nguvu (hadi 240 W), maonyesho (mfano DisplayPort, HDMI), na matumizi mengine mengi, pamoja na viunganishi vyote vya awali vya USB.

Kufikia 2024, USB ina vizazi vinne vya vipimo: USB 1.x, USB 2.0, USB 3.x, na USB4. Kipimo cha USB4 kinaboresha utendaji wa uhamishaji data na uwasilishaji nguvu kwa "usanifu wa njia ya kufungia iliyounganishwa iliyoundwa kuchanganya itifaki nyingi kwenye kiolesura kimoja cha kimwili ili kasi na utendaji wa jumla wa USB4 Fabric uweze kugawanywa kwa nguvu."[2] Hasa, USB4 inasaidia kufungia kwa Thunderbolt 3 itifaki, yaani PCI Express (PCIe, kiolesura cha kupakia/kuhifadhi) na DisplayPort (kiolesura cha onyesho). USB4 pia inaongeza violesura vya kompyuta hadi kompyuta.[2]

Kila kiwango kidogo cha maelezo kinaunga mkono viwango vya mawimbi kutoka 1.5 na 12 Mbit/s nusu-duplex katika USB 1.0/1.1 hadi 80 Gbit/s duplex kamili katika USB4 2.0.[5][6][7][2] USB pia hutoa nishati kwa vifaa vya pembeni; matoleo ya hivi karibuni ya kiwango yanaongeza mipaka ya utoaji wa nishati kwa ajili ya kuchaji betri na vifaa vinavyohitaji hadi wati 240 kama ilivyoelezwa katika Utoaji wa Nishati wa USB (USB-PD) Toleo la V3.1.[8] Kwa miaka mingi, USB(-PD) imekubaliwa kama kiwango cha usambazaji wa nguvu na muundo wa kuchaji kwa vifaa vingi vya mkononi, kama vile simu za mkononi, hivyo kupunguza hitaji la chaja maalum.[9]

[Hariri msimbo chanzo]

USB iliundwa kusawazisha muunganisho wa vifaa vya pembeni kwa kompyuta za kibinafsi, kwa kubadilishana data na kusambaza nishati ya umeme. Kwa kiasi kikubwa imechukua nafasi ya violesura kama vile milango ya mfululizo na milango sambamba na imekuwa ya kawaida kwenye vifaa mbalimbali. Vifaa vya pembeni vinavyounganishwa kupitia USB vinajumuisha kibodi na panya za kompyuta, kamera za video, vichapishi, vifaa vya kucheza media vinavyobebeka, simu za dijiti za mkononi (zinazobebeka), anatoa diski, na adapta za mtandao.

Viunganishi vya USB vimeanza kuchukua nafasi ya aina nyingine za nyaya za kuchaji kwa vifaa vya kubebeka.[10][11][12]

Viingilizi vya viunganishi vya USB vimegawanywa katika aina tatu: viunganishi vingi vya kawaida vya Type-A (juu ya mtoa huduma) na Type-B (chini ya mtoa huduma) vinavyopatikana kwenye wenyeji, vituo vya kati, na vifaa vya pembeni, na Type-C ya kisasa (USB-C) kiunganishi, ambacho kinachukua nafasi ya viunganishi vingi vya kawaida kama kiunganishi pekee kinachotumika kwa USB4.

Viunganishi vya Aina-A na Aina-B vilikuja katika ukubwa wa Standard, Mini, na Micro. Umbizo la kawaida lilikuwa kubwa zaidi na lilitumika hasa kwa kompyuta za mezani na vifaa vikubwa vya pembeni. Viunganishi vya Mini-USB (Mini-A, Mini-B, Mini-AB) vilianzishwa kwa ajili ya vifaa vya mkononi. Hata hivyo, vilibadilishwa haraka na viunganishi vyembamba vya Micro-USB (Micro-A, Micro-B, Micro-AB). Kiunganishi cha Aina-C, kinachojulikana pia kama USB-C, si cha USB pekee, ndicho kiwango cha sasa cha USB, kinahitajika kwa USB4, na kinahitajika na viwango vingine, ikiwemo DisplayPort na Thunderbolt za kisasa. Kinaweza kubadilishwa upande na kinaweza kusaidia utendaji na itifaki mbalimbali, ikiwemo USB; baadhi ni lazima, na nyingi ni za hiari, kutegemea aina ya vifaa: kifaa mwenyeji, kifaa cha pembeni, au kitovu.[13][14]

Vipimo vya USB hutoa upatanifu wa nyuma, kwa kawaida husababisha kupungua kwa viwango vya mawimbi, nguvu ya juu inayotolewa, na uwezo mwingine. Vipimo vya USB 1.1 vinachukua nafasi ya USB 1.0. Vipimo vya USB 2.0 vina upatanifu wa nyuma na USB 1.0/1.1. Vipimo vya USB 3.2 vinachukua nafasi ya USB 3.1 (na USB 3.0) huku vikijumuisha vipimo vya USB 2.0. USB4 "inachukua nafasi kikamilifu" USB 3.2 huku ikihifadhi basi ya USB 2.0 inayofanya kazi sambamba.[5][6][7][2]

Vipimo vya USB 3.0 vilifafanua usanifu mpya na itifaki mpya iliyoitwa SuperSpeed (pia inajulikana kama SuperSpeed USB, inayouzwa kama SS), ambayo ilijumuisha njia mpya ya mfumo mpya wa usimbaji ishara (alama za 8b/10b, 5 Gbit/s; baadaye pia ikajulikana kama Gen 1) ikitoa uhamishaji data wa njia mbili kamili ambao kimwili ulihitaji nyaya na pini tano za ziada, huku ikihifadhi usanifu na itifaki za USB 2.0 na hivyo kuweka pini/nyaya nne za awali kwa ajili ya utangamano wa nyuma wa USB 2.0 na kusababisha jumla ya nyaya 9 (zenye pini 9 au 10 kwenye viunganishi; pini ya ID haijaunganishwa).

Vipimo vya USB 3.1 vilianzisha Mfumo wa SuperSpeed Ulioimarishwa – huku vikihifadhi usanifu na itifaki ya SuperSpeed (SuperSpeed USB) – pamoja na usanifu na itifaki ya ziada ya SuperSpeedPlus (inayojulikana pia kama SuperSpeedPlus USB) ikiongeza mfumo mpya wa usimbaji (alama za 128b/132b, 10 Gbit/s; pia inajulikana kama Gen 2); kwa muda fulani iliuzwa kwa jina la SuperSpeed+ (SS+).

Vipimo vya USB 3.2[15] viliongeza njia ya pili kwenye Mfumo wa SuperSpeed ulioimarishwa pamoja na maboresho mengine ili sehemu ya mfumo wa SuperSpeedPlus USB itekeleze njia za uendeshaji za Gen 1×2, Gen 2×1, na Gen 2×2. Hata hivyo, sehemu ya SuperSpeed USB ya mfumo bado inatekeleza njia ya uendeshaji ya njia moja ya Gen 1×1. Kwa hivyo, uendeshaji wa njia mbili, yaani USB 3.2 Gen 1×2 (10 Gbit/s) na Gen 2×2 (20 Gbit/s), unawezekana tu kwa kutumia USB-C yenye Vipengele Kamili. Kufikia mwaka wa 2023, zimetekelezwa kwa nadra; Intel, hata hivyo, ilianza kuzijumuisha katika mifano yake ya kizazi cha 11 cha vichakataji vya SoC, lakini Apple haikuzitoa kamwe. Kwa upande mwingine, USB 3.2 Gen 1(×1) (5 Gbit/s) na Gen 2(×1) (10 Gbit/s) zimekuwa za kawaida kwa miaka kadhaa.

[hariri msimbo chanzo]

Makala kuu: USB hardware § Viunganishi

Kila muunganisho wa USB unafanywa kwa kutumia viunganishi viwili: kituo cha kupokea na plagi. Picha zinaonyesha vituo vya kupokea pekee:

[Hariri msimbo chanzo]

Basi la Universal Serial lilitengenezwa kurahisisha na kuboresha kiolesura kati ya kompyuta za kibinafsi na vifaa vya pembeni, kama vile simu za mkononi, vifaa vya kompyuta, na vichunguzi, ikilinganishwa na kiwango cha awali au violesura vya wamiliki vya dharura.[17]

Kwa mtazamo wa mtumiaji wa kompyuta, kiolesura cha USB huboresha urahisi wa matumizi kwa njia kadhaa:

Kiwango cha USB pia kinatoa faida nyingi kwa watengenezaji wa vifaa na wasanidi programu, hasa katika urahisi wa utekelezaji:

[Hariri msimbo chanzo]

Kama ilivyo kwa viwango vyote, USB ina mapungufu kadhaa katika muundo wake:

Kwa msanidi wa bidhaa, kutumia USB kunahitaji utekelezaji wa itifaki tata na kunamaanisha kidhibiti "chenye akili" katika kifaa cha pembeni. Waanzilishi wa vifaa vya USB vinavyokusudiwa kuuzwa kwa umma kwa ujumla wanapaswa kupata kitambulisho cha USB, ambacho kinahitaji walipe ada kwa USB Implementers Forum (USB-IF). Watengenezaji wa bidhaa zinazotumia maelezo ya USB lazima watie saini makubaliano na USB-IF. Matumizi ya nembo za USB kwenye bidhaa yanahitaji ada za kila mwaka na uanachama katika shirika.[17]

[Hariri msimbo chanzo]

Nembo ya msingi ya USB yenye uma tatu

Kundi la kampuni saba lilianza maendeleo ya USB mwaka 1995:[21] Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, na Nortel. Lengo lilikuwa kurahisisha kimsingi uunganishaji wa vifaa vya nje kwenye Kompyuta kwa kubadilisha wingi wa viunganishi nyuma ya Kompyuta, kushughulikia matatizo ya matumizi ya violesura vilivyopo, na kurahisisha usanidi wa programu ya vifaa vyote vilivyounganishwa kwenye USB, pamoja na kuruhusu viwango vya juu vya uhamishaji data kwa vifaa vya nje nachomeka na cheza vipengele.[22] Dhana za mwaka 1979 zaAtari SIO basi la mfululizo, la Kompyuta za Atari 8-bit, na mwaka 1980IEEE-488 iliyotokana naBasi la Commodore, na Hewlett Packard'sHP-IL basi lilianzisha mbinu hii.[23][24] Muungano ulioongozwa na Apple, na kujumuisha Sony, Panasonic (Matsushita), LG, Toshiba, Hitachi, Cannon, Philips Electronics, Compaq, Thomson na Texas Instruments, uliendeleza dhana hiyo zaidi, kuanzia 1986, kamaIEEE 1394 firewire standard and patent pool.[25] Joseph C. Decuir, awali kutoka Atari, kisha Commodore, na mbunifu wa basi ya kawaida ya Atari SIO, angefanya kazi kwenye mradi wa USB, kwa Microsoft, akipata moja ya patente zinazohusiana za Marekani.[26] Ajay Bhatt na timu yake[a] ilifanya kazi kwenye kiwango katika Intel;[28][29] ya kwanza mizunguko iliyounganishwa vifaa vinavyounga mkono USB vilizalishwa na Intel mwaka 1995.[30]

[编辑源代码]

Nembo ya USB ya Kasi ya Msingi

Iliyotolewa Januari 1996, USB 1.0 ilibainisha viwango vya ishara vya 1.5 Mbit/s (Upana wa Mawimbi wa Chini au Kasi ya Chini) na 12 Mbit/s (Kasi Kamili).[31] Haikuruhusu nyaya za upanuzi, kutokana na mapungufu ya muda na nguvu. Vifaa vichache vya USB vilifika sokoni hadi USB 1.1 ilipotolewa Agosti 1998. USB 1.1 ilikuwa marekebisho ya kwanza yaliyokubaliwa kwa wingi na yaliyosababisha kile Microsoft kilichokiita "PC isiyo na Urithi".[32][33][34]

Hakuna USB 1.0 wala 1.1 iliyobainisha muundo wowote wa kiunganishi kidogo kuliko aina ya kawaida A au aina B. Ingawa miundo mingi ya kiunganishi cha aina B iliyopunguzwa ukubwa ilionekana kwenye vifaa vingi vya pembeni, kufuata kiwango cha USB 1.x kulizuiliwa kwa kuchukulia vifaa vya pembeni vilivyokuwa na viunganishi vidogo kana kwamba vina muunganisho wa kamba (yaani: hakuna plagi au tundu kwenye mwisho wa kifaa cha pembeni). Hakukuwa na kiunganishi kinachojulikana cha aina A kidogo hadi USB 2.0 (marekebisho 1.01) kilipoanzisha moja.

[Hariri msimbo chanzo]

Nembo ya Hi-Speed USB

USB 2.0 ilitolewa Aprili 2000, ikiongeza kasi ya juu zaidi ya mawimbi ya 480 Mbit/s (kiwango cha juu cha nadharia cha upitishaji data 53 MByte/s[35]) kinachoitwa High Speed au High Bandwidth, pamoja na kasi ya mawimbi ya USB 1.x Full Speed ya 12 Mbit/s (kiwango cha juu cha nadharia cha upitishaji data 1.2 MByte/s).[36]

Marekebisho ya vipimo vya USB yamefanywa kupitianotisi za mabadiliko ya uhandisi (ECNs). Muhimu zaidi kati ya ECN hizi zimejumuishwa katika kifurushi cha vipimo vya USB 2.0 kinachopatikana kwenye USB.org:[37]

[Hariri msimbo chanzo]

Makala kuu: USB 3.0

Nembo ya SuperSpeed USB iliyopitwa na wakati

Vipimo vya USB 3.0 vilitolewa tarehe 12 Novemba 2008, na usimamizi wake ukihamishwa kutoka Kikundi cha Waendelezaji cha USB 3.0 hadi Jukwaa la Watekelezaji la USB (USB-IF) na kutangazwa tarehe 17 Novemba 2008 katika Mkutano wa Waendelezaji wa SuperSpeed USB.[39]

USB 3.0 inaongeza usanifu mpya na itifaki inayoitwa SuperSpeed, pamoja na inayorudi nyuma plagi, vifaa vya kupokelea, na nyaya. Plagi na vifaa vya kupokelea vya SuperSpeed vinatambuliwa kwa nembo maalum na viingilio vya rangi ya bluu kwenye vifaa vya kupokelea vya umbizo la kawaida.

Usanifu wa SuperSpeed hutoa hali ya uendeshaji kwa kasi ya 5.0 Gbit/s, pamoja na hali tatu zilizopo za uendeshaji. Ufanisi wake unategemea mambo kadhaa ikiwemo usimbaji wa alama halisi na gharama za juu za kiungo. Kwa kasi ya mawimbi ya 5 Gbit/s kwa kutumia usimbaji 8b/10b, kila baiti inahitaji biti 10 kusambazwa, hivyo kasi ghafi ya upitishaji ni 500 MB/s. Wakati udhibiti wa mtiririko, ufungaji wa pakiti na mzigo wa itifaki unazingatiwa, ni halisi kwa takriban theluthi mbili ya kasi ghafi ya upitishaji, au 330 MB/s kusambaza kwa programu.[40]: 4–19  Usanifu wa SuperSpeed ni njia mbili kamili; matoleo yote ya awali, USB 1.0-2.0, yote ni njia moja, yanayosimamiwa na mtoa huduma.[41]

Vifaa vya nguvu ya chini na nguvu ya juu vinaendelea kufanya kazi kwa kiwango hiki, lakini vifaa vinavyotumia SuperSpeed vinaweza kutoa mkondo ulioongezeka wa kati ya 150 mA na 900 mA, kwa hatua tofauti za 150 mA.[40]: 9–9 

USB 3.0 pia ilianzisha Itifaki ya SCSI Iliyounganishwa ya USB (UASP), ambayo kwa ujumla hutoa kasi ya uhamishaji haraka kuliko itifaki ya BOT (Bulk-Only-Transfer).

USB 3.1,[5] iliyotolewa Julai 2013 ina aina mbili. Ya kwanza inahifadhi usanifu na itifaki ya SuperSpeed ya USB 3.0 na hali yake ya uendeshaji inaitwa jina jipya la USB 3.1 Gen 1,[42] [43][44] na toleo la pili linaleta usanifu na itifaki mpya kabisa ya SuperSpeedPlus yenye hali ya pili ya uendeshaji inayoitwa USB 3.1 Gen 2 (inayouzwa kama SuperSpeed+ USB). SuperSpeed+ inaongeza kasi ya juu ya mawimbi mara mbili hadi 10 Gbit/s (baadaye iliuzwa kama SuperSpeed USB 10 Gbps na vipimo vya USB 3.2), huku ikipunguza mzigo wa usimbaji wa mstari hadi asilimia 3 tu kwa kubadilisha.mbinu ya usimbaji hadi 128b/132b.[42][45]

USB 3.2, iliyotolewa Septemba 2017,[15] inahifadhi usanifu na itifaki zilizopo za USB 3.1 SuperSpeed na SuperSpeedPlus pamoja na njia zao za uendeshaji, lakini inaanzisha njia mbili za ziada za SuperSpeedPlus (USB 3.2 Gen 1×2 na USB 3.2 Gen 2×2) na mpya USB-C Fabric yenye viwango vya mawimbi vya 10 na 20 Gbit/s (viwango vya data ghafi vya 1212 na 2424 MB/s). Ongezeko la upana wa mawimbi linatokana na uendeshaji wa njia mbili juu ya nyaya zilizopo ambazo awali zilikusudiwa kwa uwezo wa flip-flop wa kiunganishi cha USB-C.[46]

[hariri chanzo]

Kuanzia na maelezo ya USB 3.2, USB-IF ilianzisha mpango mpya wa majina.[47] Ili kusaidia makampuni katika uwekaji chapa wa njia tofauti za uendeshaji, USB-IF ilipendekeza kuweka chapa kwa uwezo wa 5, 10, na 20 Gbit/s kama SuperSpeed USB 5Gbps, SuperSpeed USB 10 Gbps, na SuperSpeed USB 20 Gbps, mtawalia.[48]

Mnamo 2023, zilibadilishwa tena,[49] na kuondoa "SuperSpeed", na kubadilishwa na USB 5Gbps, USB 10Gbps, na USB 20Gbps. Pamoja na nembo mpya za Ufungaji na Bandari.[50]

[Hariri msimbo chanzo]

Makala kuu:USB4

Nembo iliyokataliwa ya Certified USB4

Maelezo ya USB4 yalitolewa tarehe 29 Agosti 2019 na USB Implementers Forum.[51]

Maelezo ya USB4 2.0 yalitolewa tarehe 1 Septemba 2022 na USB Implementers Forum.[52]

USB4 inategemeaThunderbolt 3itifaki.[53] Inasaidia upitishaji wa 40 Gbit/s, inaoana na Thunderbolt 3, na inaoana nyuma na USB 3.2 na USB 2.0.[54][55] Usanifu huu unafafanua njia ya kushiriki kiungo kimoja cha kasi ya juu na aina nyingi za vifaa vya mwisho kwa njia inayobadilika ambayo inahudumia vyema uhamishaji wa data kwa aina na matumizi.

Wakati wa CES 2020, USB-IF na Intel walisema nia yao ya kuruhusu bidhaa za USB4 zinazotumia utendaji wote wa hiari kama Thunderbolt 4 bidhaa.

USB4 2.0 yenye kasi ya 80 Gbit/s ilipaswa kufunuliwa mnamo Novemba 2022.[56][57] Maelezo zaidi ya kiufundi yalipaswa kutolewa katika siku mbili za waendelezaji wa USB zilizopangwa Novemba 2022.[58][inahitaji sasisho]

Maelezo ya USB4 yanasema kuwa teknolojia zifuatazo zinapaswa kuungwa mkono na USB4:[2]

[编辑源代码]

Muonekano wa mpango wa majina ya USB ambao ulianzishwa mnamo Septemba 2022

(Mchanganyiko wa vipimo vya USB na majina yao ya masoko yanaonyeshwa

kwa sababu vipimo vingine wakati mwingine vinatumika vibaya kama majina ya masoko.)

[mjadala (kwa: USB4 20 Gbit/s haipo; USB4 2×2 haibadilishwi na USB 3.2 2×2 kama inavyoonyeshwa na nembo; nembo za USB 3.x na USB4 ni tofauti.) – jadili]

Kwa sababu ya mifumo ya awali ya majina iliyochanganya, USB-IF iliamua kuibadilisha tena. Kuanzia tarehe 2 Septemba 2022, majina ya uuzaji yanafuata sintaksia "USB xGbps", ambapo x ni kasi ya uhamishaji katika Gbit/s.[59] Muhtasari wa majina na nembo zilizosasishwa unaweza kuonekana katika jedwali lililo karibu.

Njia za uendeshaji USB 3.2 Gen 2×2 na USB4 Gen 2×2 – au: USB 3.2 Gen 2×1 na USB4 Gen 2×1 – hazibadilishwi wala hazioani; vidhibiti vyote vinavyoshiriki lazima vifanye kazi kwa njia moja.

[Hariri msimbo chanzo]

[Hariri msimbo chanzo]

[编辑源代码]

[Hariri msimbo chanzo]

Mfumo wa USB unajumuisha kipangishi chenye bandari moja au zaidi za kuelekea chini (DFP),[67] na vifaa vingi vya pembeni, vinavyounda muundo watopolojia ya nyota. Nyongeza yavitovu vya USB inaweza kujumuishwa, ikiruhusu hadi viwango vitano. Kipangishi cha USB kinaweza kuwa na vidhibiti vingi, kila kimoja kikiwa na bandari moja au zaidi. Hadi vifaa 127 vinaweza kuunganishwa kwa kidhibiti kimoja cha kipangishi.[68][40]: 8–29  Vifaa vya USB huunganishwa kwa mfululizo kupitia viunganishi. Kiunganishi kilichojengwa ndani ya kidhibiti cha kipangishi huitwa kiunganishi cha mizizi.

Kifaa cha USB kinaweza kuwa na vifaa vidogo kadhaa vya kimantiki vinavyojulikana kama vitendaji vya kifaa. Kifaa cha mchanganyiko kinaweza kutoa vitendaji kadhaa, kwa mfano,kamera ya wavuti (kazi ya kifaa cha video) ikiwa na maikrofoni iliyojengewa ndani (kazi ya kifaa cha sauti). Njia mbadala ya hii ni kifaa cha mchanganyiko, ambapo mwenyeji hukabidhi kila kifaa cha mantiki anwani tofauti na vifaa vyote vya mantiki huunganishwa kwenye kitovu kilichojengewa ndani kinachounganisha kwenye kebo halisi ya USB.

Sehemu za mwisho za USB ziko kwenye kifaa cha pembeni: Njia za kwenda kwa mwenyeji huitwa mabomba.

Mawasiliano ya kifaa cha USB yanategemea mabomba (njia za mantiki). Bomba huunganisha kidhibiti cha mwenyeji na chombo cha mantiki ndani ya kifaa, kinachoitwa kituo cha mwisho. Kwa sababu mabomba yanalingana na vituo vya mwisho, maneno hayo wakati mwingine hutumiwa kwa kubadilishana. Kila kifaa cha USB kinaweza kuwa na hadi vituo 32 vya mwisho (16 vya kuingia na 16 vya kutoka), ingawa ni nadra kuwa na vingi hivyo. Vituo vya mwisho hufafanuliwa na kupewa nambari na kifaa wakati wa uanzishaji (kipindi baada ya kuunganishwa kimwili kinachoitwa uorodheshaji) na hivyo ni vya kudumu kwa kiasi, wakati mabomba yanaweza kufunguliwa na kufungwa.

Kuna aina mbili za bomba: mkondo na ujumbe.

Wakati mwenyeji anaanzisha uhamisho wa data, hutuma pakiti ya TOKEN iliyo na kituo maalum kilichotajwa na tupleya (device_address, endpoint_number). Ikiwa uhamisho unatoka kwa mwenyeji hadi kwenye endpoint, mwenyeji hutuma pakiti ya OUT (utekelezaji maalum wa pakiti ya TOKEN) yenye anwani ya kifaa na nambari ya endpoint inayotakiwa. Ikiwa uhamisho wa data unatoka kwa kifaa hadi kwa mwenyeji, mwenyeji hutuma pakiti ya IN badala yake. Ikiwa endpoint lengwa ni endpoint ya mwelekeo mmoja ambayo mwelekeo uliowekwa na mtengenezaji haulingani na pakiti ya TOKEN (kwa mfano, mwelekeo uliowekwa na mtengenezaji ni IN wakati pakiti ya TOKEN ni pakiti ya OUT), pakiti ya TOKEN inapuuzwa. Vinginevyo, inakubaliwa na shughuli ya data inaweza kuanza. Endpoint ya mwelekeo mbili, kwa upande mwingine, inakubali pakiti zote za IN na OUT.

Vipokezi viwili vya USB 3.0 Standard-A (kushoto) na vipokezi viwili vya USB 2.0 Standard-A (kulia) kwenye paneli ya mbele ya kompyuta

Vituo vimegawanywa katika violesura na kila kiolesura kinahusishwa na utendaji mmoja wa kifaa. Isipokuwa kwa hili ni kituo cha sifuri, ambacho kinatumika kwa usanidi wa kifaa na hakihusishwi na kiolesura chochote. Utendaji mmoja wa kifaa unaojumuisha violesura vinavyodhibitiwa kwa kujitegemea huitwa kifaa cha mchanganyiko. Kifaa cha mchanganyiko kina anwani moja tu ya kifaa kwa sababu mwenyeji anagawa anwani ya kifaa kwa utendaji mmoja tu.

Wakati kifaa cha USB kinapounganishwa kwa mara ya kwanza kwenye mwenyeji wa USB, mchakato wa uorodheshaji wa kifaa cha USB huanza. Uorodheshaji huanza kwa kutuma ishara ya kuweka upya kwenye kifaa cha USB. Kiwango cha mawimbi cha kifaa cha USB huamuliwa wakati wa mawimbi ya kuweka upya. Baada ya kuweka upya, taarifa za kifaa cha USB husomwa na mwenyeji na kifaa kinapewa anwani ya kipekee ya biti 7. Ikiwa kifaa kinaungwa mkono na mwenyeji, viendeshaji vya kifaa vinavyohitajika kwa mawasiliano na kifaa hupakiwa na kifaa kinawekwa katika hali iliyosanidiwa. Ikiwa mwenyeji wa USB utaanzishwa upya, mchakato wa uorodheshaji unarudiwa kwa vifaa vyote vilivyounganishwa.

Kidhibiti mwenyeji huelekeza mtiririko wa trafiki kwenye vifaa, kwa hivyo hakuna kifaa cha USB kinachoweza kuhamisha data yoyote kwenye basi bila ombi la wazi kutoka kwa kidhibiti mwenyeji. Katika USB 2.0, kidhibiti mwenyeji kura za maoni basi kwa trafiki, kwa kawaida katikamzunguko wa zamu mtindo. Kasi ya kila lango la USB huamuliwa na kasi ndogo zaidi kati ya lango la USB au kifaa cha USB kilichounganishwa kwenye lango.

Vituo vya USB 2.0 vya kasi ya juu vina vifaa vinavyoitwa watafsiri wa miamala ambao hubadilisha kati ya mabasi ya USB 2.0 ya kasi ya juu na mabasi ya kasi kamili na ya chini. Kunaweza kuwa na mtafsiri mmoja kwa kila kituo au kwa kila lango.

Kwa sababu kuna vidhibiti viwili tofauti katika kila kituo cha USB 3.0, vifaa vya USB 3.0 hupokea na kutuma kwa viwango vya mawimbi vya USB 3.0 bila kujali vifaa vya USB 2.0 au vya awali vilivyounganishwa kwenye kituo hicho. Viwango vya mawimbi vya uendeshaji kwa vifaa vya awali huwekwa kwa njia ya kawaida.

[hariri chanzo]

Utendaji wa kifaa cha USB unafafanuliwa na msimbo wa darasa unaotumwa kwa mwenyeji wa USB. Hii inamruhusu mwenyeji kupakia moduli za programu kwa ajili ya kifaa na kuweza kutumia vifaa vipya kutoka kwa watengenezaji mbalimbali.

Madarasa ya vifaa ni pamoja na:[70]

[Hariri msimbo chanzo]

Tazama pia: Darasa la kifaa cha kuhifadhi wingi cha USB, Kifuniko cha diski, na Kiendeshi cha diski ngumu cha nje

A kiendeshi flash, kifaa cha kawaida cha kuhifadhi wingi cha USB

An M.2 (2242) kiendeshi cha hali-ngumu (SSD) iliyounganishwa kwenye adapta ya USB 3.0 iliyounganishwa kwenye kompyuta

The kategoria ya kifaa cha kuhifadhi wingi cha USB (MSC au UMS) inasawazisha miunganisho kwa vifaa vya kuhifadhi. Hapo awali ilikusudiwa viendeshi vya sumaku na macho, imepanuliwa kusaidia viendeshi vya flash na kadi ya SD visomaji. Uwezo wa kuwasha kompyuta kutoka kwa kifaa kilichofungwa kuandikwa Kadi ya SD kwa kutumia adapta ya USB ni faida hasa kwa kudumisha uadilifu na hali isiyoharibika, safi ya kifaa cha kupakia mfumo.

Ingawa kompyuta nyingi za kibinafsi tangu mwanzoni mwa 2005 zinaweza kuanza kutoka kwa vifaa vya kuhifadhi vya USB, USB haikusudiwa kama basi kuu la kuhifadhi ndani ya kompyuta. Hata hivyo, USB ina faida ya kuruhusukubadilisha motomoto, na kuifanya iwe muhimu kwa vifaa vya pembeni vinavyobebeka, ikiwemo anatoa za aina mbalimbali.

Wazalishaji kadhaa hutoa anatoa za nje za USB zinazobebekaanatoa za diski ngumu, au vifuniko tupu vya anatoa za diski. Hizi hutoa utendaji sawa na anatoa za ndani, unaozuiliwa na idadi na aina za vifaa vya USB vilivyounganishwa, na kwa kikomo cha juu cha kiolesura cha USB. Viwango vingine vinavyoshindana kwa muunganisho wa anatoa za nje ni pamoja naeSATA, ExpressCard, FireWire (IEEE 1394), na hivi karibuni Thunderbolt.

Matumizi mengine ya vifaa vya kuhifadhi wingi vya USB ni utekelezaji wa programu za programu (kama vile vivinjari vya wavuti na wateja wa VoIP) bila hitaji la kuzisakinisha kwenye kompyuta mwenyeji.[74][75]

[Hariri msimbo chanzo]

Tazama pia: Itifaki ya Uhamisho wa Picha

Itifaki ya Uhamisho wa Midia (MTP) ilibuniwa na Microsoft kutoa ufikiaji wa kiwango cha juu kwenye mfumo wa faili wa kifaa kuliko hifadhi kubwa ya USB, katika kiwango cha faili badala ya vitalu vya diski. Pia ina vipengele vya hiari vya DRM. MTP ilibuniwa kwa matumizi na vichezeshi midia vya kubebeka, lakini tangu wakati huo imekubaliwa kama itifaki kuu ya ufikiaji wa hifadhi ya mfumo wa uendeshaji wa Android kutoka toleo la 4.1 Jelly Bean pamoja na Windows Phone 8 (vifaa vya Windows Phone 7 vilitumia itifaki ya Zune—mabadiliko ya MTP). Sababu kuu ya hii ni kwamba MTP hauhitaji ufikiaji wa kipekee wa kifaa cha kuhifadhia kama UMS inavyofanya, hivyo kupunguza matatizo yanayoweza kutokea ikiwa programu ya Android itaomba kuhifadhia wakati kifaa kimeunganishwa kwenye kompyuta. Hasara kuu ni kwamba MTP haitumiki vizuri nje ya mifumo ya uendeshaji ya Windows.

[Hariri chanzo]

Makala kuu: Kiolesura cha kifaa cha binadamu cha USB

Kipanya au kibodi ya USB kwa kawaida inaweza kutumika na kompyuta za zamani ambazo zina Milango ya PS/2 kwa msaada wa adapta ndogo ya USB hadi PS/2. Kwa vipanya na vibodi vinavyotumia itifaki mbili, adapta tulivu ambayo haina sakiti za mantiki inaweza kutumika: vifaa vya USBKatika kibodi au kipanya kimeundwa kugundua ikiwa kimeunganishwa kwenye mlango wa USB au PS/2, na kuwasiliana kwa kutumia itifaki inayofaa.[citation needed] Pia kuna vigeuzi amilifu vinavyounganisha kibodi na kipanya (kwa kawaida kimoja cha kila aina) kwenye milango ya PS/2.[76]

[Hariri chanzo]

Kusasisha Firmware ya Kifaa (DFU) ni utaratibu wa jumla wa kusasishafirmware ya vifaa vya USB vilivyo na matoleo yaliyoboreshwa yaliyotolewa na watengenezaji wao, ikitoa (kwa mfano) njia ya kupeleka marekebisho ya programu dhibiti. Wakati wa operesheni ya kusasisha programu dhibiti, vifaa vya USB hubadilisha hali yao ya uendeshaji na kuwa PROMprogramu. Darasa lolote la kifaa cha USB linaweza kutekeleza uwezo huu kwa kufuata maelezo rasmi ya DFU. Kufanya hivyo kunaruhusu matumizi ya zana za mwenyeji zinazooana na DFU kusasisha kifaa.[73][77][78]

DFU wakati mwingine hutumika kama itifaki ya kupanga kumbukumbu ya flash katika vidhibiti vidogo vilivyo na utendaji wa bootloader wa USB uliojengewa ndani. [79]

[Hariri msimbo chanzo]

Kikundi cha Kazi cha Kifaa cha USB kimeweka vipimo vya utiririshaji wa sauti, na viwango maalum vimetengenezwa na kutekelezwa kwa matumizi ya darasa la sauti, kama vile maikrofoni, spika, vipokea sauti vya masikioni, simu, vyombo vya muziki, n.k. Kikundi cha kazi kimechapisha matoleo matatu ya vipimo vya kifaa cha sauti:[80][81] USB Audio 1.0, 2.0, na 3.0, vinavyojulikana kama "UAC"[82] au "ADC".[83]

UAC 3.0 kimsingi huanzisha maboresho kwa vifaa vya kubebeka, kama vile kupunguza matumizi ya nishati kwa kupasua data na kukaa katika hali ya nishati ya chini mara nyingi zaidi, na vikoa vya nishati kwa vipengele tofauti vya kifaa, vinavyowaruhusu kuzimwa wakati hazitumiki.[84]

UAC 2.0 ilianzisha usaidizi wa High Speed USB (pamoja na Full Speed), ikiruhusu kipimo data kikubwa zaidi kwa violesura vya njia nyingi, viwango vya juu vya sampuli,[85] muda wa chini wa kusubiri asilia,[86][82] na uboreshaji wa mara 8 katika usahihi wa muda katika hali za synchronous na adaptive.[82] UAC2 pia ilianzisha dhana ya vikoa vya saa, ambayo hutoa taarifa kwa mwenyeji kuhusu viingilio na vitokeo vipi vinavyopata saa zake kutoka chanzo kimoja, pamoja na usaidizi ulioboreshwa wa usimbaji sauti kama DSD, athari za sauti, uunganishaji wa chaneli, vidhibiti vya mtumiaji, na maelezo ya kifaa.[82][87]

Vifaa vya UAC 1.0 bado ni vya kawaida, hata hivyo, kutokana na upatanifu wao wa kutotegemea mfumo wa uendeshaji,[85] na pia kwa sehemu kutokana naMicrosoftkushindwa kutekeleza UAC 2.0 kwa zaidi ya muongo mmoja baada ya kuchapishwa kwake, hatimaye wameongeza msaada kwaWindows 10kupitia Sasisho la Waundaji tarehe 20 Machi 2017.[88][89][87] UAC 2.0 pia inasaidiwa namacOS, iOS, na Linux,[82] hata hivyo Android inatekeleza tu kikundi kidogo cha vipimo vya UAC 1.0.[90]

USB hutoa aina tatu za usawazishaji wa isokroni (kiwango maalum cha kipimo data),[91] ambazo zote hutumiwa na vifaa vya sauti:[92]

Ingawa maelezo ya USB awali yalielezea hali ya asynchronous ikitumika katika "spika za gharama nafuu" na hali ya adaptive katika "spika za kidijitali za kiwango cha juu",[96] mtazamo kinyume upo katikahi-fi dunia, ambapo hali ya kutofautiana inatangazwa kama kipengele, na hali za kubadilika/sawazisha zina sifa mbaya.[97][98][90] Kwa kweli, aina zote zinaweza kuwa za ubora wa juu au wa chini, kutegemea ubora wa uhandisi wao na matumizi.[94][82][99] Hali ya kutofautiana ina faida ya kutokuwa na uhusiano na saa ya kompyuta, lakini hasara ya kuhitaji ubadilishaji wa kiwango cha sampuli wakati wa kuchanganya vyanzo vingi.

[hariri chanzo]

Makala kuu: Vifaa vya USB § Viunganishi

Viunganishi ambavyo kamati ya USB inavibainisha vinaunga mkono malengo kadhaa ya msingi ya USB, na vinaonyesha masomo yaliyojifunza kutoka kwa viunganishi vingi ambavyo tasnia ya kompyuta imetumia. Kiunganishi cha kike kinachowekwa kwenye kipangishi au kifaa kinaitwa tundu, na kiunganishi cha kiume kinachounganishwa kwenye kebo kinaitwa plagi.[40]: 2-5–2-6  Nyaraka rasmi za vipimo vya USB pia hufafanua mara kwa mara neno kiume kuwakilisha plagi, na kike kuwakilisha tundu.[100]

Plagi ya USB Standard-A, ambayo hapo awali ilikuwa aina ya kawaida yakiunganishi cha USB, sasa ni mojawapo ya aina nyingi za urithi za kiunganishi cha USB

Muundo umekusudiwa kufanya iwe vigumu kuingiza plagi ya USB kwenye kipokezi chake kwa njia isiyo sahihi. Maelezo ya USB yanahitaji kwamba plagi ya kebo na kipokezi viwe na alama ili mtumiaji aweze kutambua mwelekeo sahihi.[40] Hata hivyo, plagi ya USB-C inaweza kubadilishwa nyuma na mbele. Nyaya za USB na vifaa vidogo vya USB vinashikiliwa na nguvu ya kukamata kutoka kwa kipokezi, bila skrubu, klipu, au vigeuzo vya kidole kama baadhi ya viunganishi vinavyotumia.

USB Mini-B (kulia) na mrithi wake USB Micro-B (kushoto). Hizi zilikuwa aina za kawaida zaidi za viunganishi vya USB kwenye vifaa vidogo na vinavyobebeka hadi kuundwa kwa USB Type-C.

Plug tofauti A na B zinazuia kuunganishwa kwa bahati mbaya kwa vyanzo viwili vya nguvu. Hata hivyo, sehemu ya topolojia hii inayoelekezwa inapotea na kuingia kwa muunganisho wa USB wa matumizi mengi (kama USB On-The-Go katika simu za mkononi, na route za Wi-Fi zinazotumia USB), ambazo zinahitaji nyaya za A-to-A, B-to-B, na wakati mwingine nyaya za Y/splitter.

Aina za viunganishi vya USB ziliongezeka kadri vipimo vilivyoendelea. Vipimo vya awali vya USB vilielezea vizibo na vichomeo vya kawaida vya aina-A na aina-B. Viunganishi vilikuwa tofauti ili watumiaji wasiweze kuunganisha kichomeo cha kompyuta moja na kingine. Pini za data kwenye vizibo vya kawaida zimejikita ndani ikilinganishwa na pini za nguvu, ili kifaa kiweze kuwasha kabla ya kuanzisha muunganisho wa data. Baadhi ya vifaa hufanya kazi kwa njia tofauti kulingana na kama muunganisho wa data umefanywa. Vituo vya kuchaji hutoa nguvu, na havijumuishi kifaa mwenyeji au pini za data, hivyo kuruhusu kifaa chochote cha USB chenye uwezo kuchaji au kufanya kazi kutoka kwa kebo ya kawaida ya USB. Kebo za kuchaji hutoa miunganisho ya nguvu lakini si data. Katika kebo ya kuchaji pekee, nyaya za data zimefupishwa upande wa kifaa; vinginevyo, kifaa kinaweza kukataa chaja kama isiyofaa.

[编辑源代码]

Makala kuu:Vifaa vya USB § Nyaya

Aina mbalimbali za nyaya za USB zinazouzwaHong Kong

Kiwango cha USB 1.1 kinabainisha kuwa kebo ya kawaida inaweza kuwa na urefu wa juu wa mita 5 (futi 16 na inchi 5) kwa vifaa vinavyofanya kazi kwa kasi kamili (12 Mbit/s), na urefu wa juu wa mita 3 (futi 9 na inchi 10) kwa vifaa vinavyofanya kazi kwa kasi ya chini (1.5 Mbit/s).[101][102][103]

USB 2.0 inatoa urefu wa juu wa kebo wa mita 5 (futi 16 na inchi 5) kwa vifaa vinavyofanya kazi kwa kasi ya juu (480 Mbit/s).[103]

Kiwango cha USB 3.0 hakibainishi moja kwa moja urefu wa juu wa kebo, kinahitaji tu kwamba nyaya zote zikidhi vipimo vya umeme: kwa nyaya za shaba zenyeAWGNyaya 26 urefu wa juu unaowezekana ni mita 3 (futi 9 na inchi 10).[104]

[Hariri msimbo]

Kebo za daraja la USB, au kebo za kuhamisha data zinaweza kupatikana sokoni, zikitoa muunganisho wa moja kwa moja kati ya PC na PC. Kebo ya daraja ni kebo maalum iliyo na chip na vifaa vya elektroniki hai katikati ya kebo. Chip iliyo katikati ya kebo hufanya kazi kama kifaa cha pembeni kwa kompyuta zote mbili na inaruhusu mawasiliano ya rika-kwa-rika kati ya kompyuta hizo. Kebo za daraja la USB hutumiwa kuhamisha faili kati ya kompyuta mbili kupitia milango yao ya USB.

Iliotangazwa na Microsoft kama Windows Easy Transfer, programu ya Microsoft ilitumia kebo maalum ya daraja la USB kuhamisha faili za kibinafsi na mipangilio kutoka kwa kompyuta inayotumia toleo la awali la Windows hadi kwa kompyuta inayotumia toleo jipya zaidi. Katika muktadha wa matumizi ya programu ya Windows Easy Transfer, kebo ya daraja wakati mwingine inaweza kurejelewa kama kebo ya Easy Transfer.

Nyaya nyingi za daraja za USB / uhamishaji data bado ni USB 2.0, lakini pia kuna nyaya kadhaa za uhamishaji za USB 3.0. Licha ya USB 3.0 kuwa haraka mara 10 kuliko USB 2.0, nyaya za uhamishaji za USB 3.0 ni haraka mara 2 hadi 3 tu kutokana na muundo wao.[ufafanuzi unahitajika]

Maelezo ya USB 3.0 yalileta kebo ya A-to-A yenye kuvuka bila nguvu kwa kuunganisha kompyuta mbili. Hizi hazikusudiwa kwa uhamishaji wa data bali zinalenga matumizi ya utambuzi.

[Hariri msimbo chanzo]

Nyaya za daraja za USB zimepoteza umuhimu kutokana na uwezo wa vifaa vya majukumu mawili (dual-role-device) ulioletwa na maelezo ya USB 3.1. Chini ya maelezo ya hivi karibuni, USB inasaidia hali nyingi za kuunganisha mifumo moja kwa moja kwa kutumia kebo ya Type-C. Ili uwezo huu ufanye kazi, hata hivyo, mifumo iliyounganishwa lazima iweze kubadilisha majukumu. Uwezo wa majukumu mawili unahitaji kuwe na vidhibiti viwili ndani ya mfumo, pamoja na kidhibiti cha majukumu. Ingawa hili linaweza kutarajiwa katika mfumo wa simu kama kompyuta kibao au simu, kompyuta za mezani na kompyuta za mkononi mara nyingi hazitaunga mkono majukumu mawili.[105]

[Hariri msimbo chanzo]

Makala kuu: USB hardware § Nguvu

Viunganishi vya USB vya juu hutoa nguvu kwa 5 V DC ya kawaida kupitia pini ya V_BUS kwa vifaa vya USB vya chini.

[Hariri msimbo chanzo]

Sehemu hii inaelezea mfano wa usambazaji wa nguvu wa USB uliokuwepo kabla ya Uwasilishaji-Nguvu (USB-PD). Kwenye vifaa visivyotumia PD, USB hutoa hadi 4.5 W kupitia viunganishi vya Aina-A na Aina-B, na hadi 15 W kupitia USB-C. Nguvu zote za USB kabla ya PD hutolewa kwa 5 V.

Kwa kipangishi kinachotoa nguvu kwa vifaa, USB ina dhana ya mzigo wa kitengo. Kifaa chochote kinaweza kuchota nguvu ya kitengo kimoja, na vifaa vinaweza kuomba nguvu zaidi katika hatua hizi tofauti. Si lazima kipangishi kipeane nguvu iliyoombwa, na kifaa hakiwezi kuchota nguvu zaidi ya iliyokubaliwa.

Vifaa vinavyotumia si zaidi ya kitengo kimoja huitwa vifaa vya nguvu ya chini. Vifaa vyote lazima vitende kama vifaa vya nguvu ya chini vinapoanza bila kusanidiwa. Kwa vifaa vya USB hadi USB 2.0, mzigo wa kitengo ni 100 mA (au 500 mW), wakati USB 3.0 inafafanua mzigo wa kitengo kama 150 mA (750 mW). USB-C yenye sifa kamili inaweza kusaidia vifaa vya nguvu ya chini kwa mzigo wa kitengo cha 250 mA (au 1250 mW).

Vifaa vinavyotumia zaidi ya kitengo kimoja ni vifaa vya nguvu ya juu (kama vile diski za kuhifadhia za inchi 2.5 za kawaida). USB hadi toleo la 2.0 huruhusu kipangishi au kitovu kutoa hadi 2.5 W kwa kila kifaa, katika hatua tano tofauti za 100 mA, na vifaa vya SuperSpeed (USB 3.x) huruhusu kipangishi au kitovu kutoa hadi 4.5 W katika hatua sita za 150 mA. USB-C huruhusu uendeshaji wa njia mbili za USB 3.x kwa mzigo mkubwa wa kitengo (250 mA; hadi 7.5 W).[106] USB-C pia huruhusu Mkondo wa Aina-C kama mbadala wa USB BC, kuashiria upatikanaji wa nguvu kwa njia rahisi, bila kuhitaji muunganisho wowote wa data.[107]

Ili kutambua hali ya Kuchaji Betri, bandari maalum ya kuchaji huweka upinzani usiozidi 200 Ω kwenye vituo vya D+ na D−. Njia za data zilizofupishwa au karibu kufupishwa zenye upinzani chini ya 200 Ω kwenye vituo vya D+ na D− zinaashiria bandari maalum ya kuchaji (DCP) yenye viwango visivyo na kikomo vya kuchaji.[108][109]

Mbali na USB ya kawaida, kuna mfumo wa nguvu ya juu unaomilikiwa unaojulikana kama PoweredUSB, iliyotengenezwa katika miaka ya 1990, na inatumika hasa kwenye vituo vya mauzo kama vile rejista za fedha.

[hariri msimbo chanzo]

Makala kuu: Mawasiliano ya USB § Ishara (USB PHY)

Ishara za USB hutumwa kwa kutumia ishara tofauti kwenye jozi iliyosokotwa nyaya za data zenye 90Ω ± 15%impedansi ya tabia.[110] USB 2.0 na maelezo ya awali yanafafanua jozi moja katikanusu-duplex (HDx). USB 3.0 na maelezo ya baadaye yanafafanua jozi moja maalum kwa ajili ya utangamano wa USB 2.0 na jozi mbili au nne za uhamishaji data: jozi mbili za waya za data zinazotimiza full-duplex (FDx) kwa lahaja za njia moja (×1) zinahitaji angalau viunganishi vya SuperSpeed (SS); jozi nne zinazotimiza full-duplex kwa lahaja za njia mbili (×2) zinahitaji viunganishi vya USB-C.

USB4 Gen 4 inahitaji matumizi ya jozi zote nne lakini inaruhusu usanidi wa jozi zisizo na ulinganifu.[111] Katika hali hii, jozi moja ya waya wa data inatumika kwa data ya juu na jozi nyingine tatu kwa data ya chini au kinyume chake. USB4 Gen 4 hutumia urekebishaji wa amplitude ya mpigo kwenye viwango 3, ikitoa triti ya habari kila baudi inapotumwa, mzunguko wa usambazaji wa 12.8 GHz hutafsiriwa kwa kiwango cha usambazaji cha 25.6 GBd[112] na tafsiri ya biti 11 hadi triti 7 hutoa kasi ya juu zaidi ya usambazaji wa kinadharia ya zaidi ya 40.2 Gbit/s.[113]

Unganisho la USB daima huwa kati ya mwisho wa **A**, ama **kifaa kikuu (host)** au lango la chini la kitenganisha (hub), na mwisho wa **B**, ama **kifaa cha pembeni (peripheral device)** au lango la juu la kitenganisha. Kihistoria hili lilikuwa wazi kwa kuwa vifaa vikuu vilikuwa na viungo vya Aina-A pekee na vifaa vya pembeni vilikuwa na viungo vya Aina-B pekee, na kila kebo inayotumika ilikuwa na plagi moja ya Aina-A na plagi moja ya Aina-B. USB-C (Aina-C) ni kiungo kimoja kinachochukua nafasi ya viungo vyote vya zamani vya Aina-A na Aina-B, hivyo pande zote mbili zikiwa na viungo vya USB-C, zinajadiliana kuamua ni kipi ni **kifaa kikuu** na kipi ni **kifaa**.

[Hariri msimbo chanzo]

Makala kuu:USB (Mawasiliano) § Safu ya itifaki

Wakati wa mawasiliano ya USB, data hupitishwa kamapakiti. Hapo awali, pakiti zote hutumwa kutoka kwa mwenyeji kupitia kitovu cha mizizi, na pengine vitovu zaidi, hadi kwa vifaa. Baadhi ya pakiti hizo huelekeza kifaa kutuma pakiti kadhaa kujibu.

[Hariri msimbo chanzo]

Makala kuu: USB (Mawasiliano) § Muamala

Muamala msingi wa USB ni:

[Hariri msimbo chanzo]

Nembo ya Wireless USB

[Hariri msimbo chanzo]

Jukwaa la Watendaji la USB lilianzisha kiwango cha mawasiliano kisicho na waya cha Media Agnostic USB (MA-USB) v.1.0 kulingana na itifaki ya USB tarehe 29 Julai 2015.Wireless USBni teknolojia ya uingizwaji wa nyaya, na hutumiaultra-wideband teknolojia isiyotumia waya kwa viwango vya data hadi 480 Mbit/s.[114]

USB-IF ilitumia vipimo vya WiGig Serial Extension v1.2 kama msingi wake wa awali kwa vipimo vya MA-USB na inatii SuperSpeed USB (3.0 na 3.1) na Hi-Speed USB (USB 2.0). Vifaa vinavyotumia MA-USB vitaitwa "Powered by MA-USB", mradi bidhaa itafuzu mpango wake wa uidhinishaji.[115]

[hariri chanzo]

Makala kuu: InterChip USB

InterChip USB ni tofauti ya chip-to-chip inayoondoa transceiver za kawaida zinazopatikana kwenye USB ya kawaida. HSIC safu ya kimwili hutumia nguvu kidogo kwa 50% na 75% chini ya bodi eneo ikilinganishwa na USB 2.0.[116] Ni kiwango mbadala cha SPI na I2C.

[Hariri msimbo chanzo]

Makala kuu: USB-C

USB-C (rasmi USB Type-C) ni kiwango kinachofafanua kiunganishi kipya, na vipengele kadhaa vipya vya muunganisho. Miongoni mwao, inasaidia Hali Mbadala, ambayo inaruhusu kusafirisha itifaki nyingine kupitia kiunganishi na kebo ya USB-C. Hii hutumiwa kwa kawaida kuunga mkono DisplayPort au HDMI itifaki, ambazo huruhusu kuunganisha onyesho, kama vile kufuatilia kompyuta au seti ya televisheni, kupitia USB-C.

Viunganishi vingine vyote havina uwezo wa kufanya kazi kwa njia mbili (Gen 1×2 na Gen 2×2) katika USB 3.2, lakini vinaweza kutumika kwa shughuli za njia moja (Gen 1×1 na Gen 2×1).[117]

[Hariri msimbo chanzo]

Makala kuu: DisplayLink

DisplayLink ni teknolojia inayoruhusu skrini nyingi kuunganishwa kwenye kompyuta kupitia USB. Ilianzishwa karibu mwaka 2006, na kabla ya kuja kwa Hali Mbadala kupitia USB-C, ilikuwa njia pekee ya kuunganisha skrini kupitia USB. Ni teknolojia inayomilikiwa, isiyo na viwango vya USB Implementers Forum na kwa kawaida inahitaji kiendesha kifaa kwenye kompyuta.

[hariri msimbo chanzo]

[Hariri msimbo chanzo]

Mwanzoni, USB ilionekana kama nyongeza ya FireWire (IEEE 1394) teknolojia, ambayo ilibuniwa kama basi la mfululizo la kipimo cha juu cha data linalounganisha vifaa vya pembeni kama vile diski, violesura vya sauti, na vifaa vya video. Katika muundo wa awali, USB ilifanya kazi kwa kasi ya chini zaidi ya data na ilitumia vifaa visivyo vya kisasa. Ilifaa kwa vifaa vidogo vya pembeni kama vile kibodi na vifaa vya kuelekeza.

Tofauti kuu za kiteknolojia kati ya FireWire na USB ni pamoja na:

Tofauti hizi na nyingine zinaonyesha malengo tofauti ya muundo wa mabasi haya mawili: USB iliundwa kwa urahisi na gharama nafuu, wakati FireWire iliundwa kwa utendaji wa juu, hasa katika matumizi nyeti kwa wakati kama sauti na video. Ingawa zinafanana katika kiwango cha juu cha mawimbi cha kinadharia, FireWire 400 ni haraka kuliko USB 2.0 yenye kipimo cha juu katika matumizi halisi,[118] hasa katika matumizi ya kipimo cha juu kama vile diski ngumu za nje.[119][120][121][122] Kiwango kipya cha FireWire 800 ni mara mbili zaidi ya FireWire 400 na haraka kuliko USB 2.0 yenye kipimo cha juu kwa kinadharia na kwa vitendo.[123] Hata hivyo, faida za kasi za FireWire zinategemea mbinu za kiwango cha chini kama vileufikiaji wa kumbukumbu moja kwa moja (DMA), ambayo kwa upande wake imeunda fursa za udukuzi wa usalama kama vile Shambulio la DMA.

Chipset na viendeshaji vinavyotumika kutekeleza USB na FireWire vina athari muhimu kwa kiasi gani cha kipimo data kilichowekwa na vipimo kinapatikana katika ulimwengu halisi, pamoja na upatanifu na vifaa vya pembeni.[124]

[Hariri msimbo chanzo]

Viwango vya IEEE 802.3af, 802.3at, na 802.3bt Nguvu kupitia Ethaneti (PoE) zinaelezea mifumo ya mazungumzo ya nguvu iliyo ya kina zaidi kuliko USB inayotumia nguvu. Zinafanya kazi kwa 48 V DC na inaweza kusambaza nguvu zaidi (hadi 12.95 W kwa 802.3af, 25.5 W kwa 802.3at, inayojulikana pia kama PoE+, 71 W kwa 802.3bt, inayojulikana pia kama 4PPoE) kupitia kebo hadi mita 100 ikilinganishwa na USB 2.0, ambayo hutoa 2.5 W na urefu wa juu wa kebo wa mita 5. Hii imefanya PoE kuwa maarufu kwa Sauti juu ya IP simu, kamere za usalama, vituo vya ufikiaji visivyotumia waya, na vifaa vingine vya mtandao ndani ya majengo. Hata hivyo, USB ni nafuu kuliko PoE ikiwa umbali ni mfupi na mahitaji ya nguvu ni ya chini.

EthernetViwango vinahitaji kutengwa kwa umeme kati ya kifaa cha mtandao (kompyuta, simu, n.k.) na kebo ya mtandao hadi 1500 V AC au 2250 V DC kwa sekunde 60.[125] USB haina hitaji kama hilo kwani ilibuniwa kwa ajili ya vifaa vya pembeni vinavyohusiana kwa karibu na kompyuta mwenyeji, na kwa kweli inaunganisha ardhi ya kifaa cha pembeni na mwenyeji. Hii inampa Ethernet faida kubwa ya usalama ikilinganishwa na USB kwa vifaa vya pembeni kama vile modemu za kebo na DSL zinazounganishwa na nyaya za nje ambazo zinaweza kuchukua voltage hatari chini ya hali fulani za hitilafu.[126][127]

[hariri msimbo chanzo]

Ufafanuzi wa Kategoria ya Kifaa cha USB kwa Vifaa vya MIDI husambaza Kiolesura cha Dijiti cha Ala za Muziki (MIDI) data ya muziki kupitia USB.[128] Uwezo wa MIDI umeongezwa ili kuruhusu hadi nyaya kumi na sita za MIDI pepe kwa wakati mmoja, ambayo kila moja inaweza kubeba njia na saa za kawaida za MIDI kumi na sita.

USB inashindana kwa vifaa vya gharama nafuu na vilivyo karibu kimwili. Hata hivyo, Nguvu juu ya Ethaneti na MIDI kiwango cha plagi kina faida katika vifaa vya hali ya juu ambavyo vinaweza kuwa na nyaya ndefu. USB inaweza kusababisha kitanzi cha ardhi matatizo kati ya vifaa, kwa sababu inaunganisha marejeleo ya ardhi kwenye vipitisha habari vyote viwili. Kinyume chake, kiwango cha plagi ya MIDI na Ethaneti zina uwezo wa kujitenga hadi 500V au zaidi.

[hariri msimbo chanzo]

The eSATA kiunganishi ni imara zaidi SATA kiunganishi, kinachokusudiwa kuunganishwa kwa diski kuu za nje na SSD. Kiwango cha uhamishaji cha eSATA (hadi 6 Gbit/s) ni sawa na kile cha USB 3.0 (hadi 5 Gbit/s) na USB 3.1 (hadi 10 Gbit/s). Kifaa kilichounganishwa kwa eSATA kinaonekana kama kifaa cha kawaida cha SATA, kikitoa utendaji kamili na upatanifu kamili unaohusishwa na diski za ndani.

eSATA haitoi nishati kwa vifaa vya nje. Hii ni hasara inayoongezeka ikilinganishwa na USB. Ingawa nishati ya 4.5 W ya USB 3.0 wakati mwingine haitoshi kuwezesha diski kuu za nje, teknolojia inaendelea, na diski za nje zinahitaji nishati kidogo polepole, hivyo kupunguza faida ya eSATA.eSATAp (nguvu kupitia eSATA, pia inajulikana kama ESATA/USB) ni kiunganishi kilicholetwa mwaka 2009 ambacho hutoa nguvu kwa vifaa vilivyounganishwa kwa kutumia kiunganishi kipya, kinachorudi nyuma. Kwenye kompyuta ya mkononi, eSATAp kwa kawaida hutoa 5 V tu kuwezesha HDD/SSD ya inchi 2.5; kwenye kituo cha kazi cha mezani inaweza pia kutoa 12 V kuwezesha vifaa vikubwa ikiwemo HDD/SSD ya inchi 3.5 na viendeshi vya macho vya inchi 5.25.

Usaidizi wa eSATAp unaweza kuongezwa kwenye kompyuta ya mezani kwa njia ya mabano yanayounganisha rasilimali za SATA, nguvu, na USB za bodi mama.

eSATA, kama USB, inasaidiakuunganisha kwa moto, ingawa hii inaweza kuwa na kikomo na viendeshaji vya mfumo wa uendeshaji na programu dhibiti ya kifaa.

[Hariri msimbo chanzo]

Makala kuu: Thunderbolt (kiunganishi)

Thunderbolt inachanganya PCI Express na DisplayPort katika kiolesura kipya cha data mfululizo. Utekelezaji wa awali wa Thunderbolt una njia mbili, kila moja ikiwa na kasi ya uhamisho wa 10 Gbit/s, na kusababisha upana wa bendi wa jumla wa mwelekeo mmoja wa 20 Gbit/s.[129]

Thunderbolt 2 hutumia mkusanyiko wa viungo ili kuchanganya njia mbili za 10 Gbit/s kuwa njia moja ya pande mbili ya 20 Gbit/s.[130]

Thunderbolt 3 na Thunderbolt 4 tumia USB-C.[131][132][133] Thunderbolt 3 ina njia mbili za kimwili za 20 Gbit/s za mwelekeo-mbili, zilizounganishwa kuonekana kama njia moja ya kimantiki ya 40 Gbit/s ya mwelekeo-mbili. Vidhibiti vya Thunderbolt 3 vinaweza kujumuisha kidhibiti cha USB 3.1 Gen 2 ili kutoa mwafaka na vifaa vya USB. Pia vina uwezo wa kutoa Hali Mbadala ya DisplayPort pamoja na DisplayPort kupitia USB4 Fabric, na kufanya kazi ya mlango wa Thunderbolt 3 kuwa seti kubwa ya ile ya mlango wa USB 3.1 Gen 2.

Hali Mbadala ya DisplayPort 2.0: USB4 (inayohitaji USB-C) inahitaji viunganishi vya usaidizi wa DisplayPort 2.0 kupitia Hali Mbadala ya USB-C. DisplayPort 2.0 inaweza kusaidia ubora wa 8K kwa 60 Hz na rangi ya HDR10.[134] DisplayPort 2.0 inaweza kutumia hadi 80 Gbit/s, ambayo ni mara mbili ya kiasi kinachopatikana kwa data ya USB, kwa sababu inatuma data zote kwa mwelekeo mmoja (kwa kichunguzi) na hivyo inaweza kutumia nyaya zote nane za data mara moja.[134]

Baada ya vipimo kufanywa bila mrabaha na uangalizi wa itifaki ya Thunderbolt kuhamishwa kutoka Intel hadi Jukwaa la Watumiaji wa USB, Thunderbolt 3 imetekelezwa kwa ufanisi katika vipimo vya USB4 – na upatanifu na Thunderbolt 3 ni wa hiari lakini unahimizwa kwa bidhaa za USB4.[135]

[Hariri msimbo wa chanzo]

Makala kuu:Kibadilishaji cha USB hadi mfululizo

Mbalimbalivigeuzi vya itifaki zinapatikana zinazobadilisha ishara za data za USB kwenda na kutoka kwa viwango vingine vya mawasiliano.

[Hariri msimbo chanzo]

Kutokana na kuenea kwa kiwango cha USB, kuna matumizi mabaya mengi yanayotumia kiwango cha USB. Moja ya matukio makubwa zaidi leo hii inajulikana kama USB killer, kifaa kinachoharibu vifaa vya USB kwa kutuma mipigo ya voltage ya juu kwenye nyaya za data.

Katika matoleo ya Microsoft Windowskabla yaWindows XP, Windows ingeendesha kiotomatiki hati (ikiwa ipo) kwenye vifaa fulani kupitiaAutoRun, moja wapo ni vifaa vya kuhifadhi wingi vya USB, ambavyo vinaweza kuwa na programu hasidi.[136]