Что такое USB
C развитием компьютерной техники встал вопрос о передаче информации между устройствами, стояла цель сделать их также универсальными . А основной задачей стоял вопрос как подключать различные устройства к компьютеру как пример клавиатуру, мышь и конечно мобильные телефоны. Первоначально существовали специальные разъёмы для каждого устройства но практика показала, что это весьма не удобно. Для решения этой задачи была разработана универсальная серийная шина (USB). Которая имеет несколько версий (естественное развитие). Принцип работы USB весьма прост в устройствах устанавливаются стандартизированные микросхемы производящие преобразование информации получаемой от устройств в протокол передачи который передаётся в виде цифровой информации между двумя устройствами по кабелю.
Несмотря на принятие новых стандартов в том числе и 3.1, большинство производителей компьютерной техники продолжает массово использовать USB 2.0 устанавливая один два порта USB 3.0
Совместимость USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1
Кабели используемые для подключение устройств к портам обратно совместимы, хотя в стандартах используется разное количество проводов. Поэтому если вы подключите устройства поддерживающие стандарт USB 3.0 кабелем стандарта USB 2.0 то вы получите соединение скоростью передачи USB 2.0
- USB 2.0 — используется 4 провода
- USB 3.0 USB 3.1 — используется 9 проводов
Порт (стандарт) USB 1.0
USB 1.0 первая версия имела маркировку 1.0 имела весьма маленькую скорость передачи информации всего 1,5 Мбит/с, для примера скорость закачки составляла всего 180 кБайт/с. Но разработчиками был выбран путь максимальной унификации для передачи информации использовался всего 1 пара проводов, вторая пара использовалась для передачи питания на устройство например на клавиатуру до 500 мА. Пятый проводник выполнял функцию экрана. Но скорость была маленькой и была разработана улучшенная версия получившая обозначение USB 2.0
Порт (стандарт) USB 2.0
USB 2.0 сохранив одинаковые разъёмы, а типов разъёмов придумано 6 обеспечивал передачу информации но уже с максимальной скоростью до 480 мБит/с, теоретически можно передавать информацию на скорости 60 мБайт/с. первоначально также обеспечивалось питание подключаемых устройств 0,5А но в последствии стали устанавливать усилители тока для возможности питания энергоёмких устройств и появились USB поддерживающие питание 1А, иногда и больше говорят встречались разъёмы с максимальной возможностью выдачи питания 5А (USB 2.0 5A). Были придуманы дополнительные возможности например прямого подключения устройств без компьютера например телефона или фотоаппарата или принтера для печати фотографий. Широко распространения такой USB не получил хотя и используется. Но разработчики на этом не останавливались да и сама жизнь заставляла придумывать как увеличить скорость передачи в этом свою роль сыграло внедрение телевидения сверх высокой чёткости и 4K существующий стандарт USB 2.0 не мог обеспечить необходимую скорость передачи информации. Возник USB 3.0
Порт (стандарт) USB 3.0
USB 3.0 в этом разъёме уже нельзя было обеспечить большую скорость притом же количестве проводов и разработчики добавили дополнительные провода для передачи информации, проводов стало 9 плюс экран в качестве 10 проводника, проводов стало ровно в 2 раза больше чем в USB 2.0. Также благодаря увеличение количества пар проводов стало возможным передавать информацию полным дуплексом то есть одновременно по одной паре в одну сторону по второй в другую что также увеличивает скорость обмена информацией.
Для обеспечения совместимости было сохранено предыдущее расположение проводов так что устройства имеющие разъём USB 2.0 легко подключаются к порту USB 3.0 и наоборот. Это означает что имея например флешку её свободно можно подключить к порту USB 3.0 но скорость передачи будет на уровне USB 2.0. Наоборот немного сложнее так как есть модификации других типов разъёмов. Но одинаковые кабели и разъёмы совместимы.
Для того что бы пользователь мог визуально определить разъём USB 3.0 он делается синим внутри.
USB 3.0 обеспечивает скорость передачи информации до 5Гбит/с и может поддерживать устройства потребляемые ток до 1 А. Стандарты токовых нагрузок наведены ниже, но любой производитель может внести свои коррективы в сторону увеличения.
| Спецификация | Ток | Напряжение | Мощность |
|---|---|---|---|
| USB 1.x и 2.0 | 500 мА | 5 V | 2,5 Вт |
| USB 3.0 | 900 мА | 5 V | 4,5 Вт |
| USB 3.1 | 2 | 5 V | 10 W |
| 5 | 12 V | 60 W | |
| 5 | 20 V | 100 W | |
| USB для зарядки батареи | 0,5-1,5 | 5 V | 2,5-7,5 Вт |
| USB Power Delivery | 2 | 5 V | 10 W |
| 3 | 12 V | 36 W | |
| 3 | 20 V | 60 W | |
| 5 | 20 V | 100 W |
Порт (стандарт) USB 3.1
USB 3.1 модификация USB 3.0 благодаря новым протоколам передачи увеличена пропускная способность до 10Гбит/с. Принят в 2013 году.
Стандарт USB 3.1 обратно совместим с USB 3.0 и USB 2.0. Он определяет следующие режимы передачи:
- USB 3.1 Gen 1 — скорость передачи данных SuperSpeed, 5 Гбит / с (0,625 ГБ / с) по 1 полосе с использованием кодирования 8b / 10b; так же, как USB 3.0.
- USB 3.1 Gen 2 — SuperSpeed +, новая скорость передачи данных 10 Гбит / с (1,25 ГБ / с) по 1 полосе с использованием кодирования 128b / 132b.
Порт (стандарт) USB 3.2
Стандарт USB 3.2 принят в 2017 году. Он сохраняет существующие режимы данных USB 3.1 SuperSpeed и SuperSpeed + и вводит два новых режима передачи SuperSpeed +через разъем USB-C с использованием двухполосной передачи со скоростью передачи данных 10 и 20 Гбит / с (1250 и 2500 МБ / с).
Стандарт USB 3.2 обратно совместим с USB 3.1 / 3.0 и USB 2.0. Он определяет следующие режимы передачи:
- USB 3.2 Gen 1 × 1 — скорость передачи данных SuperSpeed, 5 Гбит / с (0,625 ГБ / с) по 1 полосе с использованием кодировки 8b / 10b, аналогично USB 3.1 Gen 1 и USB 3.0.
- USB 3.2 Gen 1 × 2 — SuperSpeed +, новая скорость передачи данных 10 Гбит / с (1,25 ГБ / с) по 2 линиям с использованием кодирования 8b / 10b.
- USB 3.2 Gen 2 × 1 — скорость передачи данных SuperSpeed + , 10 Гбит / с (1,25 ГБ / с) по 1 полосе с использованием кодирования 128b / 132b, аналогично USB 3.1 Gen 2.
- USB 3.2 Gen 2 × 2 — SuperSpeed +, новая скорость передачи данных 20 Гбит / с (2,5 ГБ / с) по 2 линиям с использованием кодирования 128b / 132b.
В мае 2018 года Synopsys продемонстрировал первое соединение USB 3.2 Gen 2×2, где ПК с Windows был подключен к устройству хранения данных, достигнув скорости в среднем 1,6 ГБ / с.
USB 3.2 поддерживается стандартными драйверами USB для Windows 10 и Linux Kernel 4.18.
Wireless USB (UWB)
Wireless USB (UWB) протокол беспроводной передачи информации похож на WI-FI скорость передачи информации зависит от расстояния и составляет от 480 мбит/с до 3 метров и 110 мБит/с до 10м.
Optical USB (USB 3.0)
Optical USB (USB 3.0) некоторые фирмы осознав что есть незанятая ниша придумали передавать сигнал USB не по кабелю а по оптическому волокну, в этом случае используется конвертер с электрического сигнала в оптический и между разъёмами передаётся оптический сигнал, это частный случай используется тот же протокол USB 3.0 но сигнал передаётся в оптической среде. Одно из неоспоримых преимуществ возможность создать очень гибкий кабель и практически неограниченной длины, длина кабеля зависит от мощности лазера встроенного в разъём сейчас изготавливаются кабели до 50 метров.
