USB

Αυτό το άρθρο ή τμήμα του άρθρου μπορεί να επεκταθεί ή να βελτιωθεί με κάποιο τρόπο ώστε να καλύπτεται το θέμα με πληρέστερο τρόπο. Βοηθήστε τη Βικιπαίδεια επεκτείνοντάς το!

USB (ΕΣΔ) Universal Serial Bus (Ενιαίος Σειριακός Δίαυλος)
Το λογότυπο του USB 2.0
Έτος εφεύρεσης:	Ιανουάριος 1996
Εφευρέθηκε από:	Intel , Microsoft , Hp , LSI , NEC , NXP
Αριθμός συσκευών:	128
Επιδόσεις	εως 480Μbits
Είδος:	Σειριακή
Συνδέσιμος εν λειτουργία;	Ναι
Εξωτερικός;	Ναι

Ο Ενιαίος Σειριακός Δίαυλος , γνωστός και σαν Universal Serial Bus ή απλά USB, είναι ένα σύστημα διαύλου, το οποίο χρησιμοποιείται για την επικοινωνία ενός υπολογιστή με περιφερειακά συστήματα. Μία σύνδεση Ενιαίου Σειριακού Διαύλου (ΕΣΔ), απαιτεί λιγότερο χώρο και μπορεί επίσης να παρέχει ενέργεια σε απλές συσκευές όπως ποντίκια, πληκτρολόγια ή ιστοκάμερες. Με τη χρήση του ΕΣΔ, περιφερειακές συσκευές και τα χαρακτηριστικά τους μπορούν να αναγνωρίζονται αυτόματα. Οι σύγχρονοι υπολογιστές έχουν συνήθως 2 με 6 ΕΣΔ.

Πιο συγκεκριμένα

Ο Ενιαίος Σειριακός Δίαυλος είναι τμηματικά πρότυπα δίαυλων για τη διασύνδεση συσκευών.Το USB είχε ως σκοπό να επιτρέψει στις περιφερειακές μονάδες να συνδέονται χρησιμοποιώντας μια ενιαία τυποποιημένη υποδοχή διεπαφών και να βελτιώσει τις έτοιμες προς χρήση ικανότητες των συσκευών για σύνδεση ή αποσύνδεση αυτών χωρίς την εκ νέου επανακκίνηση (καυτή ανταλλαγή=Η καυτή ανταλλαγή ή καυτή σύνδεση είναι η δυνατότητα να αφαιρεθούν και να αντικατασταθούν τα κομμάτια μιας μηχανής, συνήθως ένος υπολογιστή, ενώ είναι σε λειτουργεία.). Άλλα κατάλληλα χαρακτηριστικά γνωρίσματα περιλαμβάνουν την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος στις συσκευές χαμηλής-κατανάλωσης χωρίς την ανάγκη για μια εξωτερική παροχή ηλεκτρικού ρεύματος και την δυνατότητα πολλών συσκευών USB να χρησιμοποιηθούν χωρίς την απαίτηση ρυθμίσεων ή μεμονωμένων οδηγών(drivers)απο τους κατασκευαστές για να εγκατασταθούν.

To USB προορίζεται να βοηθήσει να αποσυρθούν όλες οι διαφορετικές τύπου θύρες τμηματικές ή παράλληλες.Το USB μπορεί να συνδέσει τις περιφερειακές μονάδες υπολογιστών όπως τα ποντίκια, τα πληκτρολόγια,τα PDAs,τα gamepads , τα joysticks , τους σαρωτές, τις ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, τους εκτυπωτές,τα mp3 Players, και τις φορητές μονάδες δίσκου μικρής χωριτικότητας(απο δω και στο εξής το τελευταίο μέσα στο άρθρο θα αναφαίρεται ως USB flash drive ή απλά flash drive).Για πολλές από τις προαναφερμένες συσκευές η μέθοδος σύνδεσης USB έχει γίνει η τυποποιημένη μέθοδος σύνδεσης.Το USB χρησιμοποιείται επίσης εκτενώς για να συνδέσει τους μη-δικτυωμένους εκτυπωτές USB , επίσης απλοποιεί τη σύνδεση πολλών εκτυπωτών με έναν υπολογιστή.Ο μεγάλος όγκος των USB flash drives και η ευκολία χρησιμοποιησής τους έχει δημιουργήσει μια ανησυχία ασφάλειας των προσωπικών δεδομένων που όμως αγνοείται συχνά. Λογισμικά μπορούν να κλειδώσουν συσκευές USB ακόμα και flash drives,ώστε να μην λειτουργούν με τον Η/Υ , και να επιτρέπει σε άλλες περιφερειακές μονάδες USB να λειτουργούν όπως τους εκτυπωτές. Το USB σχεδιάστηκε αρχικά για τους προσωπικούς υπολογιστές, αλλά έχει γίνει κοινό και σε άλλες συσκευές όπως PDAs και παιχνιδομηχανές. Το 2004, υπήρχαν περίπου 1 δισεκατομμύριο συσκευές USB στον κόσμο.

Τι ειναι το USB

Το USB είναι μια σύνδεση Η/Υ με περιφερειακές διακλαδώσεις. Αρχικά το 1995, η USB θύρα άρχισε να εμφανίζεται στους πρόσφατα κατασκευασμένους υπολογιστές από το 1997, τα Windows 98 ήταν η πρώτη πλατφόρμα Windows που υποστηρίζε την τεχνολογία USB. Δεν πέρασε πολύς καιρός πριν αυξηθεί η δημοτικότητα θύρας USB στο σημείο όπου όλα τα προηγούμενα πρότυπα σύνδεσης Η/Υ να αντικαταστάθούν με περιφερειακά. Οι σημερινοί υπολογιστές παρέχουν τουλάχιστον ένα αριθμό δύο θυρών USB.

Σε μια θύρα USB μπορεί να συνδεθούν πολλές περιφερειακές συσκευές όπως το πληκτρολόγιο, το ποντίκι,, ο εκτυπωτής, οι ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, και η εξωτερική αποθήκευση (γνωστή και ως USB FLASH).H σύνδεση USB υποστηρίζει επίσης την έτοιμη προς χρήση εγκατάσταση δηλαδή δεν χρειάζονται κάποιοι ξεχωριστοί οδηγοί(drivers) για να λειτουργήσει η θύρα USB. Η διασύνδεση USB απολαμβάνει επίσης την ευρεία αναγνώριση πελατών και μια φήμη για την υψηλή απόδοση για τους χρήστες.

Ταχύτητες

Το USB λειτουργεί με τις ακόλουθες ταχύτητες:

• 1.5 Mbit/s (χαμηλή-low ταχύτητα),
• 12 Mbit/s (πλήρης-full ταχύτητα) ή
• 480 Mbit/s (υψηλή-high ταχύτητα).

Το USB που λειτουργεί με την υψηλή ταχύτητα ονομάζεται USB 2.0.

Δίπλα είναι μία εικόνα του σήματος της USB

Ιστορία

Η προδιαγραφή USB 1.0 παρουσιάστηκε το Νοέμβρη του 1995.To USB προάχθηκε από την Intel (UHCI and open software stack), τη Microsoft (Windows software stack), τη Philips (Hub, uSB-ήχος), και την US Robotics.Αρχικά το USB προορίστηκε να αντικαταστήσει το πλήθος θυρών στο πίσω μέρος των Η/Υ, καθώς επίσης και να απλοποιήσει τη διαμόρφωση του λογισμικού των συσκευών επικοινωνίας.Το USB ήταν επίσης η κύρια θύρα στον Apple iMac που παρουστιάστηκε στις 6 Μαΐου του 1998, συμπεριλαμβανομένου τη θύρα για το νέο πληκτρολόγιο και το ποντίκι.Το USB 1.1 παρουστιάστηκε το Σεπτεμβρίου του 1998 για να αποκαταστήσει τα προβλήματα υιοθέτησης που εμφανίστηκαν με τις προηγούμενη έκδοση του USB.Από το 2008, η προδιαγραφή USB είναι στην έκδοση 2.0 (με τις αναθεωρήσεις).

Η Hewlett Packard, η Intel,η Lucent (τώρα Alcatel-Lucent), η Microsoft,η NEC, και η Philips συνεργάστηκαν από κοινού στην πρωτοβουλία να αναπτυχθεί ένα πρότυπο με υψηλότερο ποσοστό μεταφοράς δεδομένων από την προδιαγραφή 1.1.Η προδιαγραφή USB 2.0 παρουσιάστηκε τον Απριλίου του 2000 και τυποποιήθηκε από την USB-ΙF στα τέλη του 2001.Ο εξοπλισμός προσαρμόζεται σε οποιαδήποτε έκδοση των προτύπων(1.0 , 1.1 , 2.0) και λειτουργεί επίσης με τις συσκευές που σχεδιάστηκαν σε οποιαδήποτε προηγούμενη προδιαγραφή(1.0 , 1.1 , 2.0) (γνωστή και ως οπίσθια συμβατότητα).

Τα μικρότερα βύσματα και υποδοχές USB για τη χρήση στις φορητές και κινητές συσκευές, αποκαλούμενες mini-b, προστέθηκαν στην προδιαγραφή USB με τη πρώτη ειδοποίηση για την αλλαγή του σχήματος των αρχικών βυσμάτων και υποδοχών. Μια νέα παραλλαγή των μικρότερων βυσμάτων USB και των υποδοχών,αποκαλούμενη micro-USB, αναγγέλθηκε από το φόρουμ εφαρμοστών USB στις 4 Ιανουαρίου του 2007.

Γενική Επισκόπηση

Ένα σύστημα USB έχει ασυμμετρο σχεδιασμο, που αποτελείται από μια υποδοχή (host), ένα πλήθος θυρών USB απο κάτω και πολλαπλάσιων περιφερειακών συσκευών, που συνδέονται σε μια συσκευη. Πρόσθετοι κατανεμηστές USB μπορούν να περιληφθούν σε σειρές, επιτρέποντας τη διακλάδωση σε μια σειρα από υποδοχες, υπό τον όρο οτι δεν ξεπερνά το όριο πέντε συνδεσεων. Η υποδοχή USB μπορεί να έχει πολλαπλάσιους ελεγκτες και κάθε ενας από αυτους μπορεί να παρέχει μία ή περισσότερες θύρα/θύρες USB. Μέχρι 127 συσκευές, συμπεριλαμβανομένων των συσκευών ελέγχων, μπορούν να συνδεθούν με έναν ενιαίο ελεγκτή θυρων.

Οι συσκευές USB συνδέονται μαζικά μέσω των θυρών. Πάντα υπάρχει ένας κατανεμητής (hub) γνωστός ως αρχικός κατανεμιτής, ο οποίος είναι ενσωματωμένος στον ελεγκτή εισόδων. Υπάρχει και ο «διαμοιραστής » επιτρέποντας στους πολλαπλάσιους υπολογιστές να έχουν πρόσβαση στην ίδια περιφερειακή συσκευή, είτε μεταξύ των PC αυτόματα είτε χειροκίνητα. Ο διαμοιραστής χρησιμοποιείτε περισσότερο σε μικρά γραφεία και εταιρίες.

USB endpoints actually reside on the connected device: the channels to the host are referred to as pipes

Μια ενιαία φυσική συσκευή USB μπορεί να αποτελείται από διάφορες υπο-συσκευές που αναφέρονται ως οι βασικές συσκευές λειτουργίας, επειδή κάθε μεμονωμένη συσκευή μπορεί να παρέχει διάφορες λειτουργίες, όπως μία ιστοκάμερα -(τηλεοπτική λειτουργία συσκευών) ή ένα ενσωματωμένο μικρόφωνο (ακουστική λειτουργία συσκευών).

Η επικοινωνία των συσκευών USB ειναι βασισμένη πάνω σε "κανάλια". Τα κανάλια" είναι συνδέσεις από την υποδοχή που καταλήγουν στη συσκευή και ονομάζεται ακρο. Επίσης το ακρο χρησιμοποιείται περιστασιακά για να αναφερθεί στο "κανάλι". Μια συσκευή USB μπορεί να έχει μέχρι 32 συνολικά ενεργά κανάλια", 16 στην υποδοχή και 16 από στον ελεγκτή . Κάθε άκρο μπορεί να μεταφέρει δεδομένα σε μια κατεύθυνση μόνο, είτε μέσα είτε έξω από τη συσκευή, και έτσι κάθε "κανάλι" είναι ομοιοκατευθυνόμενο. Τα άκρα αυτά,ομαδοποιούνται στις διεπαφές και κάθε διεπαφή συνδέεται με μια ενιαία λειτουργία συσκευών. Μια εξαίρεση σε αυτό είναι το άκρο μηδέν, το οποίο χρησιμοποιείται για τη διαμόρφωση των συσκευών δεν συνδέεται με καμία διεπαφή.

Όταν μια νέα συσκευή USB συνδέεται με μια υποδοχή, αρχίζει η διαδικασία απαρίθμησης USB. Η απαρίθμηση επεξεργάζεται αρχικά και μετά στέλνει ένα σήμα αναστοιχειοθέτησης στη συσκευή USB. Η ταχύτητα της συσκευής USB καθορίζεται κατά τη διάρκεια της σηματοδότησης. Μετά από την αναστοιχειοθέτηση, οι πληροφορίες της κάθε USB διαβάζονται από τη συσκευή μέσω της υποδοχής της και αποδίδεται μία συγκεκριμένη επτάμπιτη διεύθυνση στον ελεγκτή. Εάν η συσκευή υποστηρίζεται σωστά από την υποδοχή της, τότε οι πληροφορίες, φορτώνονται και η συσκευή τίθεται σε κατάσταση διαμόρφωσης. Εάν η υποδοχή USB επανακκινηθεί, η διαδικασία απαρίθμησης επαναλαμβάνεται για όλες τις συνδεδεμένες συσκευές. Ο ελεγκτής υποδοχών καθορίζει το δίαυλο για την επικοινωνια και εχει συνήθως σε μια κυκλική μορφή. Έτσι, καμία συσκευή USB δεν μπορεί να μεταφέρει οποιαδήποτε δεδομένα, όσον αφορά στο δίαυλο, χωρίς ένα ρητό αίτημα από την υποδοχή της

Ελεγκτές οικοδεσποτών(host controllers)

Το υλικό υπολογιστών που περιέχει τον ελεγκτή υποδοχών και τo γενικο ελεγκτή, συνδέει μια συσκευή προς τον προγραμματιστή που καλείται να καθορισει το υλικό.

Στις εκδόσεις 1.x, υπήρξαν δύο ανταγωνιστικές εφαρμογές , ανοικτή διεπαφή ελεγκτών οικοδεσποτών και καθολική διεπαφή ελεγκτών οικοδεσποτών .Το ΑΣΕΟ αναπτύχθηκε από την Compaq, τη Microsoft και τον National Semiconductor ενώ το ΚΣΕΟ από την Intel. H VIA TECHNOLOGIES πήρε την άδεια χορήγησης προτύπου ΚΣΕΟ απο την INTEL όλα τα άλλα chipset χρησιμοποιούν ΑΣΕΟ.

Το ΚΣΕΟ είναι software-driven, καθιστώντας το ΚΣΕΟ ελαφρώς επεξεργαστικά-εντατικότερο από το ΑΣΕΟ αλλά φτηνότερο για να εφαρμοστεί. Τα αντιμαχόμενα πρότυπα (ΑΣΕΟ , ΚΣΕΟ) ανάγκασαν τους προμηθευτές λειτουργικών συστημάτων και τους προμηθευτές υλικού (Hardware) να αναπτύξουν τα προϊόντα τους και να τα δοκιμάσουν και στα δύο πρότυπα πράγμα το οποίο αύξησε το κόστος. Κατά τη διάρκεια σχεδίασης της έκδοσης του USB 2.0 η USB-IF επίμενε μόνο σε ένα πρότυπο. Το πρότυπο ΣΕΟ του USB 2.0 ονομάζεται ενισχυμένη διεπαφή ελεγκτών οικοδεσποτών (ΕΔΕΟ). Μόνο το πρότυπο ΕΔΕΟ μπορεί να υποστηρίξει τις μεγάλες ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων. Οι περισσότεροι από τους PCI-βασισμένους ελεγκτές ΕΔΕΟ περιέχουν άλλες εφαρμογές ΣΕΟ αποκαλούμενες «ελεγκτές υποδοχών συντρόφων» για να υποστηρίζουν την πλήρη ταχύτητα και για τις μικρής τάξεως ταχύτητας συσκευές. Οι εικονικοί ΣΕΟ της Intel και της VIA EHCI είναι οι ΚΣΕΟ. Όλοι οι άλλοι πωλητές χρησιμοποιούν τους εικονικούς ελεγκτές ΑΣΕΟ. Τα πρότυπα ΣΕΟ είναι από τα πεδία προδιαγραφής USB, και η προδιαγραφή USB δεν διευκρινίζει οποιεσδήποτε διεπαφές ΣΕΟ.

Κατηγορίες συσκευών

Οι συσκευές που συνδέονται με τη θύρα μπορούν να είναι είτε συσκευές πλήρης δηλαδή απαιτούν έναν οδηγό(driver) συσκευών για να λειτουργήσoυν , είτε μπορούν να ανήκουν σε μια κατηγορία συσκευών (όρος). Αυτές οι κατηγορίες συσκευών καθορίζουν μια αναμενόμενη συμπεριφορά από την περιγραφή των συσκευών και διεπαφών έτσι ώστε ο ίδιος οδηγός συσκευών(driver) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για οποιαδήποτε συσκευή που μπορεί να είναι μέλος μιας ορισμένης κατηγορίας. Ένα λειτουργικό σύστημα πρέπει να θέσει σε ισχύ όλες τις κατηγορίες συσκευών ώστε να παρασχεθούν οι γενικοί οδηγοί για οποιαδήποτε συσκευή USB.Οι κατηγορίες συσκευών αποφασίζονται από την ομάδα εργασίας συσκευών του φόρουμ εφαρμοστών USB.

Οι κατηγορίες συσκευών περιλαμβάνουν:^[1]:

Κατηγορία 0: Πληροφορίες κατηγορίας χρήσης στους Περιγραφείς Διεπαφών Αυτή η κατηγορία βάσεων καθορίζεται για να χρησιμοποιηθεί στους Περιγραφείς Συσκευών(όρος) για να δείξει ότι οι πληροφορίες κατηγορίας πρέπει να καθοριστούν από τους Περιγραφείς Διεπαφών στη συσκευή.

USB Συσκευές τεράστιας αποθήκευσης δεδομένων

Το πρότυπο USB εφαρμόζει τις συνδέσεις στις συσκευές αποθήκευσης χρησιμοποιώντας ένα σύνολο προτύπων αποκαλούμενων USB κατηγορία συσκευών αποθήκευσης - κατηγορία συσκευών αποθήκευσης (καλούμενη Msc ή UMS ).Αυτό προορίστηκε αρχικά για τις παραδοσιακούς μαγνητικούς και οπτικούς δίσκους, αλλά έχει επεκταθεί για να υποστηρίξει μια ευρεία ποικιλία συσκευών, ιδιαίτερα τα flash drives, τα οποία έχουν αντικαταστήσει τις δισκέτες για τη μεταφορά στοιχείων. Αν και οι περισσότεροι υπολογιστές δεν είναι σε θέση να κάνουν boot(boot=αυτόματη εκκίνηση) από συσκευή USB,το πρότυπο USB δεν προορίζεται να είναι ένα πρωταρχικό μέσο αποθήκευσης για την εσωτερική αποθήκευση ενός υπολογιστή , τα πρότυπα όπως ΑΤΑ (IDE), Serial ΑΤΑ (SATA), και SCSI εκπληρώνουν εκείνο τον ρόλο. Εντούτοις,οι συσκευές αποθήκευσης τύπου USB έχουν ένα σημαντικό πλεονέκτημα δεδομένου ότι είναι δυνατό να εγκατασταθούν και να αφαιρεθούν , χωρίς το άνοιγμα του κουτιού, του υπολογιστή, δηλαδή είναι φορητές.

Αρχικά το USB φτιάχτηκε και ακόμα χρησιμοποιήτε σήμερα για τις οπτικές συσκευές αποθήκευσης (CD-RW drives, DVD drivers, κ.λπ.),διάφοροι κατασκευαστές δημιούργησαν εξωτερικό φορητό σκληρό δίσκο με σύνδεση USB , ή κενές θυρες για σκληρούς δίσκους, οι οποίοι εξωτερικοί δίσκοι προσφέρουν ταχύτητες συγκρίσιμες με τις ταχύτητες εσωτερικών σκληρών δίσκων. Αυτοί οι εξωτερικοί δίσκοι έχουν συνήθως μια θύρα που συνδέει τις παρακάτω συμβατικές τεχνολογίες (IDE, ΑΤΑ, SATA, ATAPI, ή ακόμα και SCSI) με μία θύρα USB. Λειτουργικά, ο δίσκος εμφανίζεται στο χρήστη ακριβώς όπως κάθε άλλος εσωτερικός δίσκος. Άλλα ανταγωνιστικά πρότυπα που επιτρέπουν την εξωτερική συνδετικότητα είναι το πρότυπο eSATA και FireWire.

Συσκευές διεπαφών ή αλλιώς HIDs(αγγλικός όρος)

Τα ποντίκια και τα πληκτρολόγια εγκαθίστανται συχνά με τις θύρες USB, αλλά επειδή οι περισσότερες κάρτες PC διατηρούν ακόμα PS/2 θύρες για το πληκτρολόγιο και το ποντίκι από το 2007 παρέχετε συχνά έναν μικρό uSB-σε-PS/2 , επιτρέποντας τη χρήση είτε USB είτε PS/2 θύρας. Δεν υπάρχει καμία λογική με αυτούς τους προσαρμοστές: χρησιμοποιούν το γεγονός ότι τέτοιες Συσκευές διεπαφών ή αλλιώς HIDs ,είναι εξοπλισμένες με ελεγκτές που είναι σε θέση να εξυπηρετίσουν και το USB και το PS/2 πρωτόκολλο, και ανιχνεύει αυτόματα ποιου τύπου θύρα είναι συνδεμένη, όπως τα Joysticks, τα αριθμητικά πληκτρολόγια, και οι άλλες συσκευές διεπαφών, όπως MIDI, θύρα παιχνιδιών PC, και PS/2 κονέκτορες σε USB. Οι υπολογιστές Apple Macintosh χρησιμοποιούν τη θύρα USB αποκλειστικά για όλα τα συνδεόμενα με καλώδιο ποντίκια και τα πληκτρολόγια από τον Ιανουαρίο του 1999.

Σηματοδότηση USB

Το πρότυπο USB υποστηρίζει τρία είδη ταχύτητας μεταφοράς δεδομένων

• Ένα χαμηλής ταχύτητας μεταφοράς δεδομένων (συμβολισμός→ΧΤ), (στις εκδόσεις USB 1.1, 2.0) ποσοστό του 1.5 MBIT/s (187 kB/s) που χρησιμοποιείται συνήθως για τις συσκευές διεπαφών (HIDs) όπως τα πληκτρολόγια, τα ποντίκια, και τα joystics.
• Ένα πλήρης ταχύτητας μεταφοράς δεδομένων (συμβολισμός→ΠΤ) ποσοστό των (στις εκδόσεις USB 1.1, 2.0) 12 MBIT/s (1.5 MB/s). Η πλήρης ταχύτητα ήταν το γρηγορότερο ποσοστό μεταφοράς δεδομένων πριν από την προδιαγραφή USB 2.0 .Όλες οι θύρες USB υποστηρίζουν την πλήρη ταχύτητα.
• Ένα υψηλής ταχύτητας μεταφοράς δεδομένων(συμβολισμός→ΥΤ)(μόνο για την έκδοση 2.0 USB) ποσοστό φτάνει τα (480 MBIT/s (60 MB/s).

Πειραματικό ποσοστό μεταφοράς δεδομένων:

• Ένα ποσοστό έξοχης-ταχύτητας μεταφοράς δεδομένων(συμβολισμός→ΕΤ) θα φέρει η έκδοση 3.0 του USB (4.8 Gbit/s (600 MB/s). Η έκδοση USB 3.0 θα κυκλοφορήσει από τη Intel και τους συνεργάτες της περίπου στα μέσα του 2008 σύμφωνα με τις πρόωρες εκθέσεις από τις ειδήσεις της CNET. Σύμφωνα με τη Intel, οι ταχύτητες του διαύλου θα είναι 10 φορές γρηγορότερες από την έκδοση USB 2.0 λόγω του συνυπολογισμού μιας σύνδεσης οπτικών ινών που λειτουργεί με παραδοσιακούς διασυνδετές χαλκού. Τα προϊόντα που θα χρησιμοποιούν στην έκδοση 3.0 είναι πιθανό να κυκλοφορήσουν το 2009 ή το 2010.

Τα σήματα USB διαβιβάζονται σε ένα ζευγάρι από στριμμένα καλώδια δεδομένων με 90Ω ±15% σύνθετη αντίσταση, επονομαζόμενη D+ και D−.Τα σήματα χρησιμοποιούν συλλογικά το ημιαμφίδρομο διαφορικό που κάνει τα σήματα τέτοια ώστε να καταπολεμούνται τα αποτελέσματα του ηλεκτρομαγνητικού θορύβου στις πιο μεγάλες γραμμές.Τα D+ και D− λειτουργούν συνήθως από κοινού δεν είναι δηλαδή χωριστές μονοκατευθυντικές συνδέσεις.Τα διαβιβασθέντα επίπεδα σημάτων είναι από 0.0 εώς 0.3 βολτ για την χαμηλή ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων και 2.8 εώς 3.6 βολτ για την πλήρη ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων όσο και για χαμηλής ταχύτητας μεταφοράς δεδομένων, και χρησιμοποιούν +-400mV υψηλής ταχύτητας (ΥΤ). Στον τρόπο πλήρης ταχύτητας (ΠΤ) τα σύρματα των καλωδίων δεν πρόκειται να καταστραφούν αλλά ο τρόπος ΥΤ ολοκληρώνεται στα 45Ω και στα 90Ω το διαφορικό για να ταιριάξει με την αντίσταση των καλωδίων δεδομένων. Το USB χρησιμοποιεί ένα πρόσθετο πρωτόκολλο για να διαπραγματευτεί τον τρόπο υψηλής ταχύτητας αποκαλούμενο «chirping».

Σε απλά λόγια το chirping: Έστω μια συσκευή που είναι ΥΤ , ικανή πάντα να συνδεθεί ως συσκευή ΠΤ,λαμβάνει ένα USB RESET (και D+ και το D- οδηγούνται LOW από την υποδοχή, προσπαθώντας να τραβήξει τη γραμμή D- υψηλά. Εάν η υοδοχή είναι επίσης για ΥΤ ικανό, να επιστρέφει τα εναλλασσόμενα σήματα στις D- και D+ γραμμές ενημερώνοντας τη συσκευή ότι η σύνδεση θα λειτουργήσει στην υψηλή ταχύτητα.

Η ανοχή των clock είναι 480.00 MBIT/s ±500ppm, 12.000 MBIT/s ±2500ppm, 1.50 MBIT/s ±15000ppm. Το πρότυπο USB χρησιμοποιεί το σύστημα NRZI, για να κωδικοποιήσει τα στοιχεία, και χρησιμοποιεί «το κομμάτι εκείνο» πάντα για να εγχύσει ένα τεχνητό «μηδέν» bit εάν το ρεύμα των στοιχείων περιέχει έξι διαδοχικούς «πρώτους » πριν μετατρέψει το ρεύμα των bit σε NRZI. Αν και οι συσκευές YT αναφέρονται συνήθως ως «USB 2.0» και διαφημίζονται ως «μέχρι 480 MBIT/s», δεν είναι όλες οι συσκευές ετσι. Το USB-IF πιστοποιεί τις συσκευές και παρέχει τις άδειες για να χρησιμοποιήσει τα πρόσθετα λογότυπα μάρκετινγκ για «την βασική-ταχύτητα» (χαμηλή και πλήρης) είτε την υψηλή , ειτε την χαμηλη. Όλες οι συσκευές εξετάζονται σύμφωνα με την πιό πρόσφατη προδιαγραφή,οι πρόσφατες προδιαγραφές κάνουν τις χαμηλής ταχύτητας σύσκευες, να είναι επίσης έκδοσης 2.0 συσκευές.

Η πραγματική απόδοση που επιτυγχάνεται αυτήν την περίοδο (2006) με τις πραγματικές συσκευές να είναι τα δύο τρίτα του μέγιστου θεωρητικού μαζικού ποσοστού μεταφοράς δεδομένων των 53.248 MB/s.χαρακτηριστικές είναι οι συσκευές υψηλής-ταχύτητας USB που λειτουργούν με τις χαμηλότερες ταχύτητες, συχνά με 3 MB/s συνολικά, μερικές φορές όμως φτάνουν 10-20 MB/s.Το υψηλότερο ποσοστό μεταφοράς δεδομένων που απαιτείται από το USB στους προμηθευτές είναι 40 MB/s.

Τυποποίηση USB

To USB έχει γίνει τo πρότυπα βιομηχανίας πρώτιστα επειδή όλοι οι σημαντικότεροι κατασκευαστές συμφώνησαν συλλογικά να χρησιμοποιήσουν το σχέδιο και τη λειτουργία αυτής της θύρας. Μερικές από τις ξεχωριστές επιχειρήσεις που συμφώνησαν να την περιλαμβάνουν στα προιοντα τους ειναι η Intel, η Apple, τη Microsoft, τη Hewlett-Packard, Μec, και Agere.

Η τρέχουσα USB έκδοση 2.0 κυκλοφόρησε την άνοιξη του 2000 και παρέχει σημαντικά πλεονεκτήματα μέσω της χρήσης του οπίσθιου χαρακτηριστικού γνωρίσματος συμβατότητάς της. Αυτό επιτρέπει στις προηγούμενες εκδόσεις USB δηλαδή τις εκδόσεις 1 και 1.1 να προσαρμοστούν στη νέα έκδοση 2.0 που είναι σημαντικό , καθώς οι υπολογιστές παλαιώνουν είναι όλο και περισσότερο κρίσιμο για τους καταναλωτές που έχουν τις εκδόσεις της USB θύρας 1.0 και 1.1 να είναι σε θέση να χρησιμοποιήσουν τη νέα έκδοση της θύρας USB την έκδοση 2.0, χωρίς να χρειάζεται να αναβαθμίσουν τον ηλεκτρονικό τους υπολογιστή.

Σύνδεση της θύρας USB

H USB θύρα επιτρέπει στο υλικό να συνδεθεί χωρίς απαίτηση οδηγών εγκατάστασης με τον Η/Υ. Αυτό βοηθά στην ώθηση των έτοιμων προς χρήση περιφερειακών συσκευών που συνδέονται με τη θύρα USB καθώς σύνδεση ή η αποσύνδεση χωρίς να χρειάζεται να κλείσει ο υπολογιστής ή η εκ νέου επανεκκίνηση του συστήματος. Όποτε μια νέα συσκευή είναι συνδεμένη με τον υπολογιστή, ο Η/Υ ανιχνεύει και αναγνωρίζει τη συσκευή, φορτώνοντας αυτόματα τον οδηγό εγκατάστασης συσκευών(drivers) που χρειάζεται. Αυτό το χαρακτηριστικό γνώρισμα προσθέτει στην θύρα USB ευελιξία.

Τα πρότυπα σύνδεσης USB 1.0 και 1.1

Οι προηγούμενες εκδόσεις USB, USB 1,0 και USB 1,1, έρχονται με τη δυνατότητα μεταφοράς δεδομένων μέχρι 12 Mbps. Ενώ στο πρότυπο USB 2,0 η ταχύτητα φτάνει τα 480 Mbps όλες οι συσκευές που χρησιμοποιούν την έκδοση 2.0 μπορούν να χρησιμοποιήσουν το πλήρες διαθέσιμο εύρος ταχύτητας USB2.Οι χαμηλότερες συσκευές ταχύτητας USB 1.0 και 1.1 χρησιμοποιούν χαρακτηριστικά την ταχύτητα των 12 Mbps.

USB hub , επέκταση της θύρας USB

Δείγμα USB HUB

Οι συσκευές αυτές USB είναι εξωτερικές συσκευές που αυξάνουν τον αριθμό θύρων που ένας υπολογιστής μπορεί να χρησιμοποιήσει.Ένα USB hub παρέχει τις περισσότερες φορές τέσσερις υποδοχές τύπου Α για την επέκταση.Τα USB hub είναι παρόμοια με την τεχνολογία USB και μπορεί να συνδεθεί με μια θύρα USB στον Η/Υ. Τα USB hubs χρησιμοποιούνται μερικές φορές για να επεκτείνουν τις θύρες πάνω στο γραφείο διευκολύνοντας τον τελικό χρήστη να συνδέσει και να αφαιρέσει το εξωτερικό υλικό

USB χωρίς το καλώδιο

Το ασύρματο USB είναι μια νέα εφαρμογή με σκοπό να επεκτείνει την αναγνώριση δυνατότητας χρησιμοποίησης των εμπορικών σημάτων USB. Αυτό το νέο πρότυπο επιτρέπει τη συμβατότητα με τις εκδόσεις USB 1,1 και USB 2,0.Το ασύρματο USB αναπτύσσεται ως τεχνολογία καλώδιο-αντικατάστασης, και θα χρησιμοποιήσει την εξαιρετικά ευρείας ζώνης ασύρματη τεχνολογία για μετάδοση δεδομένων μέχρι 480 Mbps.Το ασύρματο USB είναι κατάλληλα φτιαγμένο για την ασύρματη σύνδεση ορισμένων φορητών υπολογιστών που επιτρέπει τη μεταφορά των δεδομένων χωρίς τη χρήση ενός καλωδίου.

Η θύρα USB στις παιχνιδομηχανές

Πήρε μόνο μια δεκαετία και περισσότερους από 2 δισεκατομμύρια υπολογιστές για να χρησιμοποιήθει η τεχνολογία USB. Οι παιχνιδομηχανές όπως Xbox 360 της Microsoft, PlayStation 2 και 3 της Sony, η επανάστατική παιχνιδομηχανή της Nindendo το Wii , χρησιμοποίησαν την τεχνολογία της θύρας USB ώστε να προσθέσουν δυνατότητες επικοινωνίας και ψυχαγωγίας στις συσκευές τους.

Aνάλυση του πρωτοκόλλου USB

Λόγω των περιπλοκών του πρωτοκόλλου USB, οι συσκευές ανάλυσης πρωτοκόλλου USB είναι ανεκτίμητα εργαλεία στους ανθρώπους που αναπτύσσουν τις συσκευές USB. Οι συσκευές ανάλυσης USB είναι σε θέση να συλλάβουν τα στοιχεία όσον αφορά τη θύρα USB και να δώσουν πληροφορίες από τα χαληλότερα επιπεδα ως τα πιο υψηλα με αναλογες επιδοσεις πακέτα στοιχείων και τις κατηγορία-ισόπεδες πληροφορίε

Κατα την πολυπλοκοτητα του πρωτοκόλου του usb αναλύεται ολη η ποικιλια των εργαλιων σε εκεινους που χρησιμοποιουν τις συσκευες usb. Οι συσκευες αυτές είναι ετσι σχεδιασμενες ώστε να εγκλωβιζουν τις πληροφορίες από τα χαληλότερα επιπεδα ως τα πιο υψηλα με αναλογες επιδοσεις και ανάλογα την κλάση Usb.

Ιδιότητες συνδέσμων USB

Οι σύνδεσμοι που διευκρινίστηκαν από την επιτροπή USB σχεδιάστηκαν για να υποστηρίζουν διάφορους υποκειμενικούς στόχους USB, και για να απεικονίσουν τα παθήματα που έγιναν μαθήματα από τις πολλές θύρες που υπήρχαν εν ενεργεία.

Δυνατότητα χρησιμοποίησης

• Είναι δύσκολο να συνδεθεί λάθος ένας σύνδεσμος USB. Οι σύνδεσμοι δεν μπορούν να είναι συνδεμένη πάνω - κάτω, και είναι σαφής από την εμφάνιση και την κιναισθητική αίσθηση όταν πραγματοποιείται μια σύνδεση και ζευγαρώνουν σωστά το βύσμα και η υποδοχή. Εντούτοις, δεν είναι προφανές με μια ματιά στον άπειρο χρήστη (ή σε έναν χρήστη χωρίς τη θέα των θυρών) ποιος τρόπος είναι ο σωστός για να συνδέσει το βύσμα και την υποδοχή, έτσι είναι συχνά απαραίτητο να δοκιμαστούν και οι δύο τρόποι.

• Η χρησιμοποίση και μόνο μιας μέτριας δύναμης χρειάζεται/απαιτείται για την εισαγωγή/αφαίρεση.Τα καλώδια USB και οι μικρές συσκευές USB κρατιούνται στη θέση του απο την θύρα(χωρίς την ανάγκη για βίδες ή άλλους συνδέσμους).Η δύναμη που απαιτείται για την δημιουργία ή διακοπή μιας σύνδεσης είναι μέτρια, επιτρέποντας να γίνονται συνδέσεις ακόμα και σε αντίξοες συνθήκες ή και από αυτούς που δεν έχουν ειδικές γνώσεις πάνω στην ηλεκτρονική/πληροφορική.

• Οι σύνδεσμοι επιβάλλουν την κατευθυνόμενη τοπολογία ενός δικτύου USB.Το USB δεν υποστηρίζει τα κυκλικά δίκτυα, έτσι οι συνδέσμοι από τις ασυμβίβαστες συσκευές USB είναι οι ίδιοι ασυμβίβαστοι. Αντίθετα από άλλα συστήματα επικοινωνιών (π.χ. rj-45) οι μετατροπείες απο αρσενικό σε θύληκο και το αντίθετο, σχεδόν δεν χρησιμοποιούνται, καθιστώντας το δύσκολο να δημιουργήθεί ένα κυκλικό δίκτυο USB.

Διάρκεια

• Οι σύνδεσμοι σχεδιάζονται για να είναι δυνατοί. Πολλά προηγούμενα σχέδια συνδέσμων ήταν εύθραυστα, με τους ακροδέκτες ή άλλα λεπτά συστατικά που ήταν επιρρεπή στην κάμψη ή το σπάσιμο, ακόμη και με την εφαρμογή μόνο μέτριας δύναμης. Οι ηλεκτρικές επαφές σε έναν σύνδεσμο USB προστατεύονται από μια παρακείμενη πλαστική γλώσσα, και ολόκληρη η κατασκευή συνδέοντας την στην θύρα προστατεύεται περαιτέρω από μια θήκη μετάλλων εσωκλείοντας μέσα της όλη την κατασκευή. Κατά συνέπεια οι σύνδεσμοι USB μπορούν ακίνδυνα να αντιμετωπιστούν, να αλλαχτούν, και να αφαιρεθούν, ακόμη και από ένα μικρό παιδί.
• Η κατασκευή συνδέσμων πάντα εξασφαλίζει ότι η εξωτερική θήκη στις επαφές βυσμάτων με το αντίστοιχό της , στις υποδοχές ενώνοται , πριν οι τέσσερις ακροδέκτες δημιουργήσουν την σύνδεση στη θύρα. Αυτή η θήκη συνδέεται τυπικά με το έδαφος , που επιτρέπει τους στατικούς ηλεκτρισμούς να διαφύγουν ακίνδυνα μέσω αύτης της διαδρομή[pc-έδαφος](μέσω των λεπτών ηλεκτρονικών συστατικών).Αυτό σημαίνει οτι η σύνδεση/θήκη που κάνει το βύσμα και η υποδοχή "κατασκευάζει" ένα μέτριο βαθμό προστασίας από την ηλεκτρομαγνητική παρέμβολη που υπάρχει στο σήμα USB ενώ ταξιδεύει μέσω απο ένα ζευγάρι απο 2 καλώδια που είναι μέσα σε αυτή τη σύνδεση/θήκη (αυτή είναι η μόνη θέση όταν πρέπει να ταξιδέψει μια απόσταση παράλληλα ζευγάρι καλωδίων).Επιπλέον, η δύναμη και οι κοινές συνδέσεις γίνονται μετά το έδαφος συστημάτων αλλά πριν από τις συνδέσεις δεδομένων. Αυτός ο τύπος οργανωμένου συγχρονισμού φτιάξε-σπάσε επιτρέπει την ασφαλή καυτή-ανταλλαγή και είναι από καιρό κοινή πρακτική στο σχέδιο των συνδέσμων στην αεροδιαστημική βιομηχανία.

Συμβατότητα

• Τα πρότυπα USB διευκρινίζουν τις σχετικά χαμηλές ανοχές για τους σύμορφους συνδέσμους USB, σκοπεύοντας να ελαχιστοποιήσουν τα ασυμβίβαστα στους συνδέσμους που παράγονται από διαφορετικούς προμηθευτές (ένας στόχος που έχει επιτευχθεί). Αντίθετα από τα περισσότερα άλλα πρότυπα συνδέσμων, η προδιαγραφή USB καθορίζει επίσης τα όρια στο μέγεθος μιας συνδεόμενης συσκευής στην περιοχή γύρω από τη υποδοχή της.Αυτό γίνεται για να αποφευχθεί περιστάσεις όπου μια συσκευή συμμορφώνεται με την προδιαγραφή συνδέσμων αλλά το μεγάλο μέγεθός του , εμποδίζει τις διπλανές θύρες.Οι σύμορφες συσκευές πρέπει είτε να υπακούσουν μέσα στους περιορισμούς μεγέθους είτε να δίνουν ένα καλώδιο επέκτασης.
• Η διπλής κατεύθυνσης επικοινωνία είναι επίσης δυνατή. Γενικά,καλώδια έχουν μόνο τα βύσματα,οι οικοδεσπότες των θυρών και οι συσκευές έχουν μόνο θύρες: οικοδεσπότες έχουν τυπο-Α και οι συσκευές τύπο-Β.Ο τυπος-Α βύσματος ζευγαρώνουν μόνο με τύπος-Α θύρες, και ο τύπος-Β με το τύπο-Β. Εντούτοις, μια επέκταση αποκαλούμενη USB On-The-Go επιτρέπει σε μία θύρα να λειτουργεί είτε ως οικοδεσπότης είτε ως συσκευή - που επιλέγεται από ποιο τέλος του καλωδίου συνδέεται με την υποδοχή στη μονάδα.Αφού το καλώδιο "κλειδώσει" οι μονάδες συνομιλούν, οι δύο μονάδες μπορούν «να ανταλλάξουν» τις άκρες υπό τον έλεγχο προγράμματος. Αυτή η δυνατότητα στοχεύει στις μονάδες όπως PDAs όπου η σύνδεση USB μπορεί να συνδεθεί με τη θύρα ενός PC ως συσκευή στη μια περίπτωση,ενω στην άλλη ως θύρα για μια συσκευή πληκτρολογίου ή ποντικιου.

Τύποι βυσμάτων USB

Υπάρχουν διάφοροι τύποι βυσμάτων USB, και μερικοί έχουν προστεθεί δεδομένου ότι οι προδιαγραφές έχουν αναπτυχθούν. Η αρχική προδιαγραφή USB απαρίθμησε τα βύσματα Standard-A και Standard-B και τις αντοίστιχες θύρες. Η πρώτη ειδοποίηση αλλαγής εφαρμοσμένης μηχανικής στην προδιαγραφή USB 2.0 πρόσθεσε τα βύσματα mini-b. Οι θήκες δεδομένων στο Α-Βύσμα είναι πιο "μέσα" στο βύσμα από τα εξωτερικά καλώδια τροφοδότησης ώστε να αποτραπούν λάθη δεδομένων ,τροφοδοτώντας πρώτα τη συσκευή και μεταφέροντας έπειτα τα δεδομένα.

Οι βύσματα mini-b, micro-A, micro-B, και micro-AB χρησιμοποιούνται για μικρότερες συσκευές όπως PDAs, κινητά τηλέφωνα ή οι ψηφιακές κάμερες. Το βύσμα Standard-A είναι περίπου 4 επί 12 χιλ., το Standard-Β περίπου 7 επί 8 χιλ., και τα micro-A και micro-B βύσματα περίπου 2 επί 7 χιλ.

Το micro-USB είναι ένα περεταίρω βύσμα,το οποίο αναγγέλθηκε από τη usb-ΙF στις 4 Ιανουαρίου του 2007. Προορίζεται να αντικαταστήσει τα βύσματα mini-USB που χρησιμοποιούνται σε πολλά νέα smartphones και προσωπικούς ψηφιακούς βοηθούς. Αυτό το βύσμα micro-USB εκτιμάται οτι λειτουργεί κανονικά για 10.000 συνδέσεις-αποσυνδέσεις.Έχει περίπου το μισό ύψος του συνδετήρα mini-USB και παρόμοιο πλάτος. Στην Universal Serial Bus Micro-USB Cables and Connectors Specification ,καθορίστηκαν οι λεπτομέρειες για τα βύσματα micro-A, τις θύρες micro-AΒ , και τα βύσματα micro-Β και τις αντίστοιχες θύρες, μαζί με μία θύρα Standard-A στον προσαρμοστή βύσματος για το micro-Α.To group OMTP που αποτελείται απο διάφορους φορείς , επικύρωσε πρόσφατα το micro-USB ως τον τυποποιημένο σύνδεσμο για τα δεδομένα και την ηλεκτρική τροφοδότηση στις κινητές συσκευές.