Четверть века подключения через USB

Версия 1.0 стандарта универсальной последовательной шины (Universal Serial Bus) была выпущена в январе 1996 года. 25 лет и мы перешли со скорости USB 1.0 12 Мбит / сек, на скорость USB4 40 Гбит / сек.

Как USB покорил мир.

В начале 1990-х подключение периферийных устройств к ПК было проблематично. Для настройки любого ПК, вам нужно было применять несколько разных типов несовместимых портов и разъемов.

Чаще всего это был порт клавиатуры, 9- или 25-контактный последовательный порт RS-232 и 25-контактный параллельный порт. Кроме того, игровые контроллеры для ПК использовали собственный 15-контактный стандарт, а мыши часто подключались к последовательным портам или проприетарным картам.

В то же время производители периферийных устройств начали сталкиваться с ограничениями скорости передачи данных в существующих портах на ПК. Спрос на приложения для телефонии, видео и аудио рос. Традиционно производители обходили эти ограничения, вводя собственные проприетарные порты, которые можно было установить как карты расширения, но это увеличивало стоимость и проблемы совместимости между машинами.

Добавление любого нового периферийного устройства на ПК было головной болью. Это часто означало конфигурирование технических деталей, таких как настройки IRQ, каналов DMA и адресов ввода-вывода, чтобы они не конфликтовали с другими устройствами, установленными в системе. (Сейчас обычным пользователям компьютеров больше не нужно думать об этом.)

Должен был быть более простой и универсальный способ.

И появляется единый порт, который объединяет отрасль. USB возник в 1994 году как совместный проект восьми крупных фирм: Intel, Microsoft, IBM, Compaq, Digital Equipment Corporation, NEC и Northern Telecom. После разработки в течение следующих полутора лет эта группа, 15 января 1996 года, опубликовала спецификацию USB 1.0.

Они придумали последовательную компьютерную периферийную шину, в которой использовались простые 4-х контактные разъемы, они были прочными и недорогими. USB позволял подключаться со скоростью до 12 мегабит в секунду (достаточно для сетевых приложений в то время) и мог обслуживать до 127 устройств на одной шине, если они были соединены вместе с помощью концентраторов.

Важнее всего то, что USB был полностью plug-and-play, то есть устройства автоматически настраивались (или искали соответствующие драйверы) при их подключении. Больше не нужно бороться с IRQ.

И в отличие от более ранних стандартов, USB поддерживал горячую замену (Hot Swap — горячая замена и HotPlug — горячее подключение), то есть вы могли подключать и отключать периферийные устройства, даже во время работы компьютера. Исчезла необходимость в перезагрузке при переключении чего-то такого простого, типа мышь.

В то время были и конкурирующие стандарты, таким как Firewire (IEEE 1394), Apple GeoPort, ACCESS.bus и SCSI. Но простота и гибкость USB победили - особенно когда поставщики продемонстрировали, что могут создавать относительно недорогие наборы микросхем USB для концентраторов и периферийных устройств.

Поначалу индустрия персональных компьютеров медленно внедряла USB, постепенно улучшая стандарт в течение нескольких лет. И вот Microsoft впервые поддержала USB в Windows 95 OSR 2.1 в августе 1997 года (и примерно в то же время и в Win NT).

Согласно статье в журнале ComputerWorld, настольный компьютер Unisys Aquanta DX, анонсированный 13 мая 1996 года, был первым ПК со встроенными портами USB, хотя, вероятно, другие производители, такие как IBM, опередили их на рынке.

Статья в тему   Как подключить телефон или планшет к телевизору через USB     Подробнее

В сообщениях журнала Byte Magazine говорится, что наборы микросхем USB не будут доступны в массовом масштабе до середины-конца 1996 года. Тем не менее, к концу 1996 года почти дюжина производителей ПК анонсировали ПК, которые имели порты USB - обычно два порта на машину.

До 1998 года почти каждый ПК все еще поставлялся с устаревшими портами, поэтому производители продолжали разрабатывать и продавать периферию, которые подключались к ним.

Одно событие резко изменило доступность периферийных USB-устройств. В августе 1998 года Apple выпустила iMac, элегантный универсальный компьютер, в котором все устаревшие порты были заменены на USB. Впервые за более чем десятилетие Apple создала машину без SCSI, ADB или последовательных портов, и производители периферийных устройств Mac были вынуждены в значительной степени перейти на USB.

Хотя Apple не может претендовать на единоличную заслугу в популяризации USB, интенсивное внимание к USB впервые привлекло широкое использование этого порта именно на оборудовании Apple.

Вскоре эти USB-периферийные устройства Mac стали доступны и для ПК с USB, и с хорошей поддержкой в Windows 98. Более дешевые микросхемы и пересмотренный стандарт USB, рынок ПК начал с энтузиазмом внедрять примерно на рубеже веков в 2000-е года.

В конце концов, сотовые телефоны начали поддерживать и USB-соединения.

С 1996 года возможности USB значительно расширились, включая поддержку новых, меньших типов разъемов и гораздо более высоких скоростей. Вот несколько основных моментов.

✔ USB 1.0 (1996 г.): официальное введение стандарта USB с разъемами типа A и типа B. Высокоскоростной - 12 мегабит / сек, низкоскоростной - 1,5 мегабит / сек.

✔ USB 1.1 (1998): в этом выпуске исправлены ошибки стандарта 1.0, включая проблемы с концентраторами USB, и он стал первым широко распространенным стандартом USB. Он также представил разъемы USB Mini Type A и B.

✔ USB 2.0 (2001 г.): в нем был введен новый, более высокоскоростной режим 480 мегабит / с, сохранена обратная совместимость с устройствами USB 1.1. Версия 2007 года впервые представила разъемы USB Micro.

✔ USB 3.0 (2011 г.): стандарт 3.0 представил новую скорость передачи данных 5 гигабит / с под названием SuperSpeed. Он также представил новые разъемы типа A, типа B и Micro с большим количеством контактов для поддержки более высокой скорости передачи данных.

✔ USB 3.1 (2014 г.): это увеличило скорость передачи данных USB до 10 гигабит в секунду. Примерно в это же время USB-IF также представил симметричный разъем USB-C, который можно подключать любым способом и при этом работать. (Больше не нужно переворачивать USB-устройство три раза, чтобы найти правильное выравнивание!)

✔ USB 3.2 (2017 г.): с этой версией скорость USB выросла до 20 гигабит в секунду, а разъемы типа B и Micro стали устаревшими и заменены разъемами типа C.

✔ USB 4.0 (2019): этот стандарт совместим с Thunderbolt 3 и поддерживает соединения со скоростью до 40 гигабит в секунду. Все разъемы, кроме USB-C, устарели.

Будущее за USB

В 2021 году USB поддерживается настолько широко, что USB-разъемы де-факто превратились в розетки питания для зарядки смартфонов, планшетов, игровых контроллеров, детских игрушек с батарейным питанием.

USB4 показывает, что индустрия серьезно относится к поддержанию конкурентоспособности стандарта, поскольку компьютеры становятся все быстрее, и данных, которые мы перетасовываем между устройствами, становятся все больше.

Даже планшеты Apple iPad Pro отказались от своих проприетарных портов Lightning в пользу USB-C, хотя Lightning по-прежнему присутствует на iPhone и многих других устройствах Apple.

С Днем Рождения, USB!

Все скриншоты сделаны автором, январь 2021 год. Или Shutterstock

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5