USB или универсалната серийна шина е индустриален стандарт, който задава спецификации за кабели и конектори на устройства.
USB или „универсална серийна шина“ е един от най-старите и популярни интерфейси днес. Въпреки че първоначално беше представен като компютърен порт, сега се вижда на почти всяка една техника, включително смартфони, игрови конзоли, камери и т.н. под една или друга форма. Основната цел на създаването на USB беше да осигури стандартизирана връзка на периферни устройства към компютри. Днес, USB остава верен на името си, благодарение на широкото си приемане и голямото разнообразие от поддържан хардуер и софтуер. Нека да разгледаме кратката история на USB, както и да изброим всички различни видове конектори и стандарти.
Как се появи USB?
Разработването на USB започва през 1994 г. с цел да се направи един-единствен конектор, който на практика да замени редица конектори, срещани на персонални компютри. Целта на USB също беше да донесе a по-проста софтуерна конфигурация на всички устройства, които могат да се свързват чрез USB, за да се позволи по-висока скорост на данни за външни устройства и да се решат проблемите с използваемостта на съществуващите интерфейси. USB обаче не е изобретение на един човек. Това беше групово усилие, което включваше общо седем компании, а именно Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Nortel. Екипът, ръководен от Аджай Бхат, работи върху стандарта в Intel и първите интегрални схеми, поддържащи USB, са произведени през 1995 г.
USB 1.0
Първата спецификация, наречена USB 1.0, направи своя дебют през януари 1996 г., предлагайки скорости на трансфер на данни от 1,5 Mbps (ниска скорост) и 12 Mbps (пълна скорост). Решението за добавяне на двускоростни конфигурации беше взето, така че да може да поддържа както високоскоростни устройства като принтери и дискови устройства, така и евтини периферни устройства като клавиатури и мишки. USB 1.1 всъщност беше първата широко използвана спецификация, тъй като се появи за първи път на Apple iMac през септември 1998 г. Различни производители последваха Apple и започнаха да произвеждат компютри без наследство с USB портове.
USB 2.0 и USB 3.0
През април 2000 г. беше обявена спецификацията на USB 2.0 след получаване на съгласие от Форум за внедрители на USB (USB-IF). Предлага се през 2001 г. Hewlett-Packard, Intel, Lucent Technologies (Nokia), NEC и Philips настояваха за по-високи скорости на трансфер на данни, където новият стандарт донесе скорости до 480Mbps. След това видяхме публикуването на USB 3.0 на ноем. 12, 2008, за допълнително увеличаване на скоростта на трансфер на данни до 5Gbps, което също беше наречено SuperSpeed. Новият стандарт също се фокусира върху намаляване на консумацията на енергия, увеличаване на изходната мощност и осигуряване обратна съвместимост с USB 2.0. Първият набор от устройства с USB 3.0 излезе през януари 2010.
USB 3.1 Gen 1 и Gen 2
Спецификацията USB 3.1 беше обявена за първи път през юли 2013 г. и тук нещата започнаха да стават малко объркващи. Той беше пуснат в две версии, USB 3.1 Gen 1 и USB 3.1 Gen 2. Докато първият запази 5Gbps (SuperSpeed) режим на трансфер на USB 3.0, Gen 2 въведе режим на трансфер SuperSpeed+ с максимална скорост на сигнализиране на данни до 10Gbps. През септември 2017 г. беше публикувана спецификацията на USB 3.2, която отново доведе до промяна в схемата за именуване. USB 3.2 Gen 1 всъщност беше същото като USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 2 беше новият USB 3.1 Gen 2, а USB 3.2 Gen 2x2 беше най-новият и най-бързият, предлагащ скорости до 20Gbps.
USB4 и USB4 версия 2.0
Най-новият стандарт се нарича официално USB4 (не USB 4 по някаква причина) и беше въведен през 2019 г. с първия USB4 устройства пристигат през 2021 и 2022 г. Нещата станаха доста объркващи с USB 3.1 и 3.2 и цялата терминология на Gen 1 и Gen 2, а USB-IF се опитва да отмените това с USB4, маркетингът за който ще зависи от скоростта му на пренос на данни, а не от версията. USB4 се предлага в два варианта: 20Gbps и 40Gbps и USB-IF се надява, че производителите ще маркират своите USB устройства със скоростите, а не само с USB4.
Първите USB4 2.0 устройства няма да излязат най-рано до края на 2023 г.
Има една допълнителна точка към USB4: Thunderbolt. Основата на USB4 е старият протокол Thunderbolt 3 на Intel и естествено USB4 е донякъде съвместим с Thunderbolt – акцент върху до известна степен. USB4 устройствата и кабелите могат да бъдат или 20Gbps, или 40Gbps, докато Thunderbolt 4 изисква 40Gbps, така че не всички USB4 портове и кабели може да са еквивалентни на Thunderbolt.
Спецификацията на USB4 версия 2.0 беше пусната в края на 2022 г. (което прави USB още по-объркващ за всички) и увеличава честотната лента на USB4 от 40 до 80Gbps, с допълнителен режим 120Gbps, който работи само в една посока, оставяйки другата посока само с 40Gbps на честотна лента. Този режим от 120 Gbps е полезен за ситуации, при които едната страна на връзката трябва да получи много повече данни отколкото другия, като например използването на дисплей с висока разделителна способност, който се нуждае от много данни, за да покаже напълно подробно изображение. Тъй като спецификацията излезе наскоро, първите USB4 2.0 устройства няма да излязат най-рано до края на 2023 г.
мълния
За разлика от USB стандарта, който се гордее с универсалност и приемане като "стандарт", Thunderbolt е стандарт, разработен и лицензиран от Intel. Въпреки това, Thunderbolt 3 беше основно даден на USB-IF и беше използван за създаване на USB4, така че сега връзката между двете е мътна. Това е междуплатформен стандарт за пренос на данни и мощност, но устройствата трябва да бъдат сертифицирани за използване с този стандарт, а стандартите на Intel са много по-строги от тези на USB-IF.
Протоколът Thunderbolt често се среща в лаптопи и понякога настолни компютри и може да се използва за свързване DisplayPort-съвместими устройства, включително външни монитори, както и PCI Express (PCIe) периферни устройства, включително външни графични карти, твърди дискове, Wi-Fi или Ethernet конектори, през USB-C порт. Текущото поколение на протокола – Thunderbolt 4 – поддържа честотни ленти нагоре или надолу по веригата до 40Gbps. В сравнение с последното поколение Thunderbolt 3, новата версия носи подобрена поддръжка на 4K дисплей (от един 4K монитор на два), удвоява честотната лента на PCIe и гарантира 40Gbps честотна лента, което беше по избор за Thunderbolt 3.
Следващото поколение Thunderbolt е на хоризонта.
Така че има USB и Thunderbolt, а USB4 е базиран на Thunderbolt 3, който е наследен от Thunderbolt 4. Ако сте объркани, ние не ви обвиняваме. Това, което трябва да знаете е, че USB4 не гарантира много по отношение на производителността, докато Thunderbolt 4 обещава повече. Въпреки че USB4 е базиран на Thunderbolt 3, това не означава, че всяко USB4 устройство, порт и кабел ще има същите функции и производителност като всяка връзка Thunderbolt 3 или 4.
Следващото поколение на Thunderbolt също е на хоризонта и Thunderbolt 5 има за цел да увеличи честотната лента до 80Gbps, двойно повече от Thunderbolt 4 и варианта 40Gbps на Thunderbolt 3. Въпреки това, 80Gbps е скоростта за устройства, които се нуждаят от еднаква честотна лента в двете посоки. Някои устройства могат да имат 120 Gbps честотна лента в една посока в замяна на само 40 в другата, като USB4 2.0. Това е полезно за дисплеи и може би дори за устройства за съхранение. Thunderbolt 5 няма дата на пускане към момента на писане, въпреки че стартирането по-късно през 2023 или 2024 г. е правдоподобно.
USB конектори и портове
Преди да говорим за различните типове USB портове и конектори, нека поговорим за разликата между конектора и порта. Портът е това, което имате на вашето устройство като смартфон или компютър. Това е мястото, където включвате кабел или външно устройство, да речем флаш устройство. Конекторът обикновено се вижда на самия кабел, който се включва в порта. Това означава, че имате нужда от съвпадащ порт, за да включите конектора. Човек също трябва да разбере, че USB стандартът разчита на комбинацията от конектор и порт. Колкото по-нов е портът/конекторът, толкова по-нов стандарт може да приеме. Имайки предвид това, има случаи, в които производителите прилагат по-стари USB стандарти към по-нови портове/конектори, за да спестят разходи.
USB-A
Първият плосък, правоъгълен конектор все още е обичайна гледка на устройства като компютри, игрови конзоли, телевизори и т.н. Той служи добре през годините за ефективно прехвърляне на данни и мощност и в момента предлага стандарта USB 3.2. Претърпя подобрения по отношение на автобусните ленти и скоростта на трансфер, но като цяло дизайнът остана същият.
USB-B
USB-B вече не е толкова често срещан, но все пак може да видите този порт на големи устройства, като скенери или принтери, както и на определени аудио устройства. Портът има квадратен вид, докато другата страна на кабела най-вероятно ще има USB-A порт за свързване към компютър.
Мини-USB
Това беше по-малък порт, но беше базиран на USB-B порта. Използва се предимно за зареждане и прехвърляне на данни от устройства като фотоапарати и MP3 плейъри, въпреки че вече не е много често срещано. Имаше и версия Type-A, но и двете скоро бяха поети от по-малка версия, micro-USB.
Микро-USB
Micro-USB беше един от най-популярните USB портове благодарение на приемането му в смартфони, таблети и различни други преносими джаджи и аксесоари. Въпреки че постепенно се премахва в полза на USB-C порта, все още можете да намерите различни устройства, които все още разчитат на порта.
USB-C
Това е текущият стандарт и най-накрая е първият USB порт, който можете да включите правилно с едно движение, тъй като е обратим. Освен че предлага по-бързи скорости на предаване на данни и захранване, той предлага и свързаност на дисплея, което го прави идеалният универсален порт. Можете да видите този порт на почти всяко ново устройство от смартфони, лаптопи, таблети, слушалки и т.н. Има потенциала да достави 100 W мощност, което го прави подходящ за зареждане на широка гама от устройства, включително лаптопи. Това е и конекторът от новата ера за стандарта Thunderbolt, предлагащ 40Gbps и 4K видео изход.
Доставка на енергия
Сега освен за прехвърляне на данни, USB се използва и за зареждане на устройства. До USB 3.1 максималната мощност, която човек можеше да получи, беше 5V/900mA през USB Type-A. Това беше последвано от USB Fast Charge, нов стандарт, който увеличи скоростите до 5V/1,5A. Тези скорости на зареждане бяха подходящи за малки устройства и определени смартфони. Въпреки това, с подобренията в технологията и изискването за много по-високи скорости на зареждане на батерията, USB-IF представи USB Power Delivery, сега версия 3.1. Тя се превърна в индустриален стандарт отворена спецификация, която може да осигури високоскоростно зареждане с до 240 вата с последната актуализация 3.1, в зависимост от устройство. Това може да се използва за зареждане на всичко - от смартфони до лаптопи, като използвате USB-C конектора от двата края.
USB портът най-накрая оправдава името си. След като преминахме през различни ревизии през годината по отношение на хардуер и софтуер, сега можем да кажем, че USB (благодарение на Type-C) наистина е универсално приет стандарт. Не само, че може да доставя данни и енергия с бързи скорости, човек може дори да го използва за въвеждане или извеждане на видео. Нищо чудно, че дори Apple бавно се отдалечава и заменя своя Lightning конектор с USB Type-C.