Вы когда-нибудь задумывались, как ваш компьютер общается с внешними устройствами? Ответ кроется в USB — одном из самых распространенных интерфейсов подключения периферийных устройств. В этом материале мы углубимся в историю USB и разберемся, как он работает.
USB (Universal Serial Bus) был разработан в 1996 году группой компаний, включая Intel, Microsoft и IBM. Цель состояла в том, чтобы создать универсальный интерфейс, который мог бы заменить собой множество различных портов, таких как последовательные, параллельные и другие. И им это удалось! Сегодня USB используется повсеместно — от подключения мышей и клавиатур до флешек и внешних жестких дисков.
Теперь давайте рассмотрим, как работает USB. В основе его работы лежит протокол передачи данных, который позволяет устройству обмениваться данными с компьютером. Этот протокол использует четыре провода: два для передачи данных (D+ и D-) и два для питания (VCC и GND). Провода D+ и D- несут информацию о скорости передачи данных и типе подключаемого устройства.
Когда вы подключаете устройство USB к компьютеру, оно сначала идентифицирует себя, отправляя сигнал на провод D-. Если компьютер распознает это устройство, он начинает обмен данными. Скорость передачи данных зависит от типа USB-порта и может варьироваться от 1,5 Мбит/с (USB 1.0) до 40 Гбит/с (USB 3.2).
USB также поддерживает функцию «горячего подключения», что означает, что вы можете подключать и отключать устройства без необходимости перезагружать компьютер. Это делает USB удобным и практичным в использовании.
История USB
USB, или Универсальная последовательная шина, была разработана в 1996 году группой компаний, включая Intel, Microsoft, Compaq и IBM. Цель состояла в том, чтобы создать простой, удобный и универсальный интерфейс для подключения периферийных устройств к компьютерам.
Первый стандарт USB 1.0 был выпущен в 1996 году и поддерживал скорость передачи данных до 12 Мбит/с. В 1998 году был выпущен стандарт USB 1.1, который немного увеличил скорость передачи данных до 1.5 Мбит/с. Эти ранние версии USB были разработаны для замены более медленных и сложных интерфейсов, таких как последовательные порты и параллельные порты.
В 2000 году был выпущен стандарт USB 2.0, который значительно увеличил скорость передачи данных до 480 Мбит/с. Это позволило использовать USB для более быстрых и требовательных устройств, таких как внешние жесткие диски и веб-камеры.
В 2008 году был выпущен стандарт USB 3.0, также известный как SuperSpeed USB, который увеличил скорость передачи данных до 5 Гбит/с. В 2013 году был выпущен стандарт USB 3.1, который увеличил скорость передачи данных до 10 Гбит/с и добавил поддержку режима питания устройства.
В 2014 году был выпущен стандарт USB 3.1 Gen 2, также известный как USB 3.1, который увеличил скорость передачи данных до 10 Гбит/с и добавил поддержку режима питания устройства. В 2017 году был выпущен стандарт USB 3.2, который увеличил скорость передачи данных до 20 Гбит/с.
Сегодня USB является одним из самых распространенных интерфейсов для подключения периферийных устройств к компьютерам и другим устройствам. Он используется во многих устройствах, включая смартфоны, планшеты, цифровые камеры, внешние жесткие диски и многое другое.
Принцип работы USB
Компоненты USB
USB-интерфейс состоит из хоста (обычно компьютер или другой хост), устройства (периферийное устройство, такое как клавиатура, мышь или внешний жесткий диск) и кабеля USB. Кабель USB состоит из четырех проводов: два для передачи данных (D+) и (D-) и два для питания (+5 В и GND).
Этапы передачи данных
Когда вы подключаете устройство USB к хосту, оно сначала получает питание от кабеля USB. После этого устройство и хост обмениваются данными в несколько этапов:
- Обнаружение: Хост обнаруживает подключенное устройство и определяет его тип и модель.
- Идентификация: Устройство передает информацию о своей конфигурации и возможностях хосту. Хост использует эту информацию для настройки параметров передачи данных.
- Конфигурирование: Хост настраивает свои параметры для работы с конкретным устройством. Например, если устройство – клавиатура, хост настраивает свои параметры для приема данных от клавиатуры.
- Передача данных: После настройки параметров передачи данных хост и устройство начинают обмен данными. Данные передаются через провода D+ и D- кабеля USB.
Важно отметить, что USB использует протокол polling, то есть хост периодически опрашивает устройство на наличие данных для передачи. Это отличает USB от других интерфейсов, таких как Ethernet, которые используют протокол прерывания.
USB также поддерживает несколько режимов передачи данных, в том числе режим высокоскоростной передачи данных (High-Speed) и режим суперскоростной передачи данных (SuperSpeed). Скорость передачи данных зависит от версии USB, используемой устройством и хостом.