Usb это что такое простыми словами
Стандарты USB – от 1.0 до 3.1 поколения. В чем разница
Существует несколько отличий между поколениями стандарта USB 1.0, 2.0 и 3.0. В чем между ними разница? Стоит ли гнаться за последним? Давайте разберемся, какая скорость, совместимость у стандартов USB.
Что такое USB?
USB (Universal Serial Bus) – это аббревиатура термина “универсальная последовательная шина”. Произносится как Ю-ЭС-БИ. Позволяет смартфону, компьютеру, телевизору и другим устройствам “общаться” с подключенными флешками, устройствами. Простыми словами, USB – это набор стандартов обмена информацией и способов подключения (порты, коннекторы, провода). Существует несколько разных функций, которые поддерживает USB. О них подробнее читайте здесь.
Для начала узнаем про наиболее важные различия между USB 1.0, USB 2.0 и USB 3.0. Самый первый стандарт USB считается устаревшим и нигде в новых устройствах не используется. Но мы, все равно, про него расскажем.
Различный внешний вид USB
Типы разъемов USB и коннекторов на связаны с поколением USB. Разработчики старались, чтобы более современный стандарт был совместим с более старым. Единственное, разницу между USB 1.0, 2.0 и 3.0 можно определить по цвету
Если посмотреть на цвет пластика внутри гнезда или коннектора, то вы увидите, что у USB 1.0 белый цвет, у USB 2.0 – черный, а в USB 3.0 – синий. Иногда в USB-накопителе можно увидеть пластик красного цвета. Это означает, что он всегда будет активен, независимо от того, находится ли он в режиме ожидания или в спящем режиме.
Главный вывод: разъемы и коннекторы у USB разных поколений в 99% случаев одинаковые! Только с поколением USB 3.1 появились некоторые дополнительные гнезда и коннекторы. Но они редкость и о них чуть ниже.
Скорости и направления передачи данных
USB 1.0 поддерживал максимальную скорость передачи данных только 12 Мб/секунду. А вот чуть позже был введен стандарт USB 2.0, который уже мог передавать данные на скорости 480 Мб в секунду. Самые новые поколения USB 3.0 и 3.1 поддерживают максимальную скорость до 5 Гб/сек и 10 Гб в секунду, соответственно.
Но и это еще не все. USB 2.0 и USB 1.0 способны обрабатывать данные только в одном направлении одновременно. Для примера, если вы копируете с флешки фильм, то одновременно закачать на нее что-то не удастся. А вот стандарты USB 3.0 и 3.1 позволяют осуществлять передачу данных в обоих направлениях.
Причиной такого нововведения заключается в том, что в версии 2.0 используется полудуплексный метод передачи данных, а в версии 3.0 и выше – метод полной дуплексной передачи данных. Ну это так, информация для общего развития.
Что такое USB 3.1 и чем он отличается от USB 3.0?
Давайте подробнее остановимся на разнице между USB 3.1 и 3.0. Это последние версии стандарта USB. И все чаще встречаются в современных устройствах. От смартфонов, телевизоров и тв-приставок до компьютеров.
USB 3.1. был так назван, потому что не привнес значительных изменений в сам стандарт, а является развитием 3.0. Поддерживает передачу данных со скоростью до 10 Гбит/с. Часто встречается одновременно с разъемом USB-C. Но это не значит, что если разъем другой, то стандарт USB в устройстве обязательно старше. USB 3.1 запросто поддерживает другие типы разъемов.
Для достижения максимальной скорости передачи данных USB 3.1 и кабели, и устройства должны поддерживать USB 3.1. USB 3.1 также известен как USB 3.1 Gen 2 (10 Гбит/с).
А вот поколение USB 3.0 поддерживает скорость передачи данных только до 5 Гбит/сек. USB 3.0 также известен как USB 3.1 Gen 1 (5 Гбит/с).
Еще раз повторимся, что USB 3.1 обратно совместим с USB 3.0 и USB 2.0 в большинстве случаев. А значит, если у вас флешка с поддержкой USB 3.0 или 3.1, то вы можете ее подключать к компьютеру с USB 2.0. Просто скорость передачи данных будет как у 2.0.
Но есть одно исключение. USB-устройства с поддержкой 3.0 и 3.1 с питанием от шины, которые потребляют больше энергии, чем USB 2.0, скорее всего не смогут включиться. Ведь им не будет хватать энергии. Это не касается флешек, клавиатур и всех обычных устройств. Но может касаться различных USB-видеокамер и т.п. Внимательно читайте на упаковке, что требуется для таких гаджетов.
4 Различных типа USB-кабелей [и их разновидности]
Она была введена в эксплуатацию в 1996 году. Идея заключалась в стандартизации связи или передачи данных между периферийными устройствами и компьютерами путем замены старых интерфейсов связи, таких как параллельные и последовательные порты (не путайте их с процессом связи/передачи данных) и FireWire.
Знаете ли вы? Стандарт USB регулируется Форумом разработчиков USB (USB-IF), учрежденным компаниями-основателями, включая IBM, Intel, Microsoft и Nortel.
Где используется USB?
В качестве отраслевого стандарта кабели USB используются для подключения настольных или портативных компьютеров к внешним аппаратным устройствам, таким как клавиатуры, мыши, флэш-накопители, принтеры и игровые контроллеры.
Интерфейс USB стал настолько популярным в последние годы, что вы можете легко найти их даже в автомобилях и электрических розетках в домах. Современные смартфоны, планшетные компьютеры и многие портативные устройства теперь поддерживают USB-кабели и разъемы для быстрой зарядки по сравнению с другими типами кабелей.
Преимущества интерфейса USB
Типы USB в зависимости от их версии
Есть два способа классификации USB-кабеля; на основе его версии или поколения, которая касается функциональности (скорости передачи данных) кабеля, и по его физической конструкции.
Таблица, показывающая различные версии USB и поддерживаемые ими скорости передачи.
Оригинальный USB, USB 1.0, поддерживает двухскоростную шину со скоростью передачи данных 1,5 Мбит/с для недорогих устройств с низкой скоростью передачи данных (клавиатуры, мыши) и 12 Мбит/с для устройств с высокой скоростью передачи данных (принтеры, дисководы). Эта архитектура с несколькими шинами расширена до USB 2.0 (запущен в 2001 г.). Однако была добавлена третья, «высокоскоростная» шина с максимальной скоростью передачи данных 480 Мбит/с.
Универсальная последовательная шина впервые привлекла внимание в 1988 году (когда был представлен USB 1.1) с выпуском Apple iMac. Это был первый широко известный продукт с технологией USB. Вскоре производители ПК последовали их примеру, заменив устаревшие порты на USB в своих продуктах. Таким образом, первоначальный успех USB связан с успехом iMac.
USB 3.0
USB 3.0, выпущенный 12 ноября 2008 года, произвел революцию в отрасли. Он представил гораздо более высокоскоростную шину со скоростью передачи данных до 5 Гбит/с (в дополнение к существующим режимам скорости передачи) и более высокую выходную мощность (900 мА по сравнению с 500 мА в предыдущих версиях). Более того, он был обратно совместим с USB 2.0, что обеспечивает возможность взаимодействия. Эта версия USB известна как SuperSpeed.
Порты USB 3.0 Gen 1
Стандарт USB 3.0 был заменен USB 3.1 в 2014 году. Скорость передачи данных в USB 3.1 Gen 2 (SuperSpeed +) была увеличена до 10 Гбит/с. Одним из важных изменений, выдвинутых стандартом USB 3.1, стала замена их предыдущей схемы кодирования 8b/10b на более эффективную 128b/132b, вариант кодирования 64b/66b (который преобразует 64-битные данные в 66-битный линейный код). Это значительно снижает накладные расходы на кодирование, что приводит к сравнительно более высоким эффективным скоростям передачи данных.
Следующий стандарт USB 3.2 был выпущен в 2017 году. Как и ожидалось, он ввел новый, гораздо более быстрый режим передачи, сохранив при этом все существующие режимы. Это позволило кабелям USB-C (поддерживаемым 3.1) работать в 2 раза быстрее их начальной скорости (от 5 Гбит/с до 10 Гбит/с для кабелей USB-C 3.1 Gen 1 и от 10 Гбит/с до 20 Гбит/с для кабелей Gen 2). Позже мы поговорим о кабелях USB-C.
USB4 или USB 4.0
Последний стандарт USB, USB4 (или USB 4), расширяет существующие возможности кабелей USB-C, обеспечивая максимальную доступную пропускную способность USB. Он основан на протоколе Thunderbolt, который предлагает расширенные функции, такие как двунаправленная передача данных (отправка и получение данных с обоих концов), данные по двойному протоколу и передача видео по одному кабелю с низкой задержкой.
USB4 совместим с Thunderbolt 3 и обратно совместим со спецификациями USB 2.0 и USB 3.2. Он поддерживает максимальную скорость передачи данных 40 Гбит/с. В существующих кабелях USB-C эти скорости достигаются за счет двухполосной работы, когда две полосы в кабеле передают данные одновременно.
Типы USB-кабелей [в зависимости от их физической структуры]
Почти все электронные продукты, от смартфонов и небольших портативных устройств до компьютеров всех типов, теперь имеют USB-порты или поддержку USB. Однако физические характеристики USB-портов и разъемов различаются в зависимости от класса продукта.
По физическим характеристикам или компоновке кабели USB можно разделить на три типа: USB-A, USB-B и USB-C.
USB Тип-A
USB-A, пожалуй, самый популярный USB (разъем или порт), который вы можете найти на своих ПК, игровых консолях, портативных медиаплеерах и портах для зарядки смартфонов. Стандартный штекер USB Type-A имеет плоскую прямоугольную форму.
USB Тип-B
Порты USB типа B обычно находятся на приемниках или периферийных устройствах, таких как принтеры и сканеры, которые работают с высокими скоростями передачи данных и имеют относительно больший размер (по сравнению с другими периферийными устройствами).
В большинстве случаев USB-кабель, соединяющий компьютер с принтером или сканером, имеет разъем USB типа B с одной стороны и разъем типа A с другой. Хотя они обычно имеют двойное назначение, некоторые порты типа B допускают передачу питания только от хоста.
Существует две версии USB Type-B. Оригинальный разъем USB Type-B имеет квадратное сечение со слегка наклоненным верхним внешним ободком. Он поддерживает скорость передачи данных до 480 Мбит/с (USB 2.0).
Разъем USB 3.0 Type-B
Улучшенная версия разъема Type-B, Type-B SuperSpeed, была представлена, чтобы сделать их совместимыми со стандартом USB 3.0. Кабели Type-B SuperSpeed со скоростью передачи данных более 5 Гбит/с идеально подходят для подключения ПК с внешними жесткими дисками и аудиоинтерфейсами.
USB Mini и Micro типа B
Разъемы Mini-USB были впервые введены в 1998 году для электронных устройств, таких как ранние смартфоны и планшетные компьютеры. В то время как разъемы Mini-A уже давно сняты с производства, Mini Type-B по-прежнему поддерживается небольшим количеством устройств.
Разъемы Micro-USB разработаны специально для современных портативных устройств, таких как смартфоны и фотоаппараты, которые намного тоньше ранних устройств. Толщина разъема Micro-USB почти вдвое меньше, чем у Mini-USB.
USB-C-это отраслевой стандарт для высокоскоростной передачи данных и питания, который в настоящее время используется на все большем числе устройств, включая новейшие смартфоны, внешние твердотельные накопители и дорогие ноутбуки.
Разъем USB-C сначала может показаться похожим на разъем Micro-USB, поскольку оба имеют изогнутые края, хотя разъем USB-C немного толще и шире.
Пожалуй, наиболее важной и желанной особенностью разъемов USB-C является возможность переключения. Это означает, что разъемы USB-C не имеют ориентации вверх или вниз (как в случае с разъемами USB-A и USB-B). Их можно каждый раз правильно вставлять, не переворачивая.
Еще одним преимуществом кабелей USB-C является то, что они несут ток не менее 3 А при 60 Вт. Кабели USB-C на USB-C предназначены для передачи более высокого тока 5 В.
Кабели USB-C на основе стандарта USB 3.1 имеют максимальный предел передачи данных 10 Гбит/с. Старые кабели, поддерживающие USB 2.0, могут передавать только до 480 Мбит/с.
USB OTG
Что в будущем?
Есть популярная поговорка, что «ничто не вечно», и в мире технологий это не может быть более точным. Хотя порты и кабели Type-A и Type-B по-прежнему широко используются, USB-C готов заменить их в ближайшем будущем.
Порт USB-C на MacBook
Самые последние порты USB-C поддерживают протокол Thunderbolt 3, который обеспечивает максимальную скорость передачи данных до 40 Гбит/с. USB4, который еще не вышел на массовый рынок, стандартизирует скорость Thunderbolt 3.
Высокая пропускная способность данных и питания позволяет разъемам USB-C напрямую подключаться к нескольким аудио- и видеоинтерфейсам без использования каких-либо адаптеров. К ним относятся устройства MHL (Mobile High-Definition Link), HDMI и DisplayPort.
С 2014 года все большее количество электронных устройств, включая смартфоны, материнские платы ПК/ноутбуков и внешние жесткие диски, стали поддерживать USB-C. Двусторонние кабели USB-C, которые подключаются как к хосту, так и к приемнику, быстрее и эффективнее, чем старые разъемы Type-A и Type-B.
Растущая экосистема USB-C означает, что вам скоро потребуются поддерживаемые порты и разъемы для передачи данных и зарядки ноутбуков. Хотя Apple была первой компанией, которая представила порты USB-C на своих устройствах, они все чаще встречаются на других массовых устройствах. В дорогих ПК и ноутбуках есть как минимум один порт USB-C.
Что такое USB? На сегодняшний день об этом не знает и не слышал, наверное, только ленивый. USB прочно вошел в жизнь современного человека, и многие сферы деятельности невозможно без него представить. USB по популярности обошел все другие аналогичные интерфейсы, которые взаимодействуют с компьютерными периферийными устройствами. Разъемами USB оснащены практически все электронные гаджеты и системы: компьютеры, телефоны, планшеты, телевизоры, автомобильные магнитолы и множество других устройств.
Понятие USB
Разобраться, что такое USB, поможет техническое определение. В официальной документации заявлено: USB, Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина. В сущности, это программное средство, осуществляющее соединение для трансляции данных между электронными гаджетами.
USB имеет собственный символьный значок в виде геометрических фигур: два круга (маленький и большой), треугольник и квадрат. Из большого круга выходят три разветвленные линии, на концах которых находятся остальные фигуры.
Можно определить, что такое USB, более простым понятием. Это разъем, к которому подключается устройство со штекером того же стандарта. Например, при помощи USB к персональному компьютеру подключается клавиатура, мышь, принтеры. Для обмена информацией, установкой различных обновлений, настроек подсоединяются телефоны, смартфоны, планшеты, электронные книги, портативные жесткие диски и многие другие гаджеты.
Особенности и преимущества
Данный интерфейс был разработан и представлен в конце 1994 года. Руку к появлению USB приложили такие компании, как «Майкрософт», «Интел», «Филипс» и «ЮС Роботикс».
Раньше внешние сторонние устройства общались с ПК посредством таких средств коммутации, как PS/2, последовательный и параллельный вход-порт, отдельный разъем для подсоединения игровых манипуляторов, и что такое USB, никто даже не слышал. При разработке новых гаджетов появилась острая необходимость унифицировать коммутационные возможности. Презентация нового стандарта привела к расширению функциональности компьютера и стимулировала разработку сторонних продуктов с шиной USB.
На сегодняшний день все ПК и ноутбуки выходят в обязательном порядке с разъемами USB. В стационарном компьютере USB-коннекторов может быть монтировано до 12 штук, ноутбук обладает 3-4 входами. Любой современный «уважающий себя» гаджет имеет в своем активе USB-порт.
Простота и удобство в использовании стали синонимами USB-технологии. Она позволила взаимодействие со спецификацией «Plug and Play», которая предполагала надежную, быструю и дружественную коммутацию внешних источников.
Стандартизация USB
Пробные спецификационные стандарты были представлены в конце 1994 г. Далее в течении года выпускалось еще несколько версий, и 15 января 1996 года был презентован стандарт USB 1.0. Он характеризовался двумя видами обмена данными: высоким проходным каналом до 12 Мбит/с и низким – 1.5 Мбит/с. При высокой проходимости длина USB кабеля составляла 3 м, а при низком – 5 м. Напряжение для подключаемых устройств было определено в 5 В с максимальным током – 500 мА. Подключить можно было до 127 гаджетов. При этом все они могли функционировать с различным пропускным стандартом.
В сентябре 1998 г. была проведена работа над обнаруженными ошибками, увеличена скорость до 15 Мбит/с, и получила путевку в жизнь USB-версия 1.1.
Начало 2000 года ознаменовалось выходом интерфейса USB поколения 2.0. Был введен скоростной режим обработки и трансляции данных. USB 2.0 получил три вида пропускной способности:
Дополнительные спецификации
В 2005 г. была разработана технология USB Wireless. Характерной чертой была заявлена беспроводная коммутация с большой скоростью передачи данных. В радиусе 3 метров скорость составляла порядка 480 Мбит/с, 10 м – 110 Мбит/с.
Совместными усилиями компаний «Майкрософт», «Интел», «Хьюлетт-Паккард» и некоторых других появился спецификационный стандарт USB 3.0. Данная версия полностью совместима с 2.0. Разъемы последней спецификации имеют характерный синий цвет пластика в отличии от белого предыдущей версии. Спецификация 3.0 имеет дополнительные четыре линии коммутации, отчего кабель стал немного толще, а пропускная способность выросла до заоблачных 5 Гбит/с. При таких параметрах, например, информация объемом в 1 Тб может быть передана приблизительно за 50 минут. Тогда как при стандарте 2.0 тот же объем передается около 9 часов.
Последняя версия USB имеет более увеличенную силу тока – 900 мА. Данный параметр дал возможность подключать к разъему большее количество устройств по сравнению с 2.0.
USB разъемы
Спецификация USB имеет два типа разъемов/штекеров: тип А и В.
Тип А соединяет стороннее устройство USB и компьютер. Он находится на стороне контроллера. При подключении любого гаджета USB драйвера моментально находит сама операционная система. Если таковые отсутствуют, то устройство всегда комплектуется диском с ПО, в который входит необходимый элемент инсталляции.
Тип В присутствует на стороне периферийных USB-устройств. Это в основном сканеры, принтеры или многофункциональные устройства. Оба типа включают в себя несколько вариантов конфигурации штекеров/разъемов: mini USB и micro USB.
Разъем/штекер mini USB отличается более компактными размерами и встречается на ранних версиях смартфонов, в фотоаппаратах, видеокамерах, электронных книгах и т.д.
Разъем/штекер micro USB габаритами еще меньше, чем предыдущий вариант. Зачастую он встречается в современных смартфонах.
Недостатки интерфейса USB
Разъемы mini USB и micro USB из-за конструктивных особенностей часто выходят из строя раньше своего эксплуатационного срока службы. Это обусловлено тем, что такие разъемы обычно находятся в гаджетах, которые очень часто приходится подсоединять к компьютеру или заряжать (телефоны, смартфоны, КПК, МР3-плееры). При этом стоит отметить, что технология USB позволяет не только обмениваться данными, но и дает возможность заряжать устройства через свое соединение.
Заявленная пропускная способность у спецификации 2.0 в 480 Мбит/с не соответствует действительности. Это происходит потому, что данные передаются в обе стороны по одной витой паре кабеля. Для достижения максимальной скорости требуется 2 такта при обмене информацией, что, кстати, реализовано в USB 3.0.
Что нужно знать про USB: разнообразие коннекторов и стандартов
Современный мир сложно представить без огромного числа устройств, которые отличаются и форматом, и предназначением. Настольные компьютеры и портативные ноутбуки, универсальные планшеты и смартфоны, которые всегда с собой, современные беспроводные наушники, а еще портативные аккумуляторы и умные часы. Практически каждый такой гаджет в том или ином виде использует интерфейс USB. Он прошел длинный эволюционный путь и подстроился под размер и нужды целого зоопарка из девайсов, которые находятся в обиходе современного пользователя. Этот материал поможет разобраться в его разнообразии.
Краткое введение в историю популярной технологии USB
Нет, технологию USB точно нельзя назвать совершенной. Тем не менее, именно она стала достойной альтернативой для огромного числа интерфейсов, с которыми пользователи вряд ли снова всерьез столкнутся в обозримом будущем. Развитие USB шло постепенно и почти за четверть века породило огромное число несовместимых между собой коннекторов с разной скоростью передачи данных. Альтернативой для всех них в ближайшем будущем станет актуальный USB Type-C. Тем не менее, сначала отправим читателя в прошлое — в те «светлые» времена, когда про USB настоящие «техногики» могли только мечтать.
Почти каждый, кто начал пользоваться современной компьютерной техникой около десяти лет тому назад, даже не задумывается о временах, когда USB еще не было. Тогда для подключения мыши мог использоваться PS/2 или последовательный порт. Клавиатура требовала наличие PS/2, Apple Desktop Bus или порта DIN. Принтеры и сканеры предпочитали большие параллельные порты или SCSI. Для контроллеров использовали специальные игровые порты, которые были также совместимы с профессиональными звуковыми картами. Учитывая, что для большинства таких интерфейсов нужны были отдельные платы, проблема налицо.
Собственно, решением и должен был стать стандарт USB, официальным днем рождения которого считают 15 ноября 1995-го. Его развитие поддерживали компании Intel, Microsoft, Philips, US Robotics и другие. Они хотели упростить подключение к компьютеру самых разных устройств, среди которых и телефоны, которые до USB вообще не могли передавать через провода голос в цифровом формате. Более того, целью создания USB также было увеличение ассортимента устройств, которые можно было использовать вместе с компьютером. Собственно, «шалость удалась», и со всем этим формат удачно справился.
Разъем и коннектор USB
Предварительная версия USB 0.7 была выпущена в ноябре 1994-го, USB 0.8 запустили в декабре этого же года, а USB 0.9 — в апреле 1995-го. Предварительную USB 0.99 показали уже в августе, а USB 1.0 Release Candidate вышла в ноябре 1995 года. Многие наивно полагают, что активное участие во внедрении первых USB приняла компания Apple. Тем не менее, она пришла к этому интерфейсу отнюдь не сразу. Дело в том, что первоначально она отдавала предпочтение технологии FireWire, которая использовалась в ранних iPod. Но и она отказалась от нее в пользу более перспективного решения, которое набирало популярность.
Сертификацией новых стандартов и коннекторов USB занималась и продолжает заниматься некоммерческая организация USB Implementers Forum (USB-IF). Она объединяет разработчиков и производителей, которые используют технологию USB. Главная цель этой компании заключается в продолжении принципов интерфейса: сохранение направления на унификацию разъемов и кабелей, управление необходимым потреблением энергии, использование утвержденных протоколов для передачи данных, унификация набора функциональных возможностей и драйверов для всех гаджетов с поддержкой USB.
Стандарты передачи данных USB с прицелом на скорость
Начать нужно с того, что у технологии USB есть два основных нюанса, на которые нужно обращать внимание в первую очередь. Первый — стандарт передачи данных, который обозначается цифрой возле названия USB: USB 1.0 и USB 1.1, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 и USB 3.2, USB4. Второй — тип коннектора, который используется для подключения и обозначается буквой после слова Type через дефис: Type-A, Type-B, Type-C. Для коннекторов также можно использовать сокращения вроде USB-A, USB-B, USB-C — более того, они могут быть в форматах Mini и Micro. Сначала о стандартах, которые, в первую очередь, отвечают за скорость.
USB 1.0 (USB 1.1). Первый официальный стандарт USB увидел свет 15 января 1996-го. Он умел работать в двух режимах: с низкой пропускной способностью (Low-Speed) на скорости до 1,5 Мбит/с и высокой пропускной способностью (Full-Speed) — до 12 Мбит/с. Максимальная длина кабеля с использованием экранирования и высокой пропускной способности могла составлять 5 м. К одному USB 1.0 теоретически можно было одновременно подключить до 127 устройств, и они могли работать на разной скорости. Действительно массовым же стал стандарт USB 1.1, который с учетом ошибок выпустили в сентябре 1998-го.
Интересно, что USB 1.0 работал с напряжением 5 В и силой тока 0,5 А. Его мощность равна их произведению — 2,5 Вт. На фоне зарядки на 96 Вт, которая поставляется вместе с 16-дюймовым MacBook Pro 2019 года, это значение кажется критически малым. Тем не менее, оно вполне сравнимо с 5 Вт в стандартном блоке питания для смартфонов, который Apple кладет даже в комплект поставки iPhone 11. По большому счету, все, что выше 2,5 Вт в USB 1.0, можно считать быстрой зарядкой гаджетов, которая не будет рассматриваться в данном материале. Чтобы не растягивать его, все подробности про нее мы разложили по полочкам
Сертификация USB High-Speed
USB 2.0. На рубеже тысячелетий стало понятно, что USB 1.0 работает слишком медленно. На этом настаивали Hewlett-Packard, Intel, Lucent (Alcatel-Lucent), Microsoft, NEC, Philips и другие компании. Именно поэтому в апреле 2000 года появилась спецификация USB 2.0, которая кроме Low-Speed и Full-Speed также получила возможность работы с режимом High-Speed на скорости до 480 Мбит/с. Первый отлично подходил для мышек и клавиатур, второй использовали для мультимедийных гаджетов, а третий применялся для устройств хранения данных — например, флешек. USB 2.0 обратно совместим с USB 1.0 и USB 1.1 без High-Speed.
Сертификация USB SuperSpeed
USB 3.0 (USB 3.1, USB 3.2). До появления USB 3.0 в 2008 году технология USB фактически положила на лопатки практически всех конкурентов. Тем не менее, к этому времени взвыли производители внешних дисков, которые уперлись в потолок USB 2.0 по скорости и максимальной мощности. Именно для них появился новый режим передачи данных под названием SuperSpeed — 5 Гбит/с. В 2013 году с выходом USB 3.1 прежний USB 3.0 начали называть USB 3.1 Gen 1 — также появился USB 3.1 Gen 2 с поддержкой SuperSpeed+ на скорости 10 Гбит/с. USB 3.2 представили в 2017-м, и его смогли разогнать до 20 Гбит/с (SuperSpeed++).
Сертификация USB SuperSpeed+
USB4. 29 августа 2019 года миру показали новый стандарт USB4 — именно слитно, без пробела между названием технологии и цифрой. Новый протокол передачи данных увеличивает ее скорость до 40 Гбит/с. Его можно использовать даже с коннекторами старого образца вроде USB-A и USB-B, но настолько быстро обмениваться данными получится только при использовании поддерживаемых кабелей USB-С. Тем не менее, о массовости стандарта USB4 говорить еще очень рано. Пока производители активно используют USB 3.2, а Apple в своих смартфонах вообще зациклилась на USB 2.0 и никак не исправляется.
Полноразмерные коннекторы USB, которых пока большинство
Когда разговор заходит о полноразмерных коннекторах USB, большинство представляет себе только USB Type-A или USB-A. В этом нет ничего удивительного, ведь он распространен сильнее всех остальных. Именно USB-A до сих пор используется во многих компьютерах, ноутбуках, внешних аккумуляторах и других устройствах.
Чисто технически он может отличаться, в зависимости от используемого стандарта передачи данных. Тем не менее, он считается обратно совместимым — например, флешка USB 2.0 Type-A без проблем заработает, если ее воткнуть в USB 3.0 Type-A в компьютере. Но кроме USB-A есть еще, как минимум, USB-В.
Что нужно знать про USB: разнообразие коннекторов и стандартов
USB-A. Главное преимущество данного коннектора кроется в его распространенности. Несмотря на то, что сегодня от него уже начинают отказываться, он все еще доминирует на рынке современной пользовательской электроники. В числе его недостатков громоздкость и ассиметричность. При использовании стандартов USB 1.0, USB 1.1 и USB 2.0 в нем используется четыре контакта: пара для передачи данных и пара для питания (один — земля). В USB 3.0 и выше используется пять дополнительных контактов: четыре для передачи данных и один для земли. Благодаря этому скорость SuperSpeed и становится возможной.
USB-B. Данный интерфейс чаще всего используется в различном периферийном оборудовании: принтерах, сканерах и даже USB-микрофонах. Порты для него не устанавливаются в современные компьютеры, и для подключения к ним оборудования чаще всего используются кабели USB-A на USB-B. У обычного кабеля USB Type-B также четыре контакта: пара для передачи данных и пара для питания (один — земля). Обычный USB-B работает только с протоколом передачи данных USB 1.0, USB 1.1 и USB 2.0. Для использования USB 3.0 и выше нужен видоизмененный интерфейс, о котором дальше.
USB-B 3.0. Очередной ассиметричный коннектор USB, который работает с протоколом передачи данных USB 3.0 и выше. В предназначенный для него интерфейс можно установить и обычный кабель USB-B, но он будет работать на скорости не выше USB 2.0 — High-Speed. Чтобы достичь SuperSpeed и выше, порт и коннектор должны подходить USB-B 3.0 по форме и характеристикам. Кроме четырех стандартных коннекторов здесь также используется пять дополнительных контактов: четыре для передачи данных и один для земли. Благодаря им открывается доступ к скорости 5 Гбит/с и выше.
Mini-коннекторы USB, которые успели отойти на второй план
С ростом популярности и распространенности мобильных устройств разного типа начали появляться кабели с Mini-коннекторами USB на одной стороне и полноразмерными USB-A на второй. Они стали логическим продолжением «шнурков» USB-B на USB-A, которые уже активно использовались для подключения к компьютерам периферии.
Интерфейсы уменьшенных размеров начали появляться в цифровых фотоаппаратах, смартфонах, видеорегистраторах и других аналогичных по габаритам гаджетах. Именно формат Mini стал прообразом сначала для Micro, а потом и для актуального на сегодняшний день коннектора USB-C.
Коннектор USB-A формата Mini
USB-A. Первый миниатюрный коннектор USB, который использует для своей работы набор из пяти контактов: пара для передачи данных и пара для питания (один — земля), а также один, предназначенный для определения конца кабеля (он необходим для работы USB OTG, информация о котором будет дальше по тексту). Найти такой не в самой старой электронике сегодня уже достаточно сложно. Формат Mini сегодня еще продолжает существовать в формате USB-B, который слабо отличается от USB-A чисто технически. Да что там, они даже внешне достаточно похожи.
Коннектор USB-B формата Mini
USB-B. Как и USB-A формата Mini, USB-B также работает на базе набора из пяти контактов: пара для передачи данных и пара для питания (один — земля), а также один, предназначенный для определения конца кабеля (USB OTG). Что интересно, в качестве порта для такого кабеля может использоваться как специальный USB-B формата Mini, так и универсальный формата Mini-AB. В такой также получится вставить миниатюрный коннектор стандарта USB-A. Это один из первых шагов в развитии USB, предназначенный для универсализации возможностей подключения — небольшая предпосылка к последующему выходу USB-C.
USB-B 3.0. Чтобы добиться увеличения скорости передачи данных до уровня SuperSpeed, а это 5 Гбит/с, в USB-B 3.0 формата Mini используется увеличенный вдвое набор контактов. Это хорошо видно даже просто визуально. У обычного USB-B формата Mini контакты располагаются только на одной части на внутренней стороне коннектора, а вот при использовании стандартна передачи данных USB 3.0 такой же набор есть и в зеркальном отражении. Кабель USB-B 3.0 формата Mini можно установить и в разъем стандарта 2.0, но использовать возможности SuperSpeed при этом не получится.
Micro-коннекторы USB, многие из которых до сих пор в ходу
Одним из следующих шагов в развитии современных мобильных устройств стало уменьшение размеров коннекторов, которые использовались для их зарядки и обмена данными. Это стало причиной рождения USB формата Micro, который прошел сертификацию 4 января 2007 года.
Такие миниатюрные порты и кабели используются до сих пор — даже спустя более десяти лет после появления на свет. Основной претензией к ним сегодня остается именно ассиметричность — невозможность подключения любой из сторон. Скорость работы и другие технические параметры в общем списке только после этого.
USB-A. Как и коннекторы формата Mini, каждый из кабелей с приставкой Micro использует пять контактов: пара для передачи данных и пара для питания (один — земля), а также один, предназначенный для определения конца кабеля (USB OTG). В данном случае USB-A поддерживает только три варианта скорости передачи данных: Low-Speed (1,5 Мбит/с), Full-Speed (12 Мбит/с) и High-Speed (480 Мбит/с). Коннектор USB-A формата Micro сейчас достаточно сложно встретить в более-менее современных устройствах. Куда большее распространение получил миниатюрный USB-B, который лучше всего знаком под именем Micro-USB.
USB-B. Да, если практически в любом интернет-магазине установить фильтр по кабелям с пометкой Micro-USB, он покажет именно «шнурки» с коннектором USB-B. До начала массового распространения USB-C с таким выпускались практически все смартфоны под управлением операционной системы Android. Его же использовали в наушниках, внешних аккумуляторах, фотоаппаратах и многих других гаджетах. Чисто технически он идентичен USB-A в формате Micro. У него такие же пять контактов: пара для передачи данных и пара для питания (один — земля), а также один, предназначенный для определения конца кабеля (USB OTG).
Коннектор USB-B 3.0 формата Micro
USB-B 3.0. Если у вас завалялся не самый свежий внешний диск, велика вероятность, что в комплекте с ним идет кабель именно с таким коннектором на одном из концов. Он дает возможность передавать данные между накопителем и компьютером на скорости SuperSpeed и выше, а это, как минимум, 5 Гбит/с. Такой скорости вполне достаточно даже для использования операционной системы и всего сопутствующего софта с внешнего накопителя. В порт USB-B 3.0 формата Micro можно вставить коннектор Micro-USB, но тогда скорость будет ограничена предписаниями стандарта USB 2.0.
Экзотические USB и неожиданный Lightning в их числе
Mini4A и Mini4B, Mini5A и Mini5B, Mini8M и Mini8P, а также Mini-TDK — это только некоторые из экзотических коннекторов USB, которые крайне редко устанавливаются в пользовательскую электронику. Тем не менее, есть и один куда более распространенный.
Речь про Lightning, который Apple использует в своих смартфонах, начиная с iPhone 5 из сентября 2012 года. Его главное преимущество кроется в симметричной конструкции, которая дает возможность устанавливать коннектор в порт любой из сторон.
Да, Lightning — это не сертифицированный коннектор из семейства USB, но он работает по его принципам. У него достаточно много контактов — по восемь штук с каждой из сторон. Тем не менее, сегодня он работает на скоростях, сравнимых с USB 2.0. Именно поэтому к нему сегодня столько претензий. По большому счету, главная роль кабеля на сегодняшний день — быстрая передача данных: гигабайты собственных видеороликов в 4K, внушительные фотоархивы, фильмы и многое другое. Все это на iPhone и обратно сегодня сбрасывается мучительно долго.
Новый универсальный симметричный формат USB-C
Когда по поводу USB Type-C только начали появляться первые слухи, многие активно шутили по поводу релиза очередного типа USB. Они смеялись, что USB Implementers Forum создала десяток коннекторов и хочет заменить их одним универсальным, но на практике просто прибавит еще один к их «зоопарку». Скорее всего, примерно так это и случилось бы. Тем не менее, на распространение USB-C сильно повлияла агрессивно-инновационная политика компания Apple. В 2015 году она выпустила 12-дюймовый MacBook с одним портом Type-C и никакие другие кроме 3,5-мм аудиовыхода в ноутбуках до сих пор не использует.
Коннектор USB-C прошел сертификацию почти сразу после презентации стандарта передачи данных USB 3.1 — в августе 2014-го. Type-C создан для замены Type-A и Type-B как в полноразмерном варианте, так и в форматах Mini и Micro. Несмотря на схожие с привычным Micro-USB габариты, у него целых 24 контакта: шесть пар для передачи данных, четыре пары для питания и заземления, и две пары вспомогательных. Но нужно понимать, что использование USB-C не гарантирует поддержку USB 3.1 и выше. Как и любой другой коннектор, он может работать и с более скромными скоростями.
USB Type-C — действительно универсальный тип коннектора, который может передавать сигналы не только по протоколам USB. Он также способен работать в альтернативных режимах: в формате DisplayPort, в стандарте Mobile High-Definition Link (что-то среднее между HDMI и Micro-USB), в роли Thunderbolt (вплоть до высокоскоростной третьей версии), а также в традиционном понимании HDMI. Именно все это и дало той же Apple возможность избавиться от любых других портов в своих ноутбуках — любой кабель к ним получится подключить или напрямую, или через переходник. Тем не менее, для использования альтернативных режимов, кабель и порт должны их поддерживать.
Только USB-C полноценно раскрывает возможности и скорости USB 3.1 и USB 3.2, а также USB4. Именно за данным типом коннектора будущее во всех возможных направлениях. Реального смысла развивать другие типы подключения, когда есть один универсальный, больше нет.
Даже Apple уже перешла на Type-C в актуальных моделях iPad Pro и, скорее всего, сделает это же с iPhone в 2020 или 2021 году. Любой современный девайс уже оборудован USB-C, и только по наличию данного порта можно судить про качество и технологичность гаджета, который буквально только что попал в руки.
Интересные вопросы про технологию USB и ответы на них
Какие особенности у Inter-Chip USB? Это специальный стандарт, который используется для передачи данных внутри устройства. В таком случае для этого не нужны физические коннекторы, а также возможность ручного выбора скорости обмена информацией.
Что такое Media Agnostic USB? Эту штуку представили в 2013 году. С помощью нее протокол передачи данных USB можно встроить в уже существующие на рынке каналы связи — например, в WiFi. Это должно значительно расширить возможности использования USB в разных сферах.
Зачем нужны оптические кабели USB 3.0? Обычные кабели USB ограничены длиной 3–5 метров. Но в 2013 году миру показали варианты с использованием оптического волокна, которые могут работать на расстоянии до 100 метров. Вот только зарядка по ним, к сожалению, не идет.
Какие альтернативы для USB были и существуют на рынке
Когда технология USB уже заняла лидирующие позиции на рынке, ее господство тут же взялись оспаривать. Конкуренты даже добились некоторого успеха за счет закрытия вопросов, для которых USB было невозможно использовать. Но в итоге все они проиграли битву за лидерство.
Одним из соперников USB был формат FireWire, который также известен под именем IEEE 1394. Его с конца 90-х вплоть до начала 2010-го использовала преимущественно компания Apple. Главным плюсом данного решения была скорость передачи данных, которая обычно перегоняла USB чуть ли не в десяток раз. Более того, даже ранние варианты FireWire умели передавать данные одновременно в двух направлениях — у USB ничего подобного не было. Тем не менее, FireWire был куда дороже главного конкурента, поэтому от него постепенно отказались и в Apple, и сегодня формат почти не развивается.
Отдельного внимание также заслуживает Thunderbolt, который также ассоциируется с компанией Apple. Он всегда характеризовался высокой скоростью передачи данных, но в итоге стал отдельным режимом для коннектора USB-C, поэтому в качестве отдельного формата рассматривать его больше нет смысла.
Подводя итоги: перспективы развития технологии USB
Не так давно инсайдеры заговорили, что Apple может полностью избавиться от проводного подключения своих смартфонов уже в 2021 году. С одной стороны, полностью беспроводной смартфон — сказка и мечта. С другой стороны, стабильно быстрая передача данных, а также устранение неисправностей гаджетов неизбежно требуют проводное подключение. Тем не менее, очевидно, что в будущем от кабелей в любом виде человечество все-таки избавится. Их заменят беспроводные протоколы — наследники USB, Wi-Fi, Bluetooth и других технологий. Но когда этот момент настанет — вот это большой вопрос.
А вы какими usb отдаете предпочтение? Говорится о флешке, токсть с каким типом и версией usb вы отдаете предпочтение или вы не смотрите на версию и вам главное ценник?