Artykuły i Testy

Porty USB już od dawna zagościły w naszych domach. Obecnie chyba nikt nie wyobraża sobie bez nich komputera stacjonarnego, czy też przenośnego. Podłączyć do nich można wiele urządzeń, zaczynając od myszek, klawiatur, gamepadów, pendriveów, poprzez drukarki, skanery i kończąc na podgrzewaczach na kawę, wiatraczkach i lampkach.

Historia

Zacznijmy od rozszyfrowania skrótu USB. Oznacza on uniwersalną magistralę szeregową, po angielsku universal serial bus.

Pierwsza specyfikacja USB oznaczona jako 1.0 powstała pod koniec 1995 roku i została przedstawiona wspólnie przez firmy Intel, Microsoft, Philips oraz USRobotics. Przedsiębiorstwa te miały na celu zastąpienie popularnych w tamtym okresie portów COM i LPT. Instalacja urządzeń wykorzystujących je była dość kłopotliwa, gdyż wymagała uprzedniego wyłączenia komputera. Do tego dochodził fakt, iż podzespoły te nie były wykrywane automatycznie, jak ma to miejsce obecnie dzięki USB, przez co nie każdy mógł sobie poradzić z ich poprawną instalacją.

6 maja 1998 roku firma Apple zaprezentowała komputer iMac, który posiadał porty USB w wersji 1.0, a w komplecie z nim były dostarczane myszka i klawiatura podłączane właśnie do tego interfejsu. Kilka miesięcy później, bo we wrześniu, powstał kolejny standard oznaczony jako 1.1 - usunięto w nim błędy konstrukcyjne jakie napotkano w krótkiej historii wersji 1.0. W kwietniu 2000 roku zadebiutował standard 2.0, który gości w naszych komputerach do dziś. Prace projektowe nad nim wykonywały wspólnie firmy Hewlett-Packard, Intel, Lucent, Microsoft, NEC i Philips.

Najpóźniej w 2010 roku zadebiutować ma kolejny standard USB oznaczony jako 3.0.

Parametry

Wyżej napisaliśmy, że wersji magistrali USB jest kilka. Przejdźmy zatem do ich najważniejszego parametru, jakim jest szybkość przesyłania danych. Wersja 1.1 nazywana także jako Full Speed pozwala na transfer danych z prędkością do 12 Mbit/s (1.5 MB/s), wersja 2.0, oznaczana także poprzez Hi-Speed, osiąga szybkość na poziomie aż 480 Mbit/s (60 MB/s). Trzeba przyznać, że różnica jaką osiągnięto przechodząc ze standardu 1.1 do 2.0 jest ogromna. Trzecia wersja, zaprezentowana na tegorocznych targach CES, ma pozwolić na transfer rzędu 4.8 Gbit/s (600 MB/s). Ma ona nosić nazwę Super-Speed.

Każda kolejna wersja szyny USB jest kompatybilna ze sobą wstecz. Dzięki temu posiadając urządzenie dedykowane do modelu 2.0, nie będzie problemu z jego podłączeniem i poprawną pracą w wersji 1.1 magistrali USB. Przeszkodą może być jedynie mała przepustowość USB 1.1, która jest aż 40 razy mniejsza od 2.0. W wersji 3.0 stosowane będą mogły być przewody elektryczne (w celu zachowania wstecznej kompatybilności), jak i optyczne.

Napięcie, jakim zasilane są urządzenia USB wynosi 5 V, zaś maksymalna wartość natężenia prądu to 0.5 A. Z tego drugiego powodu część 2.5-calowych dysków USB posiada aż dwie wtyczki USB, gdyż podczas startu potrzebują one więcej niż 0.5 A prądu elektrycznego. Wtedy też jedna z wtyczek w takim dysku służy wyłącznie do jego zasilania, zaś druga spełnia funkcję zarówno zasilającą, jak i przesyłającą dane.

Odległość urządzenia od gniazdka USB może wynosić maksymalnie 5 m. Jeżeli potrzebujemy zwiększyć ten dystans, należy zaopatrzyć się w przewód aktywny (wymagający zewnętrznego źródła zasilania) lub hub, również aktywny.

Wtyczki, a co za tym idzie, i gniazdka USB są dwóch typów: A i B. Do tego dochodzą jeszcze ich odmiany mini. Te ostatnie przypominają złącza FireWire 4 i są często wykorzystywane w aparatach fotograficznych oraz przenośnych odtwarzaczach audio/wideo.

Standard USB pozwala na podłączenie do jednej magistrali aż 127 urządzeń.

Niestety USB nie jest doskonałe. Problemem jest niewielki prąd, jaki można podać przez standard - wspomniane wyżej 0.5 A. Wprawdzie ma to też swoje zalety, gdyż zmusza producentów do tworzenia urządzeń o niskim poborze mocy, jednak często powoduje konieczność korzystania z zewnętrznego zasilania. USB w znacznym stopniu obciąża procesor. Na maszynie o słabszym jednordzeniowym procesorze (np. notebooku) można zaobserwować jego zużycie na poziomie 50%. Również i uzyskiwany transfer jest silnie zależny od mocy procesora i najszybsze urządzenia mogą być przez niego ograniczane.

Uyskanie w praktyce deklarowanego maksymalnego transferu dla USB wynoszącego 60 MB/s jest nie lada wyczynem. Wystarczy przejrzeć wyniki testów np. w HD Tach, by szybko zauważyć, że dyski ograniczane są właśnie przez USB. W praktyce uzyskaliśmy maksymalnie 35 MB/s. Niestety okazuje się, że praktyczne implementacje USB od zawsze stwarzały problem dla twórców kontrolerów. Przykładem może być choćby NVIDIA nForce2, gdzie jakość działania USB pozostawiała wiele do życzenia i chociaż NVIDIA nigdy oficjalnie nie przyznała się do tego, to wiadomym było, że USB w nForce2 nie działa poprawnie. Do tej chwili niewiele się poprawiło. Najnowsze chipsety nadal nie pozwalają osiągnąć maksymalnego transferu.