يعد USB أو الناقل التسلسلي العالمي معيارًا صناعيًا يحدد مواصفات الكابلات والموصلات الموجودة على الأجهزة.
يعد USB أو "الناقل التسلسلي العالمي" أحد أقدم الواجهات وأكثرها شهرة اليوم. على الرغم من أنه تم تقديمه في البداية كمنفذ للكمبيوتر، إلا أنه يظهر الآن في كل قطعة تقنية تقريبًا بما في ذلك الهواتف الذكية وأجهزة الألعاب والكاميرات وما إلى ذلك. بشكل أو بآخر. كان الهدف الرئيسي من صنع USB هو توفير اتصال موحد للأجهزة الطرفية بأجهزة الكمبيوتر. اليوم يو اس بي يتوافق مع اسمه، وذلك بفضل قبوله الواسع ومجموعة واسعة من الأجهزة المدعومة برمجة. دعونا نلقي نظرة على التاريخ الموجز لـ USB بالإضافة إلى قائمة بجميع أنواع الموصلات والمعايير المختلفة.
كيف جاء USB إلى الوجود؟
بدأ تطوير USB في عام 1994 بهدف إنشاء موصل واحد يمكن أن يحل بشكل أساسي محل عدد من الموصلات الموجودة على أجهزة الكمبيوتر. كان الغرض من USB أيضًا هو جلب ملف تكوين برامج أكثر بساطة لجميع الأجهزة التي يمكن توصيلها عبر USB، للسماح بمعدلات بيانات أسرع للأجهزة الخارجية، ومعالجة مشكلات قابلية الاستخدام الموجودة واجهات. لم يكن USB اختراعًا فرديًا بالرغم من ذلك. لقد كان جهدًا جماعيًا شمل إجمالي سبع شركات وهي Compaq وDEC وIBM وIntel وMicrosoft وNEC وNortel. عمل الفريق بقيادة أجاي بهات على المعيار في شركة إنتل وتم إنتاج أول دوائر متكاملة تدعم USB في عام 1995.
يو اس بي 1.0
ظهرت المواصفات الأولى التي تسمى USB 1.0 لأول مرة في يناير 1996 حيث توفر سرعات نقل بيانات تبلغ 1.5 ميجابت في الثانية (سرعة منخفضة) و12 ميجابت في الثانية (سرعة كاملة). تم اتخاذ قرار إضافة تكوينات ذات سرعتين حتى تتمكن من دعم الأجهزة عالية السرعة مثل الطابعات ومحركات الأقراص بالإضافة إلى الأجهزة الطرفية منخفضة التكلفة مثل لوحات المفاتيح وأجهزة الماوس. كان USB 1.1 في الواقع أول مواصفات مستخدمة على نطاق واسع حيث ظهر لأول مرة على جهاز Apple iMac في سبتمبر 1998. اتبعت مجموعة متنوعة من الشركات المصنعة شركة Apple وبدأت في إنتاج أجهزة كمبيوتر خالية من التراث مزودة بمنافذ USB.
يو اس بي 2.0 ويو اس بي 3.0
في أبريل 2000، تم الإعلان عن مواصفات USB 2.0 بعد الحصول على موافقة من منتدى منفذي USB (يو إس بي-إذا). تم توفيره في عام 2001. دفعت شركات Hewlett-Packard وIntel وLucent Technologies (Nokia) وNEC وPhilips إلى رفع معدلات نقل البيانات، حيث جلب المعيار الجديد سرعات تصل إلى 480 ميجابت في الثانية. ثم رأينا نشر USB 3.0 في نوفمبر. تم إطلاقه في 12 نوفمبر 2008 لزيادة سرعات نقل البيانات إلى ما يصل إلى 5 جيجابت في الثانية، وهو ما كان يسمى أيضًا SuperSpeed. ركز المعيار الجديد أيضًا على تقليل استهلاك الطاقة وزيادة إنتاج الطاقة وتوفيرها التوافق مع الإصدارات السابقة مع USB 2.0. تم طرح المجموعة الأولى من الأجهزة التي تحتوي على USB 3.0 في يناير 2010.
USB 3.1 الجيل الأول والجيل الثاني
تم الإعلان عن مواصفات USB 3.1 لأول مرة في يوليو 2013، وهنا بدأت الأمور تصبح مربكة بعض الشيء. تم إطلاقه في نسختين، USB 3.1 Gen 1 وUSB 3.1 Gen 2. بينما احتفظ الطراز الأول بوضع نقل USB 3.0 بسرعة 5 جيجابت في الثانية (SuperSpeed)، قدم الجيل الثاني وضع نقل SuperSpeed+ مع الحد الأقصى لمعدل إشارات البيانات إلى 10 جيجابت في الثانية. في سبتمبر 2017، تم نشر مواصفات USB 3.2 والتي جلبت مرة أخرى تغييرًا في نظام التسمية. كان USB 3.2 Gen 1 هو في الواقع نفس USB 3.1 Gen 1، وكان USB 3.2 Gen 2 هو USB 3.1 Gen 2 الجديد، وكان USB 3.2 Gen 2x2 هو أحدث وأسرع سرعات تصل إلى 20 جيجابت في الثانية.
USB4 وUSB4 الإصدار 2.0
يُطلق على أحدث معيار رسميًا اسم USB4 (وليس USB 4 لأي سبب كان) وتم تقديمه في عام 2019 مع أول أجهزة USB4 يصل في عامي 2021 و 2022. أصبحت الأمور مربكة جدًا مع USB 3.1 و3.2 ومصطلحات الجيل الأول والجيل الثاني بأكملها، ويحاول USB-IF للتراجع عن ذلك باستخدام USB4، الذي سيعتمد تسويقه على سرعة نقل البيانات وليس الإصدار الذي هو عليه. يأتي USB4 بنكهتين: 20 جيجابت في الثانية و40 جيجابت في الثانية، ويأمل USB-IF أن يقوم المصنعون بتمييز أجهزة USB الخاصة بهم بالسرعات بدلاً من USB4 فقط.
لن يتم إصدار أول أجهزة USB4 2.0 حتى أواخر عام 2023 على أقرب تقدير.
هناك نقطة إضافية واحدة لـ USB4: Thunderbolt. أساس USB4 هو بروتوكول Thunderbolt 3 القديم من Intel، وبطبيعة الحال، USB4 متوافق إلى حد ما مع Thunderbolt - التركيز على قليلا. يمكن أن تكون أجهزة وكابلات USB4 إما بسرعة 20 جيجابت في الثانية أو 40 جيجابت في الثانية بينما يتطلب Thunderbolt 4 سرعة 40 جيجابت في الثانية، لذلك قد لا تكون جميع منافذ وكابلات USB4 مكافئة لـ Thunderbolt.
تم إصدار مواصفات USB4 الإصدار 2.0 في أواخر عام 2022 (مما يجعل USB أكثر إرباكًا للجميع)، ويزيد من عرض النطاق الترددي لـ USB4 من 40 إلى 80 جيجابت في الثانية، مع وضع اختياري بسرعة 120 جيجابت في الثانية يعمل في اتجاه واحد فقط، ويترك الاتجاه الآخر بسرعة 40 جيجابت في الثانية فقط عرض النطاق. يعد وضع 120 جيجابت في الثانية مفيدًا في المواقف التي يحتاج فيها أحد جانبي الاتصال إلى تلقي المزيد من البيانات عن الآخر، مثل استخدام شاشة عالية الدقة تحتاج إلى الكثير من البيانات لعرض صورة مفصلة بالكامل. نظرًا لأن المواصفات ظهرت مؤخرًا فقط، فلن يتم إصدار أول أجهزة USB4 2.0 حتى أواخر عام 2023 على أقرب تقدير.
صاعقة
على عكس معيار USB، الذي يفتخر بعالميته وقبوله باعتباره "معيارًا"، فإن Thunderbolt هو معيار تم تطويره وترخيصه بواسطة Intel. ومع ذلك، تم منح Thunderbolt 3 بشكل أساسي إلى USB-IF وتم استخدامه لإنشاء USB4، لذا فإن العلاقة بين الاثنين غامضة الآن. وهو عبارة عن معيار لنقل البيانات والطاقة عبر الأنظمة الأساسية، ولكن يجب أن تكون الأجهزة معتمدة للاستخدام مع هذا المعيار، كما أن معايير Intel أكثر صرامة من معايير USB-IF.
غالبًا ما يوجد بروتوكول Thunderbolt في أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأحيانًا أجهزة الكمبيوتر المكتبية، ويمكن استخدامه للاتصال منفذ العرض- الأجهزة المتوافقة بما في ذلك الشاشات الخارجية بالإضافة إلى الأجهزة الطرفية PCI Express (PCIe) بما في ذلك بطاقات الرسومات الخارجية ومحركات الأقراص الصلبة وموصلات Wi-Fi أو Ethernet عبر منفذ USB-C. يدعم الجيل الحالي من البروتوكول – Thunderbolt 4 – نطاقات ترددية تصل إلى المنبع أو المصب تصل إلى 40 جيجابت في الثانية. بالمقارنة مع الجيل الأخير من Thunderbolt 3، يوفر الإصدار الجديد دعمًا محسنًا لشاشة 4K (من جهاز واحد بدقة 4K) شاشة إلى اثنتين)، ومضاعفة عرض النطاق الترددي لـ PCIe، ويضمن عرض نطاق ترددي يبلغ 40 جيجابت في الثانية، وهو ما كان اختياريًا لـ Thunderbolt 3.
الجيل القادم من Thunderbolt يلوح في الأفق.
إذًا هناك USB وThunderbolt، ويعتمد USB4 على Thunderbolt 3، والذي خلفه Thunderbolt 4. إذا كنت في حيرة من أمرك، فإننا لا نلومك. ما تحتاج إلى معرفته هو أن USB4 لا يضمن الكثير من حيث الأداء بينما يعد Thunderbolt 4 بالمزيد. على الرغم من أن USB4 يعتمد على Thunderbolt 3، فإن هذا لا يعني أن كل جهاز ومنفذ وكابل USB4 سيكون له نفس الميزات والأداء مثل أي اتصال Thunderbolt 3 أو 4.
الجيل القادم من Thunderbolt يلوح في الأفق أيضًا الصاعقة 5 يهدف إلى زيادة عرض النطاق الترددي إلى 80 جيجابت في الثانية، أي ضعف عرض النطاق الترددي الذي يقدمه Thunderbolt 4 وThunderbolt 3 بسرعة 40 جيجابت في الثانية. ومع ذلك، فإن 80 جيجابت في الثانية هي السرعة المخصصة للأجهزة التي تحتاج إلى كميات متساوية من النطاق الترددي في كلا الاتجاهين. يمكن أن تحتوي بعض الأجهزة على نطاق ترددي يبلغ 120 جيجابت في الثانية في اتجاه واحد مقابل 40 جيجابت في الثانية فقط في الاتجاه الآخر، مثل USB4 2.0. وهذا مفيد للشاشات وربما حتى لأجهزة التخزين. لا يوجد تاريخ إصدار لـ Thunderbolt 5 في وقت كتابة هذا التقرير، على الرغم من إمكانية إطلاقه لاحقًا في عام 2023 أو 2024.
موصلات ومنافذ USB
قبل أن نتحدث عن الأنواع المختلفة لمنافذ وموصلات USB، دعونا نتحدث عن الفرق بين الموصل والمنفذ. المنفذ هو ما لديك على جهازك مثل الهاتف الذكي أو الكمبيوتر الشخصي. إنه المكان الذي تقوم فيه بتوصيل كابل أو جهاز خارجي، على سبيل المثال محرك أقراص صغير. عادةً ما يظهر الموصل على الكبل نفسه الذي يتم توصيله بالمنفذ. هذا يعني أنك بحاجة إلى منفذ مطابق لتوصيل الموصل. يحتاج المرء أيضًا إلى فهم أن معيار USB يعتمد على مجموعة الموصل والمنفذ. كلما كان المنفذ/الموصل أحدث، كلما كان المعيار الأحدث الذي يمكن اعتماده. ومع ذلك، هناك حالات تطبق فيها الشركات المصنعة معايير USB الأقدم على المنافذ/الموصلات الأحدث لتوفير التكاليف.
يو اس بي-أ
لا يزال أول موصل مسطح ومستطيل مشهدًا شائعًا على أجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر ووحدات التحكم في الألعاب وأجهزة التلفزيون وما إلى ذلك. لقد خدم بشكل جيد على مر السنين في نقل البيانات والطاقة بكفاءة ويقدم حاليًا معيار USB 3.2. لقد شهدت ترقيات من حيث ممرات الحافلات وسرعات النقل ولكن بشكل عام، ظل التصميم كما هو.
يو اس بي-بي
لم يعد USB-B شائعًا بعد الآن، ولكن قد لا يزال بإمكانك رؤية هذا المنفذ على الأجهزة الكبيرة، مثل الماسحات الضوئية أو الطابعات وكذلك على بعض أجهزة الصوت. يتميز المنفذ بمظهر مربع بينما من المرجح أن يحتوي الجانب الآخر من الكابل على منفذ USB-A للاتصال بجهاز الكمبيوتر.
ميني يو اس بي
الآن، كان هذا منفذًا أصغر ولكنه كان يعتمد على منفذ USB-B. تم استخدامه بشكل أساسي لشحن ونقل البيانات من أجهزة مثل الكاميرات ومشغلات MP3، على الرغم من أنه لم يعد شائعًا بعد الآن. كان هناك إصدار من النوع A أيضًا، ولكن سرعان ما تم الاستيلاء على كلاهما بواسطة إصدار أصغر، وهو micro-USB.
USB مصغر
كان Micro-USB أحد منافذ USB الأكثر شيوعًا بفضل اعتماده في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية ومجموعة متنوعة من الأدوات والملحقات المحمولة الأخرى. بينما يتم التخلص التدريجي منه لصالح منفذ USB-C، لا يزال بإمكانك العثور على مجموعة متنوعة من الأجهزة التي لا تزال تعتمد على المنفذ.
يو اس بي سي
هذا هو المعيار الحالي وهو أخيرًا أول منفذ USB يمكنك توصيله بشكل صحيح دفعة واحدة لأنه قابل للعكس. وبصرف النظر عن تقديم سرعات أسرع لتوصيل البيانات والطاقة، فإنه يوفر أيضًا اتصالاً بالشاشة مما يجعله المنفذ العالمي المثالي. يمكنك رؤية هذا المنفذ على كل جهاز حديث تقريبًا من الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية وسماعات الرأس وما إلى ذلك. لديه القدرة على توفير 100 واط من الطاقة، مما يجعله مناسبًا لشحن مجموعة واسعة من الأجهزة بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر المحمولة. يعد هذا أيضًا موصل العصر الجديد لمعيار Thunderbolt الذي يوفر إخراج فيديو بدقة 40 جيجابت في الثانية و4K.
تسليم الطاقة
الآن وبصرف النظر عن نقل البيانات، تم استخدام USB لشحن الأجهزة أيضًا. حتى USB 3.1، كان الحد الأقصى للطاقة التي يمكن الحصول عليها هو 5 فولت/900 مللي أمبير عبر USB من النوع A. تبع ذلك USB Fast Charge، وهو معيار جديد أدى إلى زيادة السرعة إلى 5V/1.5A. وكانت سرعات الشحن هذه مناسبة للأجهزة الصغيرة وبعض الهواتف الذكية أيضًا. ومع ذلك، مع التحسينات في التكنولوجيا والحاجة إلى سرعات شحن أعلى بكثير للبطارية، قدم USB-IF توصيل الطاقة عبر USB، الإصدار 3.1 الآن. لقد أصبحت مواصفات مفتوحة قياسية في الصناعة يمكنها توفير شحن عالي السرعة بقدرة تصل إلى 240 واط مع آخر تحديث 3.1، اعتمادًا على جهاز. يمكن استخدام هذا لشحن أي شيء بدءًا من الهواتف الذكية وحتى أجهزة الكمبيوتر المحمولة باستخدام موصل USB-C على كلا الطرفين.
لقد أصبح منفذ USB أخيرًا يرقى إلى مستوى اسمه. بعد إجراء العديد من المراجعات على مدار العام فيما يتعلق بالأجهزة والبرامج، يمكننا الآن أن نقول أن USB (بفضل النوع C) هو بالفعل معيار مقبول عالميًا. لا يقتصر الأمر على توفير البيانات والطاقة بسرعات عالية فحسب، بل يمكن أيضًا استخدامه لإدخال أو إخراج الفيديو. لا عجب أن شركة Apple تبتعد ببطء وتستبدل موصل Lightning بمنفذ USB Type-C.