Tutto quello che devi sapere su standard USB, velocità e tipi di porte

USB o "Universal Serial Bus" è una delle interfacce più antiche e popolari oggi. Sebbene sia stato inizialmente introdotto come porta per computer, ora è visto su quasi ogni singolo dispositivo tecnologico, inclusi smartphone, console di gioco, fotocamere, ecc. in una forma o nell'altra. L'obiettivo principale della realizzazione dell'USB era fornire una connessione standardizzata delle periferiche ai PC. Oggi USB è fedele al suo nome, grazie alla sua ampia accettazione e all'ampia varietà di hardware supportato e Software. Diamo un'occhiata alla breve storia dell'USB ed elenchiamo tutti i vari tipi di connettori e standard.

Come è nata l'USB?

Lo sviluppo dell'USB è iniziato nel 1994 con l'obiettivo di realizzare un unico connettore che potesse sostanzialmente sostituire numerosi connettori presenti sui PC. Lo scopo dell'USB era anche quello di portare a configurazione software più semplice di tutti i dispositivi che possono connettersi tramite USB, per consentire velocità di trasmissione dati più elevate per i dispositivi esterni e per risolvere i problemi di usabilità dei dispositivi esistenti interfacce. L’USB però non è stata un’invenzione di un solo uomo. È stato uno sforzo di gruppo che comprendeva un totale di sette società: Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC e Nortel. Il team guidato da Ajay Bhatt lavorò allo standard presso Intel e i primi circuiti integrati che supportavano USB furono prodotti nel 1995.

USB 1.0

La prima specifica denominata USB 1.0 ha fatto il suo debutto nel gennaio 1996 offrendo velocità di trasferimento dati di 1,5 Mbps (bassa velocità) e 12 Mbps (massima velocità). È stata presa la decisione di aggiungere configurazioni a due velocità in modo che potesse supportare sia dispositivi ad alta velocità come stampanti e unità disco, sia periferiche a basso costo come tastiere e mouse. USB 1.1 è stata in realtà la prima specifica ampiamente utilizzata poiché ha fatto la sua prima apparizione sull'iMac di Apple nel settembre 1998. Diversi produttori hanno seguito Apple e hanno iniziato a produrre PC senza versioni precedenti con porte USB.

USB 2.0 e USB 3.0

Nell'aprile 2000, la specifica USB 2.0 fu annunciata dopo aver ottenuto il consenso da parte dell' Forum degli implementatori USB (USB-IF). È stato reso disponibile nel 2001. Hewlett-Packard, Intel, Lucent Technologies (Nokia), NEC e Philips hanno spinto per velocità di trasferimento dati più elevate, dove il nuovo standard ha portato velocità fino a 480 Mbps. Abbiamo poi visto la pubblicazione di USB 3.0 l'11 novembre. 12, 2008, per aumentare ulteriormente la velocità di trasferimento dati fino a 5 Gbps, chiamata anche SuperSpeed. Il nuovo standard si è concentrato anche sulla riduzione del consumo energetico, sull’aumento della potenza erogata e sulla fornitura retrocompatibilità con USB 2.0. Il primo set di dispositivi dotati di USB 3.0 è uscito a gennaio 2010.

USB 3.1 Gen 1 e Gen 2

La specifica USB 3.1 è stata annunciata per la prima volta nel luglio 2013 ed è qui che le cose hanno iniziato a diventare un po' confuse. È stato lanciato in due versioni, USB 3.1 Gen 1 e USB 3.1 Gen 2. Mentre la prima manteneva la modalità di trasferimento da 5 Gbps (SuperSpeed) di USB 3.0, la seconda generazione ha introdotto la modalità di trasferimento SuperSpeed+ con velocità massima di segnalazione dati a 10 Gbps. Nel settembre 2017 è stata pubblicata la specifica USB 3.2 che ha comportato ancora una volta un cambiamento nello schema di denominazione. USB 3.2 Gen 1 era in realtà uguale a USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 2 era il nuovo USB 3.1 Gen 2 e USB 3.2 Gen 2x2 era il più nuovo e più veloce che offriva velocità fino a 20 Gbps.

USB4 e USB4 versione 2.0

L'ultimo standard si chiama ufficialmente USB4 (non USB 4 per qualche motivo) ed è stato introdotto nel 2019 con il primo Dispositivi USB4 in arrivo nel 2021 e nel 2022. Le cose sono diventate piuttosto confuse con USB 3.1 e 3.2 e l'intera terminologia Gen 1 e Gen 2, e USB-IF ci sta provando per annullare ciò con USB4, il cui marketing dipenderà dalla velocità di trasferimento dei dati e non dalla versione. USB4 è disponibile in due versioni: 20 Gbps e 40 Gbps, e USB-IF spera che i produttori marchino i loro dispositivi USB con le velocità anziché solo con USB4.

I primi dispositivi USB4 2.0 non saranno disponibili prima della fine del 2023.

C'è un ulteriore punto in USB4: Thunderbolt. Il fondamento di USB4 è il vecchio protocollo Thunderbolt 3 di Intel e, naturalmente, USB4 è in qualche modo compatibile con Thunderbolt: enfasi su un po'. I dispositivi e i cavi USB4 possono essere da 20 Gbps o 40 Gbps mentre Thunderbolt 4 richiede 40 Gbps, quindi non tutte le porte e i cavi USB4 potrebbero essere equivalenti a Thunderbolt.

Le specifiche di USB4 versione 2.0 sono state rilasciate alla fine del 2022 (rendendo USB ancora più confuso per tutti) e aumentano la larghezza di banda di USB4 da 40 a 80 Gbps, con una modalità opzionale da 120 Gbps che funziona solo in una direzione, lasciando nell'altra direzione solo 40 Gbps di larghezza di banda. Questa modalità da 120 Gbps è utile per le situazioni in cui un lato della connessione deve ricevere molti più dati dell'altro, come utilizzare un display ad alta risoluzione che necessita di molti dati per mostrare un'immagine completamente dettagliata. Dato che le specifiche sono state pubblicate solo di recente, i primi dispositivi USB4 2.0 non saranno disponibili prima della fine del 2023.

Fulmine

A differenza dello standard USB, che si vanta dell'universalità e dell'accettazione come "standard", Thunderbolt è uno standard sviluppato e concesso in licenza da Intel. Tuttavia, Thunderbolt 3 è stato sostanzialmente assegnato a USB-IF ed è stato utilizzato per creare USB4, quindi ora il rapporto tra i due è oscuro. Si tratta di uno standard di trasferimento di dati e potenza multipiattaforma, ma i dispositivi devono essere certificati per l'utilizzo con questo standard e gli standard Intel sono molto più rigorosi di quelli USB-IF.

Il protocollo Thunderbolt si trova spesso nei laptop e talvolta nei desktop e può essere utilizzato per connettersi DisplayPort-dispositivi compatibili tra cui monitor esterni e periferiche PCI Express (PCIe), tra cui schede grafiche esterne, dischi rigidi, connettori Wi-Fi o Ethernet, su una porta USB-C. L'attuale generazione del protocollo – Thunderbolt 4 – supporta larghezze di banda upstream o downstream fino a 40 Gbps. Rispetto all'ultima generazione Thunderbolt 3, la nuova versione offre un supporto migliorato per display 4K (da un display 4K monitor a due), raddoppia la larghezza di banda PCIe e garantisce 40 Gbps di larghezza di banda, che era opzionale per Thunderbolt 3.

La prossima generazione di Thunderbolt è all'orizzonte.

Quindi ci sono USB e Thunderbolt e USB4 è basato su Thunderbolt 3, a cui è succeduto Thunderbolt 4. Se sei confuso, non ti biasimiamo. Quello che devi sapere è che USB4 non garantisce molto in termini di prestazioni mentre Thunderbolt 4 promette di più. Sebbene USB4 sia basato su Thunderbolt 3, ciò non significa che ogni dispositivo, porta e cavo USB4 avrà le stesse caratteristiche e prestazioni di qualsiasi connessione Thunderbolt 3 o 4.

Anche la prossima generazione di Thunderbolt è all'orizzonte Fulmine 5 mira ad aumentare la larghezza di banda a 80 Gbps, il doppio di quella di Thunderbolt 4 e della variante da 40 Gbps di Thunderbolt 3. Tuttavia, 80 Gbps è la velocità per i dispositivi che necessitano della stessa quantità di larghezza di banda in entrambe le direzioni. Alcuni dispositivi potrebbero avere 120 Gbps di larghezza di banda in una direzione in cambio di averne solo 40 nell'altra, come USB4 2.0. È utile per i display e forse anche per i dispositivi di archiviazione. Thunderbolt 5 non ha una data di rilascio al momento in cui scrivo, anche se è plausibile un lancio più tardi nel 2023 o 2024.

Connettori e porte USB

Prima di parlare dei vari tipi di porte e connettori USB, parliamo della differenza tra connettore e porta. La porta è ciò che hai sul tuo dispositivo come uno smartphone o un PC. È qui che colleghi un cavo o un dispositivo esterno, ad esempio una pen drive. Il connettore è solitamente visibile sul cavo stesso che si collega alla porta. Ciò significa che è necessaria una porta corrispondente per il collegamento del connettore. È inoltre necessario comprendere che uno standard USB si basa sulla combinazione di connettore e porta. Più nuova è la porta/connettore, più nuovo sarà lo standard che potrà adottare. Detto questo, ci sono casi in cui i produttori implementano i vecchi standard USB su porte/connettori più nuovi per risparmiare sui costi.

USB-A

Il primissimo connettore piatto e rettangolare è ancora una vista comune su dispositivi come PC, console di gioco, TV, ecc. È servito bene nel corso degli anni per trasferire dati e alimentare in modo efficiente e attualmente offre lo standard USB 3.2. Ha visto miglioramenti in termini di corsie preferenziali e velocità di trasferimento, ma nel complesso il design è rimasto lo stesso.

USB-B

USB-B non è più così comune, ma potresti ancora vedere questa porta su dispositivi di grandi dimensioni, come scanner o stampanti, nonché su alcuni dispositivi audio. La porta ha un aspetto squadrato mentre l'altro lato del cavo molto probabilmente avrà una porta USB-A per la connessione a un PC.

Mini USB

Ora, questa era una porta più piccola ma era basata sulla porta USB-B. Veniva utilizzato principalmente per caricare e trasferire dati da dispositivi come fotocamere e lettori MP3, anche se non è più molto comune. Esisteva anche una versione Type-A, ma entrambe furono presto sostituite da una versione più piccola, la micro-USB.

Micro USB

Micro-USB è stata una delle porte USB più popolari grazie alla sua adozione in smartphone, tablet e una varietà di altri gadget e accessori portatili. Sebbene venga gradualmente eliminata a favore della porta USB-C, puoi ancora trovare una varietà di dispositivi che fanno ancora affidamento su questa porta.

USB-C

Questo è lo standard attuale ed è finalmente la prima porta USB che puoi collegare correttamente in una volta sola poiché è reversibile. Oltre a offrire velocità di trasmissione dati e alimentazione più elevate, offre anche connettività del display che lo rende la porta universale perfetta. Puoi vedere questa porta su quasi tutti i dispositivi new age da smartphone, laptop, tablet, cuffie e così via. Ha il potenziale per fornire 100 W di potenza, rendendolo adatto per caricare un'ampia gamma di dispositivi, inclusi i laptop. Questo è anche il connettore new age per lo standard Thunderbolt che offre uscita video 40Gbps e 4K.

Erogazione di potenza

Ora, oltre al trasferimento dei dati, l'USB è stato utilizzato anche per caricare i dispositivi. Fino a USB 3.1, la potenza massima raggiungibile era di 5 V/900 mA tramite USB Type-A. Questo è stato seguito da USB Fast Charge, un nuovo standard che ha aumentato la velocità a 5 V/1,5 A. Queste velocità di ricarica erano adatte anche per piccoli dispositivi e alcuni smartphone. Tuttavia, con i miglioramenti tecnologici e la necessità di velocità di ricarica della batteria molto più elevate, USB-IF ha introdotto USB Power Delivery, ora versione 3.1. È diventata una specifica aperta standard del settore in grado di fornire una ricarica ad alta velocità fino a 240 watt con l'ultimo aggiornamento 3.1, a seconda del dispositivo. Questo può essere utilizzato per caricare qualsiasi cosa, dagli smartphone ai laptop utilizzando il connettore USB-C su entrambe le estremità.

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La porta USB è finalmente all'altezza del suo nome. Dopo aver subito varie revisioni nel corso dell'anno a livello hardware e software, ora possiamo dire che l'USB (grazie al Type-C) è effettivamente uno standard universalmente accettato. Non solo può fornire dati e alimentazione a velocità elevate, ma può anche essere utilizzato per inviare o trasmettere video. Non c'è da stupirsi che anche Apple si stia lentamente allontanando e sostituendo il suo connettore Lightning con USB Type-C.