USB или универсальная последовательная шина — это отраслевой стандарт, определяющий характеристики кабелей и разъемов на устройствах.
USB или «универсальная последовательная шина» сегодня является одним из старейших и самых популярных интерфейсов. Первоначально он был представлен как компьютерный порт, но теперь его можно увидеть практически на всех устройствах, включая смартфоны, игровые консоли, камеры и т. д. в той или иной форме. Основной целью создания USB было обеспечение стандартизированного подключения периферийных устройств к ПК. Сегодня USB соответствует своему названию благодаря широкому распространению и широкому спектру поддерживаемого оборудования и программное обеспечение. Давайте взглянем на краткую историю USB, а также перечислим все различные типы разъемов и стандартов.
Как появился USB?
Разработка USB началась в 1994 году с целью создания единого разъема, который мог бы заменить несколько разъемов, встречающихся на ПК. Целью USB также было предоставить более простая программная конфигурация всех устройств, которые могут подключаться через USB, чтобы обеспечить более высокую скорость передачи данных для внешних устройств и решить проблемы удобства использования существующих интерфейсы. Однако USB не был изобретением одного человека. Это была групповая работа, в которой приняли участие семь компаний, а именно Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Nortel. Команда под руководством Аджая Бхатта работала над стандартом в Intel, и первые интегральные схемы с поддержкой USB были произведены в 1995 году.
USB 1.0
Первая спецификация под названием USB 1.0 дебютировала в январе 1996 года и предлагала скорости передачи данных 1,5 Мбит/с (низкая скорость) и 12 Мбит/с (полная скорость). Решение добавить двухскоростные конфигурации было принято для того, чтобы они могли поддерживать как высокоскоростные устройства, такие как принтеры и дисководы, так и недорогие периферийные устройства, такие как клавиатуры и мыши. USB 1.1 фактически был первой широко используемой спецификацией, поскольку он впервые появился на Apple iMac в сентябре 1998 года. Множество производителей последовали примеру Apple и начали производить ПК с USB-портами, не требующие устаревших технологий.
USB 2.0 и USB 3.0
В апреле 2000 года была анонсирована спецификация USB 2.0 после получения согласия от Форум разработчиков USB (USB-IF). Он был доступен в 2001 году. Hewlett-Packard, Intel, Lucent Technologies (Nokia), NEC и Philips настаивали на более высоких скоростях передачи данных, где новый стандарт обеспечил скорость до 480 Мбит/с. Затем мы увидели публикацию USB 3.0 в ноябре. 12 декабря 2008 года, чтобы еще больше увеличить скорость передачи данных до 5 Гбит/с, что также называлось SuperSpeed. Новый стандарт также направлен на снижение энергопотребления, увеличение выходной мощности и обеспечение обратная совместимость с USB 2.0. Первый набор устройств с USB 3.0 вышел в январе. 2010.
USB 3.1 поколения 1 и поколения 2
Спецификация USB 3.1 была впервые анонсирована в июле 2013 года, и именно здесь все начало немного запутываться. Он был выпущен в двух версиях: USB 3.1 Gen 1 и USB 3.1 Gen 2. В то время как первый сохранил режим передачи данных 5 Гбит/с (SuperSpeed) USB 3.0, поколение 2 представило режим передачи SuperSpeed+ с максимальной скоростью передачи данных до 10 Гбит/с. В сентябре 2017 года была опубликована спецификация USB 3.2, которая снова внесла изменения в схему именования. USB 3.2 Gen 1 фактически был таким же, как USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 2 был новым USB 3.1 Gen 2, а USB 3.2 Gen 2x2 был новейшим и самым быстрым, предлагая скорость до 20 Гбит/с.
USB4 и USB4 версии 2.0
Последний стандарт официально называется USB4 (а не USB 4 по какой-то причине) и был представлен в 2019 году с первым USB4-устройства прибытие в 2021 и 2022 годах. С USB 3.1 и 3.2 и всей терминологией Gen 1 и Gen 2 все стало довольно запутанно, и USB-IF пытается чтобы исправить это с помощью USB4, маркетинг которого будет зависеть от скорости передачи данных, а не от его версии. USB4 выпускается в двух вариантах: 20 Гбит/с и 40 Гбит/с, и USB-IF надеется, что производители будут маркировать свои USB-устройства скоростью, а не просто USB4.
Первые устройства USB4 2.0 выйдут не раньше конца 2023 года.
У USB4 есть еще один плюс: Thunderbolt. В основе USB4 лежит старый протокол Intel Thunderbolt 3, и, естественно, USB4 в некоторой степени совместим с Thunderbolt. в некотором роде. Устройства и кабели USB4 могут иметь скорость 20 Гбит/с или 40 Гбит/с, тогда как для Thunderbolt 4 требуется 40 Гбит/с, поэтому не все порты и кабели USB4 могут быть эквивалентны Thunderbolt.
Спецификация USB4 версии 2.0 была выпущена в конце 2022 года (что делает USB еще более запутанным для всех) и увеличивает пропускную способность USB4. от 40 до 80 Гбит/с с дополнительным режимом 120 Гбит/с, который работает только в одном направлении, оставляя в другом направлении всего 40 Гбит/с пропускная способность. Этот режим 120 Гбит/с полезен в ситуациях, когда одной стороне соединения необходимо получать гораздо больше данных. чем другой, например, использование дисплея с высоким разрешением, которому требуется много данных для отображения полностью детального изображения. Поскольку спецификация появилась совсем недавно, первые устройства USB4 2.0 появятся не раньше конца 2023 года.
Удар молнии
В отличие от стандарта USB, который гордится своей универсальностью и признанием в качестве «стандарта», Thunderbolt — это стандарт, разработанный и лицензированный Intel. Однако Thunderbolt 3 по сути был передан USB-IF и использовался для создания USB4, поэтому теперь связь между ними неясна. Это кроссплатформенный стандарт передачи данных и питания, но устройства должны быть сертифицированы для использования с этим стандартом, а стандарты Intel гораздо более строгие, чем стандарты USB-IF.
Протокол Thunderbolt часто встречается в ноутбуках, а иногда и в настольных компьютерах, и может использоваться для подключения ДисплейПорт-совместимые устройства, включая внешние мониторы, а также периферийные устройства PCI Express (PCIe), включая внешние видеокарты, жесткие диски, разъемы Wi-Fi или Ethernet, через порт USB-C. Текущее поколение протокола — Thunderbolt 4 — поддерживает пропускную способность восходящего или нисходящего потока до 40 Гбит/с. По сравнению с Thunderbolt 3 последнего поколения, новая версия обеспечивает улучшенную поддержку дисплеев 4K (с одного дисплея 4K). монитора до двух), удваивает пропускную способность PCIe и гарантирует пропускную способность 40 Гбит/с, которая была необязательной для Thunderbolt. 3.
Следующее поколение Thunderbolt уже не за горами.
Итак, есть USB и Thunderbolt, а USB4 основан на Thunderbolt 3, на смену которому пришел Thunderbolt 4. Если вы запутались, мы вас не виним. Что вам нужно знать, так это то, что USB4 не гарантирует высокой производительности, в то время как Thunderbolt 4 обещает больше. Хотя USB4 основан на Thunderbolt 3, это не означает, что каждое устройство, порт и кабель USB4 будут иметь те же функции и производительность, что и любое соединение Thunderbolt 3 или 4.
Следующее поколение Thunderbolt также не за горами. Тандерболт 5 Целью является увеличение пропускной способности до 80 Гбит/с, что вдвое больше, чем у Thunderbolt 4 и варианта Thunderbolt 3 на 40 Гбит/с. Однако 80 Гбит/с — это скорость для устройств, которым требуется одинаковая пропускная способность в обоих направлениях. Некоторые устройства могут иметь пропускную способность 120 Гбит/с в одном направлении в обмен на 40 Гбит/с в другом, например USB4 2.0. Это полезно для дисплеев и, возможно, даже для устройств хранения данных. На момент написания статьи Thunderbolt 5 не имеет даты выпуска, хотя вполне вероятен запуск позднее в 2023 или 2024 году.
USB-разъемы и порты
Прежде чем говорить о различных типах USB-портов и разъемов, давайте поговорим о разнице между разъемом и портом. Порт — это то, что есть на вашем устройстве, например на смартфоне или ПК. Сюда вы подключаете кабель или внешнее устройство, например, флэш-накопитель. Разъем обычно можно увидеть на самом кабеле, который подключается к порту. Это означает, что вам нужен соответствующий порт для подключения разъема. Также необходимо понимать, что стандарт USB зависит от комбинации разъема и порта. Чем новее порт/разъем, тем более новый стандарт он может принять. При этом бывают случаи, когда производители внедряют старые стандарты USB в новые порты/разъемы для экономии средств.
USB-А
Самый первый плоский прямоугольный разъем до сих пор часто встречается на таких устройствах, как ПК, игровые консоли, телевизоры и т. д. На протяжении многих лет он хорошо служил для эффективной передачи данных и энергопотребления и в настоящее время поддерживает стандарт USB 3.2. В нем были обновлены автобусные полосы и скорость движения, но в целом дизайн остался прежним.
USB-Б
USB-B уже не так распространен, но вы все еще можете увидеть этот порт на больших устройствах, таких как сканеры или принтеры, а также на некоторых аудиоустройствах. Порт имеет квадратный вид, а на другой стороне кабеля, скорее всего, будет порт USB-A для подключения к ПК.
Мини-USB
Это был порт меньшего размера, но он был основан на порте USB-B. В основном он использовался для зарядки и передачи данных с таких устройств, как камеры и MP3-плееры, хотя сейчас он не очень распространен. Существовала также версия Type-A, но вскоре обе были заменены меньшей версией — micro-USB.
Микро-USB
Micro-USB был одним из самых популярных портов USB благодаря его использованию в смартфонах, планшетах и множестве других портативных гаджетов и аксессуаров. Несмотря на то, что он постепенно вытесняется портом USB-C, вы все еще можете найти множество устройств, которые по-прежнему используют этот порт.
USB-C
Это текущий стандарт и, наконец, первый USB-порт, который можно правильно подключить за один раз, поскольку он двусторонний. Помимо более высокой скорости передачи данных и питания, он также предлагает возможность подключения дисплея, что делает его идеальным универсальным портом. Вы можете увидеть этот порт практически на каждом устройстве нового поколения: смартфонах, ноутбуках, планшетах, наушниках и так далее. Он способен обеспечить мощность 100 Вт, что делает его пригодным для зарядки широкого спектра устройств, включая ноутбуки. Это также новый разъем для стандарта Thunderbolt, обеспечивающий скорость 40 Гбит/с и видеовыход 4K.
Доставка энергии
Теперь помимо передачи данных USB используется и для зарядки устройств. До появления USB 3.1 максимальная мощность, которую можно было получить, составляла 5 В/900 мА через USB Type-A. За этим последовал USB Fast Charge, новый стандарт, который увеличил скорость до 5 В/1,5 А. Эти скорости зарядки подходили для небольших устройств и некоторых смартфонов. Однако с развитием технологий и необходимостью гораздо более высокой скорости зарядки аккумулятора компания USB-IF представила USB Power Delivery, теперь версию 3.1. Это стало отраслевым стандартом с открытой спецификацией, которая может обеспечить высокоскоростную зарядку мощностью до 240 Вт с последним обновлением 3.1, в зависимости от модели. устройство. Его можно использовать для зарядки чего угодно, от смартфонов до ноутбуков, используя разъем USB-C на обоих концах.
USB-порт наконец-то оправдывает свое название. Пройдя в течение года различные изменения с точки зрения аппаратного и программного обеспечения, мы теперь можем сказать, что USB (благодаря Type-C) действительно является общепринятым стандартом. Он не только может передавать данные и мощность на высоких скоростях, его можно даже использовать для ввода или вывода видео. Неудивительно, что даже Apple постепенно отходит и заменяет разъем Lightning на USB Type-C.