Перспективы USB 1.1, USB 2.0, USB 3.0 — это перспективы развития последовательного интерфейса для подключения периферийных устройств к компьютерному оборудованию.
История возникновения USB-интерфейса
За сравнительно небольшой, но очень стремительный период развития IBM-совместимых персональных компьютеров, специалисты создали очень много самых разных устройств, которые существенно расширяют первоначальные возможности основных систем. Поскольку даже самый передовой компьютер, который используется отдельно от дополнительного периферийного оборудования, с большим трудом сможет исполнить какие-нибудь операции, отличающиеся от стандартной игровой приставки. Хотя следует отметить, что для большинства современных игр без джойстика или руля с педалями использовать все игровые эффекты будет практически невозможно. А для любой другой более серьезной сферы использования компьютера рассуждать о самодостаточности «голых» компьютеров уже будет считаться несерьезным подходом.
Необходимо заметить, что избежать взаимной несовместимости разных устройств, которые были произведены в разное время и в разных государствах разнообразными корпорациями, предоставило возможность применение в компьютерном оборудовании стандартных интерфейсов. Совсем недавно в качестве таких интерфейсов применялись параллельный порт LPT и последовательный порт СОМ. Но следует отметить, что у обоих этих портов имелось несколько значительных недостатков, основными из которых считаются низкая скорость информационной передачи и отсутствие возможности «горячих» подключений внешнего оборудования. Кроме того ограничение числа подключенного к одному порту оборудования тоже вынуждало найти заменителей устаревшим интерфейсам.
По этой причине, во времена когда компьютеры, включая домашние, все в большей мере стали превращаться в настоящие мультимедийные центры, способные получать очень большие информационные объемы от многочисленных аудио- и видеоисточников, а также осуществлять их обработку в реальном масштабе времени, как никогда остро возникла проблема реализации единого универсального интерфейса, позволяющего подключить максимальное количество различного внешнего оборудования. При этом данный интерфейс должен быть лишен главных недостатков своих предшественников. И такой интерфейс был разработан консорциумом, состоящим из семи компаний во главе с Intel в 1995 году. Он стал называться универсальной последовательной шиной USB (Universal Serial Bus).
Стандарты USB и перспективы их развития
В реальности кабель USB является двумя скрученными парами проводников, по одной из которых выполняется передача информационных данных в каждом направлении (дифференциальное подключение), а другая пара является линией питания с напряжением 5 В и максимальной величиной тока нагрузки в 0,5 А. Эта линия питания предоставляет возможность, в некоторых случаях, применять маломощное периферийное оборудование без собственного блока питания.
В USB 1.1 информационный обмен с быстродействующим оборудованием идет на скорости 12 Мбит/с, а с медленным оборудованием обмен данными осуществляется со скоростью 1,5 Мбит/с, причем как в асинхронном, так и в синхронном режимах. В теории шина USB позволяет работать одновременно со 127 устройствами, подключенными последовательно. Это достигается путем использования цепочки концентраторов, то есть, топологии сети типа «звезда». При этом следует учесть, что пропускная способность одного контроллера (максимум 12 Мбит/c) должна распределяться среди всех подключенных к контроллеру устройств. Это означает, что в реальности могут работать не более пяти устройств, которые одновременно подключены к одному каналу.
Одним из самых важных потребительских свойств шины, которые в значительной степени способны облегчить работу с ней, считается возможность «горячего» подключения самого разного оборудования к персональному компьютеру без необходимости отключать питание. При этом все устройства могут конфигурироваться в автоматическом режиме, применяя технологию “Plug&Play”. Необходимо заметить, что USB способен работать по принципу «ведущий — ведомый», то есть два отдельных компьютерных модуля имеют возможность обмена данными между собой лишь через персональный компьютер или специальный хаб, оснащенный управляющим контроллером.
Это означает, что USB 1.1 больше всего подходит для подключения к компьютеру ограниченного количества низкоскоростных устройств. А еще одним преимуществом шины USB может считаться значительная (до пяти метров) длина соединительного кабеля.
Понятно, что для решения более сложных задач потребовалась существенно большая пропускная способность линий передачи информации, чем был способен обеспечить интерфейс USB 1.1. Поэтому консорциум разработчиков USB осуществил реализацию USB 2.0. Основой новой спецификации стала технология EHCI (Enhanced Host Controller Interface) — усовершенствованный интерфейс хост-контроллера. Эта технология позволила увеличить скорость передачи данных по шине USB 2.0 до 480 Мбит/с, что является сопоставимым со скоростью интерфейса UltraATA/66. Для USB 2.0 применяются те же самые кабели и разъемы, которые использовались для версии 1.1, что позволило новым устройствам работать и со старым оборудованием.
Стандарт USB 3.0 был разработан в 2008 году и до сих пор применяется во многих устройствах. Скорость передачи информации возросла с 480 Мбит/с до 5 Гбит/с. Кроме скорости передачи данных, USB 3.0 имеет отличие от версии 2.0 и по величине допустимого тока. В отличие от USB 2.0, которая могла выдержать нагрузку в 0,5 А, USB 3.0 может питать нагрузку до 4,5 Вт (5 В, 900 мА). Новое поколение USB обладает обратной совместимостью с предыдущими версиями. То есть USB 3.0 способно работать и с разъемами USB 2.0 и даже с 1.1, правда в таком случае возникнут ограничения по скорости.
