USB, czyli uniwersalna magistrala szeregowa, to standard branżowy określający specyfikacje kabli i złączy w urządzeniach.
USB lub „Universal Serial Bus” to obecnie jeden z najstarszych i najpopularniejszych interfejsów. Chociaż początkowo został wprowadzony jako port komputerowy, obecnie można go zobaczyć w prawie każdym urządzeniu technologicznym, w tym smartfonach, konsolach do gier, aparatach fotograficznych itp. w takiej czy innej formie. Głównym celem stworzenia USB było zapewnienie znormalizowanego połączenia urządzeń peryferyjnych z komputerami PC. Dziś USB jest wierny swojej nazwie dzięki szerokiej akceptacji i szerokiej gamie obsługiwanego sprzętu i oprogramowanie. Przyjrzyjmy się krótkiej historii USB, a także wymieńmy wszystkie typy złączy i standardów.
Jak powstało USB?
Rozwój USB rozpoczął się w 1994 roku, a jego celem było stworzenie jednego złącza, które mogłoby w zasadzie zastąpić wiele złączy spotykanych w komputerach PC. Celem USB było także zapewnienie prostsza konfiguracja oprogramowania wszystkich urządzeń, które można podłączyć przez USB, aby umożliwić szybsze przesyłanie danych dla urządzeń zewnętrznych i rozwiązać problemy z użytecznością istniejących interfejsy. USB nie było jednak wynalazkiem jednoosobowym. Było to przedsięwzięcie grupowe, w którym wzięło udział łącznie siedem firm, a mianowicie Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC i Nortel. Zespół kierowany przez Ajaya Bhatta pracował nad standardem w firmie Intel i pierwsze układy scalone obsługujące USB powstały w 1995 roku.
USB 1.0
Pierwsza specyfikacja o nazwie USB 1.0 zadebiutowała w styczniu 1996 roku, oferując prędkość przesyłania danych 1,5 Mb/s (niska prędkość) i 12 Mb/s (pełna prędkość). Podjęto decyzję o dodaniu konfiguracji o dwóch prędkościach, aby umożliwić obsługę zarówno szybkich urządzeń, takich jak drukarki i dyski, jak i tanich urządzeń peryferyjnych, takich jak klawiatury i myszy. USB 1.1 było właściwie pierwszą powszechnie stosowaną specyfikacją, ponieważ po raz pierwszy pojawiło się w komputerze Apple iMac we wrześniu 1998 roku. Różni producenci poszli w ślady Apple i rozpoczęli produkcję pozbawionych przestarzałych komputerów PC z portami USB.
USB 2.0 i USB 3.0
W kwietniu 2000 roku, po uzyskaniu zgody firmy, ogłoszono specyfikację USB 2.0 Forum implementatorów USB (USB-IF). Został udostępniony w 2001 roku. Hewlett-Packard, Intel, Lucent Technologies (Nokia), NEC i Philips naciskały na wyższe szybkości przesyłania danych, gdzie nowy standard zapewnił prędkość do 480 Mb/s. Następnie, 1 listopada, opublikowaliśmy publikację USB 3.0. 12 grudnia 2008 r., aby jeszcze bardziej zwiększyć prędkość przesyłania danych do 5 Gb/s, co nazywano także SuperSpeed. Nowy standard skupiał się również na zmniejszeniu zużycia energii, zwiększeniu mocy wyjściowej i zapewnieniu kompatybilność wsteczna z USB 2.0. Pierwszy zestaw urządzeń wyposażonych w USB 3.0 pojawił się w styczniu 2010.
USB 3.1 pierwszej i drugiej generacji
Specyfikacja USB 3.1 została po raz pierwszy ogłoszona w lipcu 2013 roku i wtedy sytuacja zaczęła się nieco dezorientować. Został wprowadzony na rynek w dwóch wersjach, USB 3.1 Gen 1 i USB 3.1 Gen 2. Podczas gdy w pierwszym modelu zachowano tryb transferu 5 Gb/s (SuperSpeed) standardu USB 3.0, w drugiej generacji wprowadzono tryb transferu SuperSpeed+ z maksymalną szybkością sygnalizacji danych wynoszącą 10 Gb/s. We wrześniu 2017 roku opublikowano specyfikację USB 3.2, co po raz kolejny przyniosło zmianę w nazewnictwie. USB 3.2 Gen 1 było w rzeczywistości tym samym, co USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 2 było nowym USB 3.1 Gen 2, a USB 3.2 Gen 2x2 było najnowszym i najszybszym portem oferującym prędkości do 20 Gb/s.
Wersja USB4 i USB4 2.0
Najnowszy standard oficjalnie nazywa się USB4 (z jakiegoś powodu nie USB 4) i został wprowadzony w 2019 roku wraz z pierwszym Urządzenia USB4 przybędzie w 2021 i 2022 roku. Sprawy stały się dość zagmatwane w przypadku USB 3.1 i 3.2 oraz całej terminologii Gen 1 i Gen 2, a USB-IF próbuje aby to cofnąć za pomocą USB4, którego marketing będzie zależał od szybkości przesyłania danych, a nie od wersji. USB4 jest dostępny w dwóch wersjach: 20 Gb/s i 40 Gb/s, a USB-IF ma nadzieję, że producenci będą oznaczać swoje urządzenia USB szybkością, a nie tylko USB4.
Pierwsze urządzenia USB4 2.0 pojawią się na rynku najwcześniej pod koniec 2023 roku.
USB4 ma jeszcze jedną zaletę: Thunderbolt. Podstawą USB4 jest stary protokół Thunderbolt 3 firmy Intel i oczywiście USB4 jest w pewnym stopniu kompatybilny z Thunderbolt — nacisk na nieco. Urządzenia i kable USB4 mogą mieć przepustowość 20 Gb/s lub 40 Gb/s, podczas gdy Thunderbolt 4 wymaga 40 Gb/s, więc nie wszystkie porty i kable USB4 mogą być równoważne Thunderboltowi.
Specyfikacja USB4 w wersji 2.0 została opublikowana pod koniec 2022 roku (co uczyniło USB jeszcze bardziej zagmatwanym dla wszystkich) i zwiększa przepustowość USB4 od 40 do 80 Gb/s, z opcjonalnym trybem 120 Gb/s, który działa tylko w jednym kierunku, pozostawiając w drugim kierunku zaledwie 40 Gb/s przepustowość łącza. Ten tryb 120 Gb/s jest przydatny w sytuacjach, gdy jedna strona połączenia musi otrzymać znacznie więcej danych niż inne, jak użycie wyświetlacza o wysokiej rozdzielczości, który wymaga dużej ilości danych, aby wyświetlić w pełni szczegółowy obraz. Ponieważ specyfikacja pojawiła się dopiero niedawno, pierwsze urządzenia USB4 2.0 pojawią się na rynku najwcześniej pod koniec 2023 roku.
Piorun
W przeciwieństwie do standardu USB, który szczyci się uniwersalnością i akceptacją jako „standard”, Thunderbolt jest standardem opracowanym i licencjonowanym przez firmę Intel. Jednak Thunderbolt 3 został w zasadzie przekazany USB-IF i został użyty do stworzenia USB4, więc teraz związek między nimi jest niejasny. Jest to wieloplatformowy standard przesyłania danych i zasilania, ale urządzenia muszą być certyfikowane do użytku z tym standardem, a standardy Intela są znacznie bardziej rygorystyczne niż standardy USB-IF.
Protokół Thunderbolt jest często spotykany w laptopach, a czasem w komputerach stacjonarnych i może być używany do łączenia się DisplayPort-kompatybilne urządzenia, w tym monitory zewnętrzne, a także urządzenia peryferyjne PCI Express (PCIe), w tym zewnętrzne karty graficzne, dyski twarde, złącza Wi-Fi lub Ethernet, przez port USB-C. Obecna generacja protokołu – Thunderbolt 4 – obsługuje przepustowość przesyłania i odbierania danych do 40 Gb/s. W porównaniu do poprzedniej generacji Thunderbolt 3, nowa wersja zapewnia lepszą obsługę wyświetlaczy 4K (z jednego 4K monitor do dwóch), podwaja przepustowość PCIe i gwarantuje przepustowość 40 Gb/s, która była opcjonalna w przypadku Thunderbolt 3.
Na horyzoncie pojawia się następna generacja Thunderbolta.
Mamy więc USB i Thunderbolt, a USB4 opiera się na Thunderbolt 3, którego następcą jest Thunderbolt 4. Jeśli jesteś zdezorientowany, nie winimy Cię. Musisz wiedzieć, że USB4 nie gwarantuje zbyt dużej wydajności, podczas gdy Thunderbolt 4 obiecuje więcej. Chociaż USB4 jest oparte na Thunderbolt 3, nie oznacza to, że każde urządzenie, port i kabel USB4 będzie miało te same funkcje i wydajność, co każde połączenie Thunderbolt 3 lub 4.
Na horyzoncie pojawia się także następna generacja Thunderbolta Piorun 5 ma na celu zwiększenie przepustowości do 80 Gb/s, czyli dwukrotnie więcej niż w przypadku Thunderbolt 4 i Thunderbolt 3 w wariancie 40 Gb/s. Jednakże 80 Gb/s to prędkość dla urządzeń wymagających równej przepustowości w obu kierunkach. Niektóre urządzenia mogą mieć przepustowość 120 Gb/s w jednym kierunku w zamian za zaledwie 40 przepustowości w drugim, jak np. USB4 2.0. Jest to przydatne w przypadku wyświetlaczy, a może nawet urządzeń pamięci masowej. W chwili pisania tego tekstu nie ma jeszcze daty premiery Thunderbolt 5, choć prawdopodobna jest premiera w 2023 lub 2024 roku.
Złącza i porty USB
Zanim porozmawiamy o różnych typach portów i złączy USB, porozmawiajmy o różnicy między złączem a portem. Port to to, co masz na swoim urządzeniu, takim jak smartfon lub komputer. To tutaj podłączasz kabel lub urządzenie zewnętrzne, powiedzmy pendrive. Złącze jest zwykle widoczne na samym kablu podłączanym do portu. Oznacza to, że do podłączenia złącza potrzebny jest odpowiedni port. Należy również zrozumieć, że standard USB opiera się na kombinacji złącza i portu. Im nowszy port/złącze, tym nowszy standard może przyjąć. Powiedziawszy to, zdarzają się przypadki, w których producenci wdrażają starsze standardy USB do nowszych portów/złączy, aby zaoszczędzić koszty.
USB-A
Pierwsze płaskie, prostokątne złącze jest nadal powszechnym widokiem w urządzeniach takich jak komputery PC, konsole do gier, telewizory itp. Przez lata dobrze służył do wydajnego przesyłania danych i zasilania, a obecnie oferuje standard USB 3.2. Wprowadzono ulepszenia w zakresie pasów autobusowych i prędkości transferu, ale ogólnie projekt pozostał taki sam.
USB typu B
USB-B nie jest już tak powszechny, ale nadal możesz zobaczyć ten port na dużych urządzeniach, takich jak skanery lub drukarki, a także na niektórych urządzeniach audio. Port ma kwadratowy wygląd, podczas gdy po drugiej stronie kabla najprawdopodobniej znajduje się port USB-A do podłączenia do komputera.
Mini-USB
Teraz był to mniejszy port, ale był oparty na porcie USB-B. Używano go głównie do ładowania i przesyłania danych z urządzeń takich jak aparaty fotograficzne i odtwarzacze MP3, chociaż nie jest to już zbyt powszechne. Była też wersja Type-A, ale wkrótce obie zostały zastąpione przez mniejszą wersję, micro-USB.
Micro USB
Micro-USB był jednym z najpopularniejszych portów USB dzięki jego zastosowaniu w smartfonach, tabletach i wielu innych przenośnych gadżetach i akcesoriach. Choć jest on wycofywany na rzecz portu USB-C, nadal można znaleźć wiele urządzeń, które nadal korzystają z tego portu.
USB typu C
Jest to obecny standard i wreszcie pierwszy port USB, który można poprawnie podłączyć za jednym razem, ponieważ jest odwracalny. Oprócz szybszego przesyłania danych i zasilania, oferuje także łączność z wyświetlaczem, co czyni go idealnym portem uniwersalnym. Możesz zobaczyć ten port na prawie każdym urządzeniu nowej ery, czyli smartfonach, laptopach, tabletach, słuchawkach i tak dalej. Może zapewnić moc 100 W, dzięki czemu nadaje się do ładowania szerokiej gamy urządzeń, w tym laptopów. Jest to także złącze nowej ery w standardzie Thunderbolt, oferujące sygnał wideo o przepustowości 40 Gb/s i rozdzielczości 4K.
Dostarczanie mocy
Teraz poza przesyłaniem danych USB zaczęto wykorzystywać także do ładowania urządzeń. Aż do USB 3.1 maksymalna moc, jaką można było uzyskać, wynosiła 5 V/900 mA przez USB typu A. Następnie wprowadzono USB Fast Charge, nowy standard, który zwiększył prędkość do 5 V/1,5 A. Te prędkości ładowania były odpowiednie również dla małych urządzeń i niektórych smartfonów. Jednak wraz z ulepszeniami technologii i wymaganiami dotyczącymi znacznie wyższych prędkości ładowania baterii, USB-IF wprowadził USB Power Delivery, obecnie w wersji 3.1. Stała się standardem branżowym, otwarta specyfikacja, która może zapewnić szybkie ładowanie z mocą do 240 W po najnowszej aktualizacji 3.1, w zależności od urządzenie. Można go używać do ładowania wszystkiego, od smartfonów po laptopy, za pomocą złącza USB-C na obu końcach.
Port USB wreszcie zasługuje na swoją nazwę. Po przejściu przez cały rok różnych zmian pod względem sprzętu i oprogramowania, możemy teraz powiedzieć, że USB (dzięki Type-C) jest rzeczywiście powszechnie akceptowanym standardem. Może nie tylko dostarczać dane i zasilanie z dużą szybkością, ale można go nawet używać do wejścia lub wyjścia wideo. Nic dziwnego, że nawet Apple powoli odchodzi i zastępuje złącze Lightning złączem USB Type-C.