Kaikki mitä sinun tulee tietää USB-standardeista, nopeuksista ja porttityypeistä

USB tai "Universal Serial Bus" on yksi vanhimmista ja suosituimmista liitännöistä nykyään. Vaikka se esiteltiin alun perin tietokoneporttina, se näkyy nyt melkein jokaisessa tekniikassa, mukaan lukien älypuhelimet, pelikonsolit, kamerat jne. jossain muodossa. USB: n valmistuksen päätavoitteena oli tarjota oheislaitteiden standardoitu liitäntä tietokoneisiin. Tänään USB on uskollinen nimelleen laajan hyväksyntänsä ja laajan valikoiman tuettuja laitteita ja ohjelmisto. Katsotaanpa USB: n lyhyttä historiaa sekä luetellaan kaikki erilaiset liittimet ja standardit.

Miten USB syntyi?

USB: n kehitys alkoi vuonna 1994, ja tavoitteena oli tehdä yksi liitin, joka voisi käytännössä korvata useita PC-tietokoneissa nähtyjä liittimiä. USB: n tarkoitus oli myös tuoda a yksinkertaisempi ohjelmistokonfigurointi kaikille laitteille, jotka voidaan yhdistää USB: n kautta, mahdollistaa nopeammat tiedonsiirtonopeudet ulkoisille laitteille ja ratkaista olemassa olevien käytettävyysongelmia käyttöliittymät. USB ei kuitenkaan ollut yhden miehen keksintö. Se oli ryhmätyö, johon kuului yhteensä seitsemän yritystä, nimittäin Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC ja Nortel. Ajay Bhattin johtama tiimi työskenteli Intelin standardin parissa, ja ensimmäiset USB: tä tukevat integroidut piirit valmistettiin vuonna 1995.

USB 1.0

Ensimmäinen USB 1.0 -spesifikaatio julkaistiin tammikuussa 1996 tarjoten tiedonsiirtonopeudet 1,5 Mbps (matala nopeus) ja 12 Mbps (täysi nopeus). Päätös lisätä kaksinopeuksiset kokoonpanot tehtiin, jotta se voisi tukea sekä nopeita laitteita, kuten tulostimia ja levyasemia, että edullisia oheislaitteita, kuten näppäimistöjä ja hiiriä. USB 1.1 oli itse asiassa ensimmäinen laajalti käytetty spesifikaatio, koska se ilmestyi ensimmäisen kerran Apple iMacille syyskuussa 1998. Useat valmistajat seurasivat Applea ja alkoivat tuottaa perinteisiä tietokoneita, joissa oli USB-portit.

USB 2.0 ja USB 3.0

Huhtikuussa 2000 USB 2.0 -spesifikaatio julkistettiin saatuaan suostumuksen USB-toteuttajien foorumi (USB-IF). Se tuli saataville vuonna 2001. Hewlett-Packard, Intel, Lucent Technologies (Nokia), NEC ja Philips vaativat suurempia tiedonsiirtonopeuksia, joissa uusi standardi toi 480 Mbps: n nopeuksia. Näimme sitten USB 3.0:n julkaisun marraskuussa. 12, 2008, tiedonsiirtonopeuden lisäämiseksi edelleen jopa 5 Gbps: iin, jota kutsuttiin myös SuperSpeediksi. Uusi standardi keskittyi myös virrankulutuksen vähentämiseen, tehon lisäämiseen ja tarjoamiseen taaksepäin yhteensopivuus USB 2.0:n kanssa. Ensimmäiset USB 3.0:lla varustetut laitteet julkaistiin tammikuussa 2010.

USB 3.1 Gen 1 ja Gen 2

USB 3.1 -spesifikaatio julkistettiin ensimmäisen kerran heinäkuussa 2013, ja täällä asiat alkoivat olla hieman hämmentäviä. Se julkaistiin kahdessa versiossa, USB 3.1 Gen 1 ja USB 3.1 Gen 2. Ensimmäisessä säilytettiin USB 3.0:n 5 Gbps (SuperSpeed) siirtotila, kun taas Gen 2 esitteli SuperSpeed+ -siirtotilan, jossa tiedonsiirtonopeus on maksimissaan 10 Gbps. Syyskuussa 2017 julkaistiin USB 3.2 -spesifikaatio, joka toi jälleen muutoksen nimeämisjärjestelmään. USB 3.2 Gen 1 oli itse asiassa sama kuin USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 2 oli uusi USB 3.1 Gen 2 ja USB 3.2 Gen 2x2 oli uusin ja nopein tarjoten nopeudet jopa 20 Gbps.

USB4- ja USB4-versiot 2.0

Uusinta standardia kutsutaan virallisesti USB4:ksi (ei USB 4 jostain syystä), ja se esiteltiin vuonna 2019 ensimmäisen USB4-laitteet saapuvat vuosina 2021 ja 2022. Asiat menivät melko sekavaksi USB 3.1:n ja 3.2:n ja koko Gen 1- ja Gen 2 -terminologian kanssa, ja USB-IF yrittää kumoaa sen USB4:llä, jonka markkinointi riippuu sen tiedonsiirtonopeudesta eikä siitä, mikä versio se on. USB4:ää on saatavana kahdessa eri muodossa: 20 Gbps ja 40 Gbps, ja USB-IF toivoo, että valmistajat brändäisivät USB-laitteilleen nopeuksia pelkän USB4:n sijaan.

Ensimmäiset USB4 2.0 -laitteet julkaistaan ​​aikaisintaan vuoden 2023 lopulla.

USB4:ssä on yksi lisäpiste: Thunderbolt. USB4:n perusta on Intelin vanha Thunderbolt 3 -protokolla, ja luonnollisesti USB4 on jossain määrin yhteensopiva Thunderboltin kanssa – painopiste jokseenkin. USB4-laitteet ja -kaapelit voivat olla joko 20 Gbps tai 40 Gbps, kun taas Thunderbolt 4 vaatii 40 Gbps, joten kaikki USB4-portit ja -kaapelit eivät välttämättä vastaa Thunderboltia.

USB4 Version 2.0:n tekniset tiedot julkaistiin myöhään 2022 (tehty USB: stä entistä hämmentävämpää kaikille) ja lisää USB4:n kaistanleveyttä 40 - 80 Gbps, valinnaisella 120 Gbps-tilalla, joka toimii vain yhteen suuntaan, jättäen toiseen suuntaan vain 40 Gbps kaistanleveys. Tämä 120 Gbps tila on hyödyllinen tilanteissa, joissa yhteyden toinen puoli tarvitsee paljon enemmän dataa kuin toinen, kuten käyttämällä korkearesoluutioista näyttöä, joka tarvitsee paljon tietoja näyttääkseen täysin yksityiskohtaisen kuvan. Koska tekniset tiedot julkaistiin vasta äskettäin, ensimmäiset USB4 2.0 -laitteet julkaistaan ​​aikaisintaan vuoden 2023 lopulla.

Thunderbolt

Toisin kuin USB-standardi, joka on ylpeä yleisyydestään ja hyväksymisestä "standardina", Thunderbolt on Intelin kehittämä ja lisensoima standardi. Thunderbolt 3 annettiin kuitenkin periaatteessa USB-IF: lle ja sitä käytettiin USB4:n luomiseen, joten nyt näiden kahden välinen suhde on hämärä. Se on monialustainen tiedon- ja virransiirtostandardi, mutta laitteet on sertifioitava käytettäviksi tämän standardin kanssa, ja Intelin standardit ovat paljon tiukemmat kuin USB-IF-standardit.

Thunderbolt-protokolla löytyy usein kannettavista ja joskus pöytätietokoneista, ja sitä voidaan käyttää yhteyden muodostamiseen DisplayPort-yhteensopivat laitteet, mukaan lukien ulkoiset näytöt sekä PCI Express (PCIe) -oheislaitteet, mukaan lukien ulkoiset näytönohjaimet, kiintolevyt, Wi-Fi- tai Ethernet-liittimet, USB-C-portin kautta. Protokollan nykyinen sukupolvi – Thunderbolt 4 – tukee ylä- tai alavirran kaistanleveyksiä jopa 40 Gbps asti. Verrattuna edellisen sukupolven Thunderbolt 3:een, uusi versio tuo parannetun 4K-näyttötuen (yhdestä 4K: sta näyttö kahteen), kaksinkertaistaa PCIe-kaistanleveyden ja takaa 40 Gbps kaistanleveyden, joka oli valinnainen Thunderboltille 3.

Thunderboltin seuraava sukupolvi on horisontissa.

Joten siellä on USB ja Thunderbolt, ja USB4 perustuu Thunderbolt 3:een, jota on seurannut Thunderbolt 4. Jos olet hämmentynyt, emme syytä sinua. Sinun on tiedettävä, että USB4 ei takaa paljon suorituskykyä, kun taas Thunderbolt 4 lupaa enemmän. Vaikka USB4 perustuu Thunderbolt 3:een, se ei tarkoita, että jokaisella USB4-laitteella, -portilla ja -kaapelilla on samat ominaisuudet ja suorituskyky kuin kaikilla Thunderbolt 3- tai 4-liitännöillä.

Thunderboltin seuraava sukupolvi on myös horisontissa, ja Thunderbolt 5 Tavoitteena on kasvattaa kaistanleveys 80 Gbps: iin, mikä on kaksinkertainen Thunderbolt 4:n ja Thunderbolt 3:n 40 Gbps: n versioon verrattuna. 80 Gbps on kuitenkin nopeus laitteille, jotka tarvitsevat yhtä paljon kaistanleveyttä molempiin suuntiin. Joillakin laitteilla voi olla 120 Gbps kaistanleveyttä yhteen suuntaan vastineeksi vain 40 kaistanleveydestä toiseen, kuten USB4 2.0. Siitä on hyötyä näytöille ja ehkä jopa tallennuslaitteille. Thunderbolt 5:llä ei ole julkaisupäivää kirjoitettaessa, vaikka julkaisu myöhemmin vuonna 2023 tai 2024 on uskottava.

USB-liittimet ja -portit

Ennen kuin puhumme erityyppisistä USB-porteista ja -liittimistä, puhutaanpa liittimen ja portin eroista. Portti on se, mikä sinulla on laitteessasi, kuten älypuhelimessa tai tietokoneessa. Se on paikka, jossa kytket kaapelin tai ulkoisen laitteen, esimerkiksi muistitikun. Liitin näkyy yleensä itse kaapelissa, joka kytketään porttiin. Tämä tarkoittaa, että tarvitset sopivan portin liittimen kytkemistä varten. On myös ymmärrettävä, että USB-standardi perustuu liittimen ja portin yhdistelmään. Mitä uudempi portti/liitin, sitä uudempaa standardia se voi ottaa käyttöön. On kuitenkin tapauksia, joissa valmistajat ottavat käyttöön vanhemmat USB-standardit uudempiin portteihin/liittimiin kustannusten säästämiseksi.

USB-A

Ensimmäinen litteä suorakaiteen muotoinen liitin on edelleen yleinen näky laitteissa, kuten tietokoneissa, pelikonsoleissa, televisioissa jne. Se on toiminut hyvin vuosien ajan tiedon ja virran tehokkaassa siirtämisessä, ja se tarjoaa tällä hetkellä USB 3.2 -standardin. Se on nähnyt päivityksiä bussikaistojen ja siirtonopeuksien suhteen, mutta kaiken kaikkiaan muotoilu on pysynyt samana.

USB-B

USB-B ei ole enää niin yleinen, mutta saatat silti nähdä tämän portin suurissa laitteissa, kuten skannereissa tai tulostimissa, sekä tietyissä äänilaitteissa. Portti näyttää neliömäiseltä, kun taas kaapelin toisella puolella on todennäköisesti USB-A-portti PC: hen yhdistämistä varten.

Mini-USB

Nyt tämä oli pienempi portti, mutta se perustui USB-B-porttiin. Sitä käytettiin ensisijaisesti lataamiseen ja tietojen siirtämiseen laitteista, kuten kameroista ja MP3-soittimista, vaikka se ei ole enää kovin yleistä. Myös Type-A-versio oli olemassa, mutta molempia valtasi pian pienempi versio, mikro-USB.

Micro-USB

Micro-USB oli yksi suosituimmista USB-porteista, koska se käytettiin älypuhelimissa, tableteissa ja monissa muissa kannettavissa laitteissa ja lisävarusteissa. Vaikka se poistetaan asteittain USB-C-portin hyväksi, voit silti löytää useita laitteita, jotka ovat edelleen riippuvaisia ​​portista.

USB-C

Tämä on nykyinen standardi ja on vihdoin ensimmäinen USB-portti, jonka voit kytkeä oikein yhdellä kertaa, koska se on käännettävissä. Sen lisäksi, että se tarjoaa nopeampia tiedonsiirto- ja virransyöttönopeuksia, se tarjoaa myös näyttöliitettävyyden, mikä tekee siitä täydellisen yleisportin. Näet tämän portin lähes kaikissa uuden aikakauden laitteissa älypuhelimista, kannettavista tietokoneista, tableteista, kuulokkeista ja niin edelleen. Se pystyy toimittamaan 100 watin tehoa, mikä tekee siitä sopivan monenlaisten laitteiden, kuten kannettavien tietokoneiden, lataamiseen. Tämä on myös Thunderbolt-standardin uudenaikainen liitin, joka tarjoaa 40 Gbps ja 4K-videolähdön.

Virransyöttö

Nyt USB: tä on tiedonsiirron lisäksi käytetty myös laitteiden lataamiseen. USB 3.1:een asti maksimiteho, jonka voit saada, oli 5 V/900 mA USB Type-A: n kautta. Tätä seurasi USB Fast Charge, uusi standardi, joka nosti nopeudet 5V/1,5A: iin. Nämä latausnopeudet sopivat myös pienille laitteille ja tietyille älypuhelimille. Kuitenkin tekniikan parantumisen ja paljon suuremman akun latausnopeuden vaatimuksen myötä USB-IF esitteli USB Power Deliveryn, nyt version 3.1. Siitä on tullut alan standardi avoin eritelmä, joka voi tarjota nopean latauksen jopa 240 watilla uusimmalla 3.1-päivityksellä riippuen laite. Tällä voidaan ladata mitä tahansa älypuhelimista kannettaviin tietokoneisiin molemmissa päissä olevan USB-C-liittimen avulla.

---

USB-portti täyttää vihdoin nimensä. Käytyämme läpi erilaisia ​​laitteisto- ja ohjelmistoversioita vuoden aikana, voimme nyt sanoa, että USB (C-tyypin ansiosta) on todellakin yleisesti hyväksytty standardi. Sen lisäksi, että se voi toimittaa dataa ja tehoa nopeilla nopeuksilla, sitä voidaan käyttää jopa videon syöttämiseen tai ulostuloon. Ei ihme, että jopa Apple siirtyy hitaasti pois ja korvaa Lightning-liittimensä USB Type-C: llä.