Όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τα πρότυπα USB, τις ταχύτητες και τους τύπους θυρών

Το USB ή «Universal Serial Bus» είναι μια από τις παλαιότερες και πιο δημοφιλείς διεπαφές σήμερα. Ενώ αρχικά εισήχθη ως θύρα υπολογιστή, τώρα εμφανίζεται σχεδόν σε κάθε κομμάτι της τεχνολογίας, συμπεριλαμβανομένων των smartphone, των κονσολών παιχνιδιών, των καμερών κ.λπ. με τη μια ή την άλλη μορφή. Ο κύριος στόχος της κατασκευής USB ήταν να παρέχει μια τυποποιημένη σύνδεση περιφερειακών με υπολογιστές. Σήμερα, USB στέκεται πιστό στο όνομά του, χάρη στην ευρεία αποδοχή του και σε μια ευρεία ποικιλία υποστηριζόμενου υλικού και λογισμικό. Ας ρίξουμε μια ματιά στη σύντομη ιστορία του USB και ας απαριθμήσουμε όλους τους διάφορους τύπους υποδοχών και προτύπων.

Πώς δημιουργήθηκε το USB;

Η ανάπτυξη του USB ξεκίνησε το 1994 με στόχο να δημιουργήσει μια ενιαία υποδοχή που θα μπορούσε βασικά να αντικαταστήσει έναν αριθμό υποδοχών που εμφανίζονται σε υπολογιστές. Ο σκοπός του USB ήταν επίσης να φέρει ένα απλούστερη διαμόρφωση λογισμικού όλων των συσκευών που θα μπορούσαν να συνδεθούν μέσω USB, για να επιτρέψουν ταχύτερους ρυθμούς δεδομένων για εξωτερικές συσκευές και να αντιμετωπίσουν τα ζητήματα χρηστικότητας των υπαρχόντων διεπαφές. Ωστόσο, το USB δεν ήταν μια εφεύρεση ενός ανθρώπου. Ήταν μια ομαδική προσπάθεια που περιελάμβανε συνολικά επτά εταιρείες και συγκεκριμένα τις Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC και Nortel. Η ομάδα με επικεφαλής τον Ajay Bhatt εργάστηκε στο πρότυπο στην Intel και τα πρώτα ολοκληρωμένα κυκλώματα που υποστηρίζουν USB κατασκευάστηκαν το 1995.

USB 1.0

Η πρώτη προδιαγραφή που ονομάζεται USB 1.0 έκανε το ντεμπούτο της τον Ιανουάριο του 1996 προσφέροντας ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων 1,5 Mbps (χαμηλή ταχύτητα) και 12 Mbps (πλήρης ταχύτητα). Η απόφαση να προστεθούν διαμορφώσεις δύο ταχυτήτων ελήφθη έτσι ώστε να μπορεί να υποστηρίζει συσκευές υψηλής ταχύτητας όπως εκτυπωτές και μονάδες δίσκου καθώς και περιφερειακά χαμηλού κόστους όπως πληκτρολόγια και ποντίκια. Το USB 1.1 ήταν στην πραγματικότητα η πρώτη ευρέως χρησιμοποιούμενη προδιαγραφή καθώς έκανε την πρώτη του εμφάνιση στο Apple iMac τον Σεπτέμβριο του 1998. Διάφοροι κατασκευαστές ακολούθησαν την Apple και άρχισαν να παράγουν υπολογιστές παλαιού τύπου με θύρες USB.

USB 2.0 και USB 3.0

Τον Απρίλιο του 2000, η ​​προδιαγραφή USB 2.0 ανακοινώθηκε μετά τη συγκατάθεση του USB Implementers Forum (USB-IF). Διατέθηκε το 2001. Οι Hewlett-Packard, Intel, Lucent Technologies (Nokia), NEC και Philips πίεσαν για υψηλότερους ρυθμούς μεταφοράς δεδομένων, όπου το νέο πρότυπο έφερε ταχύτητες έως και 480 Mbps. Στη συνέχεια είδαμε να δημοσιεύεται το USB 3.0 τον Νοέμβριο. 12, 2008, για περαιτέρω αύξηση των ταχυτήτων μεταφοράς δεδομένων έως και 5 Gbps, η οποία ονομαζόταν επίσης SuperSpeed. Το νέο πρότυπο επικεντρώθηκε επίσης στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας, στην αύξηση της ισχύος εξόδου και στην παροχή συμβατότητα προς τα πίσω με USB 2.0. Το πρώτο σετ συσκευών που διαθέτουν USB 3.0 κυκλοφόρησε τον Ιανουάριο 2010.

USB 3.1 Gen 1 και Gen 2

Η προδιαγραφή USB 3.1 ανακοινώθηκε για πρώτη φορά τον Ιούλιο του 2013 και εδώ είναι που τα πράγματα άρχισαν να γίνονται λίγο μπερδεμένα. Κυκλοφόρησε σε δύο εκδόσεις, USB 3.1 Gen 1 και USB 3.1 Gen 2. Ενώ η πρώτη διατήρησε τη λειτουργία μεταφοράς 5 Gbps (SuperSpeed) του USB 3.0, η Gen 2 εισήγαγε τη λειτουργία μεταφοράς SuperSpeed+ με μέγιστη ταχύτητα σηματοδότησης δεδομένων στα 10 Gbps. Τον Σεπτέμβριο του 2017, δημοσιεύτηκε η προδιαγραφή USB 3.2, η οποία για άλλη μια φορά έφερε μια αλλαγή στο σχήμα ονομασίας. Το USB 3.2 Gen 1 ήταν στην πραγματικότητα το ίδιο με το USB 3.1 Gen 1, το USB 3.2 Gen 2 ήταν το νέο USB 3.1 Gen 2 και το USB 3.2 Gen 2x2 ήταν το νεότερο και ταχύτερο που προσφέρει ταχύτητες έως και 20 Gbps.

USB4 και USB4 Έκδοση 2.0

Το πιο πρόσφατο πρότυπο ονομάζεται επίσημα USB4 (όχι USB 4 για οποιοδήποτε λόγο) και εισήχθη το 2019 με το πρώτο συσκευές USB4 φθάνοντας το 2021 και το 2022. Τα πράγματα μπερδεύτηκαν αρκετά με τα USB 3.1 και 3.2 και με ολόκληρη την ορολογία Gen 1 και Gen 2, και το USB-IF προσπαθεί να το αναιρέσει αυτό με το USB4, το μάρκετινγκ του οποίου θα εξαρτάται από την ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων και όχι από την έκδοση που είναι. Το USB4 διατίθεται σε δύο γεύσεις: 20 Gbps και 40 Gbps, και το USB-IF ελπίζει ότι οι κατασκευαστές θα ονομάσουν τις συσκευές USB τους με τις ταχύτητες και όχι μόνο με USB4.

Οι πρώτες συσκευές USB4 2.0 θα κυκλοφορήσουν το νωρίτερο μέχρι τα τέλη του 2023.

Υπάρχει ένα επιπλέον σημείο στο USB4: Thunderbolt. Η βάση του USB4 είναι το παλιό πρωτόκολλο Thunderbolt 3 της Intel και φυσικά, το USB4 είναι κάπως συμβατό με το Thunderbolt — έμφαση στο κάπως. Οι συσκευές και τα καλώδια USB4 μπορεί να είναι είτε 20 Gbps είτε 40 Gbps, ενώ το Thunderbolt 4 απαιτεί 40 Gbps, επομένως όλες οι θύρες και τα καλώδια USB4 μπορεί να μην είναι ισοδύναμα με το Thunderbolt.

Η προδιαγραφή της έκδοσης USB4 2.0 κυκλοφόρησε αργά το 2022 (κάνοντας το USB ακόμα πιο μπερδεμένο για όλους) και αυξάνει το εύρος ζώνης του USB4 από 40 έως 80 Gbps, με προαιρετική λειτουργία 120 Gbps που λειτουργεί μόνο προς μία κατεύθυνση, αφήνοντας την άλλη κατεύθυνση με μόλις 40 Gbps εύρος ζώνης. Αυτή η λειτουργία 120 Gbps είναι χρήσιμη για περιπτώσεις όπου η μία πλευρά της σύνδεσης χρειάζεται να λαμβάνει πολύ περισσότερα δεδομένα από το άλλο, όπως η χρήση μιας οθόνης υψηλής ανάλυσης που χρειάζεται πολλά δεδομένα για να εμφανίσει μια πλήρως λεπτομερή εικόνα. Δεδομένου ότι η προδιαγραφή κυκλοφόρησε μόλις πρόσφατα, οι πρώτες συσκευές USB4 2.0 δεν θα κυκλοφορήσουν το νωρίτερο μέχρι τα τέλη του 2023.

Κεραυνός

Σε αντίθεση με το πρότυπο USB, το οποίο υπερηφανεύεται για την καθολικότητα και την αποδοχή του ως "πρότυπο", το Thunderbolt είναι ένα πρότυπο που έχει αναπτυχθεί και αδειοδοτηθεί από την Intel. Ωστόσο, το Thunderbolt 3 βασικά δόθηκε στο USB-IF και χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία USB4, οπότε τώρα η σχέση μεταξύ των δύο είναι θολή. Είναι ένα πρότυπο μεταφοράς δεδομένων και ισχύος μεταξύ πλατφορμών, αλλά οι συσκευές πρέπει να είναι πιστοποιημένες για χρήση με αυτό το πρότυπο και τα πρότυπα της Intel είναι πολύ πιο αυστηρά από αυτά του USB-IF.

Το πρωτόκολλο Thunderbolt βρίσκεται συχνά σε φορητούς υπολογιστές και μερικές φορές επιτραπέζιους υπολογιστές και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σύνδεση DisplayPort-συμβατές συσκευές, συμπεριλαμβανομένων εξωτερικών οθονών, καθώς και περιφερειακών PCI Express (PCIe), συμπεριλαμβανομένων εξωτερικών καρτών γραφικών, σκληρών δίσκων, υποδοχών Wi-Fi ή Ethernet, μέσω θύρας USB-C. Η τρέχουσα γενιά του πρωτοκόλλου – Thunderbolt 4 – υποστηρίζει εύρος ζώνης upstream ή downstream έως και 40 Gbps. Σε σύγκριση με την τελευταία γενιά Thunderbolt 3, η νέα έκδοση φέρνει βελτιωμένη υποστήριξη οθόνης 4K (από ένα 4K οθόνη σε δύο), διπλασιάζει το εύρος ζώνης PCIe και εγγυάται 40 Gbps εύρους ζώνης, το οποίο ήταν προαιρετικό για το Thunderbolt 3.

Η επόμενη γενιά του Thunderbolt είναι στον ορίζοντα.

Υπάρχει λοιπόν το USB και το Thunderbolt και το USB4 βασίζεται στο Thunderbolt 3, το οποίο διαδέχθηκε το Thunderbolt 4. Αν είστε μπερδεμένοι, δεν σας κατηγορούμε. Αυτό που πρέπει να γνωρίζετε είναι ότι το USB4 δεν εγγυάται πολλά όσον αφορά την απόδοση, ενώ το Thunderbolt 4 υπόσχεται περισσότερα. Ενώ το USB4 βασίζεται στο Thunderbolt 3, αυτό δεν σημαίνει ότι κάθε συσκευή, θύρα και καλώδιο USB4 θα έχει τις ίδιες δυνατότητες και απόδοση με οποιαδήποτε σύνδεση Thunderbolt 3 ή 4.

Η επόμενη γενιά του Thunderbolt είναι επίσης στον ορίζοντα, και Κεραυνός 5 στοχεύει να αυξήσει το εύρος ζώνης στα 80 Gbps, διπλάσιο από το Thunderbolt 4 και την παραλλαγή 40 Gbps του Thunderbolt 3. Ωστόσο, τα 80 Gbps είναι η ταχύτητα για συσκευές που χρειάζονται ίσα ποσά εύρους ζώνης και προς τις δύο κατευθύνσεις. Ορισμένες συσκευές θα μπορούσαν να έχουν εύρος ζώνης 120 Gbps προς μία κατεύθυνση με αντάλλαγμα μόνο 40 στην άλλη, όπως το USB4 2.0. Αυτό είναι χρήσιμο για οθόνες και ίσως ακόμη και συσκευές αποθήκευσης. Το Thunderbolt 5 δεν έχει ημερομηνία κυκλοφορίας τη στιγμή της γραφής, αν και μια κυκλοφορία αργότερα το 2023 ή το 2024 είναι εύλογη.

Υποδοχές και θύρες USB

Πριν μιλήσουμε για τους διάφορους τύπους θυρών και υποδοχών USB, ας μιλήσουμε για τη διαφορά μεταξύ της υποδοχής και της θύρας. Η θύρα είναι αυτό που έχετε στη συσκευή σας, όπως smartphone ή υπολογιστή. Είναι το σημείο όπου συνδέετε ένα καλώδιο ή μια εξωτερική συσκευή, ας πούμε μια μονάδα αντίχειρα. Ο σύνδεσμος εμφανίζεται συνήθως στο ίδιο το καλώδιο που συνδέεται στη θύρα. Αυτό σημαίνει ότι χρειάζεστε μια αντίστοιχη θύρα για την προσθήκη της υποδοχής. Πρέπει επίσης να κατανοήσει κανείς ότι ένα πρότυπο USB βασίζεται στον συνδυασμό σύνδεσης και θύρας. Όσο πιο νέα είναι η θύρα/υποδοχή, τόσο νεότερο πρότυπο μπορεί να υιοθετήσει. Τούτου λεχθέντος, υπάρχουν περιπτώσεις όπου οι κατασκευαστές εφαρμόζουν παλαιότερα πρότυπα USB σε νεότερες θύρες/υποδοχές για εξοικονόμηση κόστους.

USB-A

Η πρώτη επίπεδη, ορθογώνια υποδοχή εξακολουθεί να είναι συνηθισμένη εικόνα σε συσκευές όπως υπολογιστές, κονσόλες παιχνιδιών, τηλεοράσεις κ.λπ. Χρησιμοποίησε καλά όλα αυτά τα χρόνια στην αποτελεσματική μεταφορά δεδομένων και ενέργειας και επί του παρόντος προσφέρει το πρότυπο USB 3.2. Έχει δει αναβαθμίσεις όσον αφορά τις λωρίδες λεωφορείων και τις ταχύτητες μεταφοράς, αλλά συνολικά, η σχεδίαση παρέμεινε η ίδια.

USB-B

Το USB-B δεν είναι πλέον τόσο συνηθισμένο, αλλά μπορεί να εξακολουθείτε να βλέπετε αυτήν τη θύρα σε μεγάλες συσκευές, όπως σαρωτές ή εκτυπωτές, καθώς και σε ορισμένες συσκευές ήχου. Η θύρα έχει μια τετράγωνη εμφάνιση, ενώ η άλλη πλευρά του καλωδίου θα έχει πιθανότατα μια θύρα USB-A για σύνδεση σε υπολογιστή.

Mini-USB

Τώρα, αυτή ήταν μια μικρότερη θύρα, αλλά βασιζόταν στη θύρα USB-B. Χρησιμοποιήθηκε κυρίως για τη φόρτιση και τη μεταφορά δεδομένων από συσκευές όπως κάμερες και συσκευές αναπαραγωγής MP3, αν και δεν είναι πλέον πολύ συνηθισμένο. Υπήρχε επίσης μια έκδοση Type-A, αλλά και οι δύο ανελήφθησαν σύντομα από μια μικρότερη έκδοση, το micro-USB.

Micro-USB

Η Micro-USB ήταν μια από τις πιο δημοφιλείς θύρες USB χάρη στην υιοθέτησή της σε smartphone, tablet και μια ποικιλία άλλων φορητών gadget και αξεσουάρ. Ενώ καταργείται σταδιακά υπέρ της θύρας USB-C, μπορείτε ακόμα να βρείτε μια ποικιλία συσκευών που εξακολουθούν να βασίζονται στη θύρα.

USB-C

Αυτό είναι το τρέχον πρότυπο και είναι τελικά η πρώτη θύρα USB που μπορείτε να συνδέσετε σωστά με μία κίνηση καθώς είναι αναστρέψιμη. Εκτός από το να προσφέρει ταχύτερες ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων και ισχύος, προσφέρει επίσης συνδεσιμότητα οθόνης, καθιστώντας την την τέλεια θύρα γενικής χρήσης. Μπορείτε να δείτε αυτήν τη θύρα σε σχεδόν κάθε συσκευή νέας εποχής από smartphone, φορητούς υπολογιστές, tablet, ακουστικά και ούτω καθεξής. Έχει τη δυνατότητα να παρέχει ισχύ 100w, καθιστώντας το κατάλληλο για φόρτιση μεγάλης γκάμα συσκευών, συμπεριλαμβανομένων φορητών υπολογιστών. Αυτή είναι επίσης η νέα υποδοχή σύνδεσης για το πρότυπο Thunderbolt που προσφέρει 40 Gbps και έξοδο βίντεο 4K.

Παράδοση ρεύματος

Τώρα εκτός από τη μεταφορά δεδομένων, το USB έχει χρησιμοποιηθεί και για τη φόρτιση συσκευών. Μέχρι το USB 3.1, η μέγιστη ισχύς που μπορούσε να πάρει κάποιος ήταν 5V/900mA μέσω USB Type-A. Ακολούθησε το USB Fast Charge, ένα νέο πρότυπο που αύξησε τις ταχύτητες στα 5V/1,5A. Αυτές οι ταχύτητες φόρτισης ήταν κατάλληλες για μικρές συσκευές και ορισμένα smartphone. Ωστόσο, με τις βελτιώσεις στην τεχνολογία και την απαίτηση για πολύ υψηλότερες ταχύτητες φόρτισης της μπαταρίας, το USB-IF εισήγαγε το USB Power Delivery, τώρα έκδοση 3.1. Έχει γίνει μια ανοιχτή προδιαγραφή βιομηχανικών προδιαγραφών που μπορεί να παρέχει φόρτιση υψηλής ταχύτητας έως και 240 watt με την τελευταία ενημέρωση 3.1, ανάλογα με την συσκευή. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση οτιδήποτε, από smartphone έως φορητούς υπολογιστές, χρησιμοποιώντας την υποδοχή USB-C και στα δύο άκρα.

---

Η θύρα USB επιτέλους ανταποκρίνεται στο όνομά της. Μετά από διάφορες αναθεωρήσεις κατά τη διάρκεια του έτους όσον αφορά το υλικό και το λογισμικό, μπορούμε τώρα να πούμε ότι το USB (χάρη στο Type-C) είναι πράγματι ένα παγκοσμίως αποδεκτό πρότυπο. Όχι μόνο μπορεί να προσφέρει δεδομένα και ισχύ σε γρήγορες ταχύτητες, αλλά μπορεί κανείς να το χρησιμοποιήσει ακόμη και για την είσοδο ή την έξοδο βίντεο. Δεν είναι περίεργο που ακόμη και η Apple απομακρύνεται σιγά σιγά και αντικαθιστά την υποδοχή Lightning με USB Type-C.