يو اس بي

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى الملاحة اذهب للبحث

الناقل التسلسلي العالمي
Certified USB.svg
شعار معتمد
نوع أوتوبيس
تاريخ الإنتاج
مصمم
مصمم يناير 1996 ؛ قبل 25 عاما (1996-01)
أنتجت منذ مايو 1996 [1]
حلت محلها المنفذ التسلسلي ، المنفذ المتوازي ، منفذ الألعاب ، أبل سطح الحافلة ، PS / 2 منفذ ، و فاير واير (IEEE 1394)
المواصفات العامة
طول
  • 6.65 ملم (من النوع C)
عرض
  • 12 مم (النوع أ) [2]
  • 8.45 ملم (النوع ب)
  • 6.8 ملم (ميني / ميكرو)
  • 8.25 مم (من النوع C)
ارتفاع
  • 4.5 مم (النوع أ) [2]
  • 7.26 ملم (النوع ب)
  • 10.44 ملم (من النوع B SuperSpeed)
  • 1.8-3 مم (صغير / دقيق)
  • 2.4 مم (من النوع C)
قابل للتوصيل على الساخن نعم
خارجي نعم
كابل
  • 4 أسلاك بالإضافة إلى درع
  • 9 أسلاك بالإضافة إلى درع (SuperSpeed)
دبابيس
  • 4: 1 طاقة ، 2 بيانات ، 1 أرضي
  • 5 (أثناء التنقل)
  • 9 (سرعة فائقة)
  • 11 (Power-B SuperSpeed)
  • 24 (USB-C)
موصل فريد
الكهرباء
الإشارة 5 فولت تيار مستمر
الأعلى. الجهد االكهربى
  • 5.00+0.25
    0.60
     الخامس
  • 5.00+0.25
    −0.55
     الخامس
    (USB 3.0)
  • 20.00 فولت ( PD )
الأعلى. تيار
  • 0.5 أمبير (USB 2.0)
  • 0.9 أمبير (USB 3.0)
  • 1.5 أ ( قبل الميلاد 1.2)
  • 3 أمبير (USB-C)
  • حتى 5 أ ( PD )
البيانات
إشارة البيانات حزم البيانات ، التي تحددها المواصفات
عرض 1 بت
معدل البت اعتمادًا على الوضع
أحادي الاتجاه ( USB 1.x و USB 2.0 ):
1.5 أو 12 أو 480 ميجابت / ثانية
ثنائي الاتجاه ( USB 3.x و USB4 ):
5 أو 10 أو 20 أو 40 جيجابت / ثانية
الأعلى. الأجهزة 127
بروتوكول مسلسل
تثبيت
USB.svg
قابس USB-A قياسي (يسار) وقابس USB-B (يمين)
دبوس 1  V BUS (+5 فولت)
دبوس 2   البيانات−
دبوس 3   البيانات +
دبوس 4   أرضي

الناقل التسلسلي العالمي ( USB ) هو معيار صناعي يحدد مواصفات الكابلات والموصلات والبروتوكولات الخاصة بالاتصال والتواصل وإمداد الطاقة ( التفاعل ) بين أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الطرفية وأجهزة الكمبيوتر الأخرى. [3] توجد مجموعة متنوعة من أجهزة USB ، بما في ذلك أربعة عشر موصلاً مختلفًا ، أحدثها USB-C .

تم إصدار معيار USB في عام 1996 ، ويحتفظ به منتدى USB Implementers Forum (USB-IF). كانت هناك أربعة أجيال من مواصفات USB: USB 1. x و USB 2.0 و USB 3. x و USB4 . [4]

نظرة عامة

تم تصميم USB لتوحيد توصيل الأجهزة الطرفية بأجهزة الكمبيوتر الشخصية ، للتواصل معها وتزويدها بالطاقة الكهربائية. فقد الى حد كبير محل واجهات مثل المنافذ التسلسلية و المنافذ المتوازية ، وأصبح شائعا على نطاق واسع من الأجهزة. تتضمن أمثلة الأجهزة الطرفية المتصلة عبر USB لوحات مفاتيح الكمبيوتر وأجهزة الماوس وكاميرات الفيديو والطابعات ومشغلات الوسائط المحمولة والهواتف الرقمية المحمولة (المحمولة) ومحركات الأقراص ومحولات الشبكة.

تحل موصلات USB بشكل متزايد محل الأنواع الأخرى مثل كابلات شحن الأجهزة المحمولة.

تحديد الوعاء (المقبس)

USB-A 3.1 Gen 1 (المعروف سابقًا باسم USB 3.0 ؛ تمت إعادة تسميته لاحقًا باسم USB 3.1 Gen 1)

يهدف هذا القسم إلى السماح بالتعرف السريع على أوعية USB (المقابس) الموجودة على الجهاز. يمكن العثور على مزيد من الرسوم التخطيطية ومناقشة المقابس والأوعية في المقالة الرئيسية أعلاه.

الأوعية المتاحة لكل موصل
موصلات USB 1.0
1996
USB 1.1
1998
USB 2.0
2001
تم
تعديل USB 2.0
USB 3.0
2008
USB 3.1
2014
USB 3.2
2017
USB4
2019
معدل البيانات 1.5  ميجابت / ثانية
( سرعة منخفضة )
12  ميجابت / ثانية
( سرعة كاملة )
1.5  ميجابت / ثانية
( سرعة منخفضة )
12  ميجابت / ثانية
( سرعة كاملة )
480  ميجابت / ثانية
( سرعة عالية )
5 جيجابت / ثانية
( SuperSpeed )
10 جيجابت / ثانية
( SuperSpeed ​​+ )
20 جيجابت / ثانية
( SuperSpeed ​​+ )
40 جيجابت / ثانية
( SuperSpeed ​​+ و Thunderbolt 3 و 4 )
اساسي أ نوع أ
USB Type-A receptacle.svg
نوع أ
USB 3.0 Type-A receptacle blue.svg
إهمال
ب اكتب ب
USB Type-B receptacle.svg
اكتب ب
USB 3.0 Type-B receptacle blue.svg
إهمال
ج غير متاح النوع C ( مكبر )
USB Type-C Receptacle Pinout.svg
ميني أ غير متاح ميني أ
USB Mini-A receptacle.svg
إهمال
ب ميني ب
USB Mini-B receptacle.svg
AB غير متاح ميني AB
USB Mini-AB receptacle.svg
مجهري أ غير متاح مايكرو أ
مايكرو أ
USB 3.0 Micro-A.svg
إهمال
ب غير متاح مايكرو ب
مايكرو ب
USB 3.0 Micro-B receptacle.svg
إهمال
AB غير متاح مايكرو AB
USB Micro-AB receptacle.svg
مايكرو AB
USB micro AB SuperSpeed.png
إهمال
موصلات USB 1.0
1996
USB 1.1
1998
USB 2.0
2001
تم
تعديل USB 2.0
USB 3.0
2011
USB 3.1
2014
USB 3.2
2017
USB4
2019

الأهداف

تم تطوير الناقل التسلسلي العالمي لتبسيط وتحسين الواجهة بين أجهزة الكمبيوتر الشخصية والأجهزة الطرفية ، عند مقارنتها بالواجهات القياسية أو المخصصة الموجودة سابقًا. [5]

من وجهة نظر مستخدم الكمبيوتر ، تعمل واجهة USB على تحسين سهولة الاستخدام بعدة طرق:

  • تعد واجهة USB ذاتية التكوين ، مما يلغي حاجة المستخدم إلى ضبط إعدادات الجهاز للسرعة أو تنسيق البيانات ، أو تكوين المقاطعات ، أو عناوين الإدخال / الإخراج ، أو قنوات الوصول المباشر للذاكرة. [6]
  • موصلات USB موحدة في المضيف ، لذلك يمكن لأي جهاز طرفي استخدام معظم الأوعية المتاحة.
  • يستفيد USB بالكامل من طاقة المعالجة الإضافية التي يمكن وضعها اقتصاديًا في الأجهزة الطرفية حتى يتمكنوا من إدارة أنفسهم. على هذا النحو ، غالبًا ما لا تحتوي أجهزة USB على إعدادات واجهة قابلة للتعديل بواسطة المستخدم.
  • واجهة USB قابلة للتبديل السريع (يمكن تبديل الأجهزة دون إعادة تشغيل الكمبيوتر المضيف).
  • يمكن تشغيل الأجهزة الصغيرة مباشرة من واجهة USB ، مما يلغي الحاجة إلى كبلات إمداد طاقة إضافية.
  • نظرًا لأنه لا يُسمح باستخدام شعار USB إلا بعد اختبار التوافق ، يمكن للمستخدم أن يثق في أن جهاز USB سيعمل كما هو متوقع دون تفاعل مكثف مع الإعدادات والتكوين.
  • تحدد واجهة USB بروتوكولات الاسترداد من الأخطاء الشائعة ، مما يحسن الموثوقية مقارنة بالواجهات السابقة. [5]
  • يتطلب تثبيت جهاز يعتمد على معيار USB الحد الأدنى من إجراءات المشغل. عندما يقوم المستخدم بتوصيل جهاز بمنفذ على جهاز كمبيوتر قيد التشغيل ، فإنه إما يتم تكوينه تلقائيًا بالكامل باستخدام برامج تشغيل الأجهزة الموجودة ، أو يطلب النظام من المستخدم تحديد موقع برنامج التشغيل ، والذي يقوم بتثبيته وتكوينه تلقائيًا بعد ذلك.

يوفر معيار USB أيضًا مزايا متعددة لمصنعي الأجهزة ومطوري البرامج ، وتحديداً في سهولة التنفيذ النسبية:

  • يلغي معيار USB متطلبات تطوير واجهات الملكية للأجهزة الطرفية الجديدة.
  • يناسب النطاق الواسع لسرعات النقل المتاحة من واجهة USB الأجهزة التي تتراوح من لوحات المفاتيح والماوس إلى واجهات دفق الفيديو.
  • يمكن تصميم واجهة USB لتوفير أفضل زمن انتقال متاح للوظائف المهمة للوقت أو يمكن إعدادها للقيام بعمليات نقل خلفية للبيانات المجمعة مع تأثير ضئيل على موارد النظام.
  • يتم تعميم واجهة USB مع عدم وجود خطوط إشارة مخصصة لوظيفة واحدة فقط لجهاز واحد. [5]

القيود

كما هو الحال مع جميع المعايير ، يمتلك USB قيودًا متعددة على تصميمه:

  • كبلات USB محدودة الطول ، حيث أن المعيار كان مخصصًا للأجهزة الطرفية الموجودة على نفس سطح الطاولة ، وليس بين الغرف أو المباني. ومع ذلك ، يمكن توصيل منفذ USB ببوابة تصل إلى الأجهزة البعيدة.
  • تعد معدلات نقل بيانات USB أبطأ من تلك الخاصة بالوصلات البينية الأخرى مثل 100 جيجابت إيثرنت .
  • USB لديه الصارم شبكة شجرة طوبولوجيا و السيد / العبد بروتوكول للتعامل مع الأجهزة الطرفية. لا يمكن لهذه الأجهزة التفاعل مع بعضها البعض إلا عبر المضيف ، ولا يمكن لمضيفين الاتصال عبر منافذ USB الخاصة بهم مباشرة. بعض الامتدادات لهذا القيد ممكن من خلال USB On-The-Go in و Dual-Role-Devices [7] و Protocol Bridge .
  • لا يمكن للمضيف بث الإشارات إلى جميع الأجهزة الطرفية في وقت واحد - يجب معالجة كل منها على حدة.
  • على الرغم من وجود المحولات بين واجهات قديمة معينة و USB ، إلا أنها قد لا توفر تنفيذًا كاملاً للأجهزة القديمة. على سبيل المثال ، قد يعمل محول USB إلى منفذ متوازي بشكل جيد مع طابعة ، ولكن ليس مع ماسح ضوئي يتطلب استخدامًا ثنائي الاتجاه لدبابيس البيانات.

بالنسبة لمطور المنتج ، يتطلب استخدام USB تنفيذ بروتوكول معقد وينطوي على وحدة تحكم "ذكية" في الجهاز المحيطي. يجب أن يحصل مطورو أجهزة USB المخصصة للبيع العام بشكل عام على معرف USB ، الأمر الذي يتطلب دفع رسوم لمنتدى USB Implementers . يجب على مطوري المنتجات التي تستخدم مواصفات USB توقيع اتفاقية مع منتدى المنفذين. يتطلب استخدام شعارات USB على المنتج رسومًا سنوية وعضوية في المنظمة. [5]

التاريخ

Large circle is left end of horizontal line. The line forks into three branches ending in circle, triangle and square symbols.
شعار ترايدنت USB الأساسي [8]
شعار ترايدنت USB4 40 جيجابت / ثانية
شعار USB على رأس قابس USB-A قياسي

بدأت مجموعة من سبع شركات في تطوير USB في عام 1994: Compaq و DEC و IBM و Intel و Microsoft و NEC و Nortel . [9] كان الهدف هو تسهيل توصيل الأجهزة الخارجية بأجهزة الكمبيوتر بشكل أساسي عن طريق استبدال العديد من الموصلات الموجودة في الجزء الخلفي من أجهزة الكمبيوتر ، ومعالجة مشكلات قابلية الاستخدام للواجهات الحالية ، وتبسيط تكوين البرامج لجميع الأجهزة المتصلة بـ USB ، وكذلك مثل السماح بمعدلات بيانات أكبر للأجهزة الخارجية وميزات التوصيل والتشغيل . [10] عمل أجاي بهات وفريقه على المعيار في شركة إنتل. [11] [12]أنتجت إنتل أول دوائر متكاملة تدعم USB في عام 1995. [13]

جوزيف سي ديكوير ، زميل أمريكي في معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) وأحد مصممي ألعاب Atari 8-bit وأنظمة الكمبيوتر (Atari VCS، Atari 400/800) ، بالإضافة إلى Commodore Amiga ، ينسب الفضل في عمله إلى Atari SIO ، تنفيذ اتصالات الكمبيوتر Atari 8-bit كأساس لمعيار USB [ بحاجة لمصدر ] ، والذي ساعد أيضًا في تصميمه وحمل براءات الاختراع عليه. [14]

حددت مواصفات USB 1.0 الأصلية ، التي تم تقديمها في يناير 1996 ، معدلات نقل بيانات تبلغ 1.5  ميجابت / ثانية منخفضة السرعة و 12 ميجابت / ثانية كاملة السرعة . [13] دعت تصميمات المسودة إلى ناقل أحادي السرعة بسرعة 5 ميجابت / ثانية ، ولكن تمت إضافة السرعة المنخفضة لدعم الأجهزة الطرفية منخفضة التكلفة بكابلات غير محمية ، [15] مما أدى إلى تصميم منقسم ببيانات 12 ميجابت / ثانية معدل مخصص للأجهزة عالية السرعة مثل الطابعات ومحركات الأقراص المرنة ، ومعدل أقل يبلغ 1.5 ميجابت / ثانية للأجهزة ذات معدل البيانات المنخفض مثل لوحات المفاتيح والفئران وأذرع التحكم . [16] Microsoft Windows 95 ، OSR 2.1 قدم دعم OEM [17]للأجهزة في أغسطس 1997. وكانت النسخة الأولى التي استخدمت على نطاق واسع من USB 1.1 [ بحاجة لمصدر ] ، والذي صدر في سبتمبر 1998. شركة أبل الصورة إيماك كان أول منتج التيار مع USB وإيماك نجاح شعبية USB نفسه. [18] بعد قرار تصميم Apple بإزالة جميع المنافذ القديمة من iMac ، بدأ العديد من مصنعي أجهزة الكمبيوتر في بناء أجهزة كمبيوتر خالية من الإرث ، مما أدى إلى سوق أجهزة الكمبيوتر الأوسع باستخدام USB كمعيار. [19] [20] [21]

تم إصدار مواصفات USB 2.0 في أبريل 2000 وتم التصديق عليها من قبل منتدى USB Implementers (USB-IF) في نهاية عام 2001. وقادت Hewlett-Packard و Intel و Lucent Technologies (الآن Nokia) و NEC و Philips بشكل مشترك المبادرة إلى تطوير معدل نقل بيانات أعلى ، مع تحقيق المواصفات الناتجة 480 ميجابت / ثانية ، أسرع 40 مرة من مواصفات USB 1.1 الأصلية.

و USB 3.0 ونشر المواصفات في 12 نوفمبر 2008. وكانت أهدافها الرئيسية لزيادة معدل نقل البيانات (ما يصل إلى 5 جيجابت / ثانية)، وانخفاض استهلاك الطاقة، خرج زيادة القوة، ويكون متوافق مع USB 2.0. [22] : يتضمن 3–1  USB 3.0 ناقلًا جديدًا عالي السرعة يسمى SuperSpeed ​​بالتوازي مع ناقل USB 2.0. [22] : 1–3  لهذا السبب ، يُطلق على الإصدار الجديد أيضًا اسم SuperSpeed. [23] تم تقديم أول أجهزة USB 3.0 في يناير 2010. [23] [24]

اعتبارًا من عام 2008 ، كان هناك ما يقرب من 6 مليارات منفذ USB وواجهات في السوق العالمية ، ويتم بيع حوالي 2 مليار منفذ USB كل عام. [25]

تم نشر مواصفات USB 3.1 في يوليو 2013.

في ديسمبر 2014 ، قدم USB-IF مواصفات USB 3.1 و USB Power Delivery 2.0 و USB-C إلى IEC ( TC 100  - أنظمة ومعدات الصوت والفيديو والوسائط المتعددة) لإدراجها في المعيار الدولي IEC 62680 ( واجهات الناقل التسلسلي العالمي لـ data and power) ، والذي يعتمد حاليًا على USB 2.0. [26]

تم نشر مواصفات USB 3.2 في سبتمبر 2017.

USB 1.x

تم إصدار USB 1.0 في يناير 1996 ، بمعدلات إشارة محددة تبلغ 1.5 ميجابت / ثانية (نطاق ترددي منخفض أو سرعة منخفضة) و 12 ميجابت / ثانية (سرعة كاملة) . [27] لم يسمح بتمديد الكابلات أو الشاشات المار ، بسبب قيود التوقيت والطاقة. وصل عدد قليل من أجهزة USB إلى السوق حتى تم إصدار USB 1.1 في أغسطس 1998. وكان USB 1.1 أول مراجعة تم اعتمادها على نطاق واسع وأدت إلى ما وصفته Microsoft بأنه " كمبيوتر شخصي خالٍ من الإرث ". [18] [20] [21]

لم يحدد USB 1.0 ولا 1.1 تصميمًا لأي موصل أصغر من النوع القياسي A أو النوع B. على الرغم من ظهور العديد من التصميمات للموصل المصغر من النوع B على العديد من الأجهزة الطرفية ، إلا أن التوافق مع معيار USB 1.x أعيق من خلال معالجة الأجهزة الطرفية التي تحتوي على موصلات مصغرة كما لو كان لديها اتصال مقيد (أي: لا يوجد قابس أو وعاء في الطرف المحيطي). لم يكن هناك موصل مصغر معروف من النوع A حتى قدم USB 2.0 (المراجعة 1.01) واحدًا.

USB 2.0

شعار USB عالي السرعة

تم إصدار USB 2.0 في أبريل 2000 ، مضيفًا معدل تشوير أعلى يبلغ 480 ميجابت / ثانية (أقصى سرعة نقل بيانات نظرية 53 ميجابايت / ثانية [28] ) تسمى عالية السرعة أو النطاق الترددي العالي ، بالإضافة إلى إشارة USB 1.x كاملة السرعة معدل 12 Mbit / s (أقصى سرعة للبيانات النظرية 1.2 ميغا بايت / ثانية [29] ).

تم إجراء تعديلات على مواصفات USB عبر إشعارات التغيير الهندسي (ECNs). تم تضمين أهم شبكات ECN هذه في حزمة مواصفات USB 2.0 المتوفرة من USB.org: [30]

  • موصل Mini-A و Mini-B
  • مواصفات كابلات وموصلات Micro-USB 1.01.0
  • ملحق InterChip USB
  • يتيح ملحق On-The-Go 1.3 USB On-The-Go إمكانية اتصال جهازي USB ببعضهما البعض دون الحاجة إلى مضيف USB منفصل
  • مواصفات شحن البطارية 1.1 دعم إضافي لأجهزة الشحن المخصصة وسلوك أجهزة الشحن المضيفة للأجهزة ذات البطاريات الفارغة
  • مواصفات شحن البطارية 1.2 : [31] مع زيادة التيار 1.5 أمبير في منافذ الشحن للأجهزة غير المكونة ، مما يسمح بالاتصال عالي السرعة مع وجود تيار يصل إلى 1.5 أمبير ويسمح بحد أقصى للتيار يبلغ 5 أمبير
  • ملحق إدارة طاقة الارتباط ECN ، والذي يضيف حالة طاقة السكون

USB 3.x

شعار SuperSpeed ​​USB

تم إصدار مواصفات USB 3.0 في 12 نوفمبر 2008 ، مع نقل إدارتها من USB 3.0 Promoter Group إلى منتدى USB Implementers (USB-IF) ، وتم الإعلان عنها في 17 نوفمبر 2008 في مؤتمر SuperSpeed ​​USB Developers. [32]

يضيف USB 3.0 وضع نقل SuperSpeed ، مع المقابس والمآخذ والكابلات المتوافقة مع الإصدارات السابقة. يتم تحديد سدادات وأوعية SuperSpeed ​​بشعار مميز وإدخالات زرقاء في أوعية ذات تنسيق قياسي.

يوفر ناقل SuperSpeed ​​وضع نقل بمعدل اسمي يبلغ 5.0 جيجابت / ثانية ، بالإضافة إلى أوضاع النقل الثلاثة الحالية. تعتمد كفاءتها على عدد من العوامل بما في ذلك ترميز الرمز المادي ونفقات مستوى الارتباط. بمعدل إشارة 5 جيجابت / ثانية مع ترميز 8b / 10b ، يحتاج كل بايت إلى 10 بتات للإرسال ، وبالتالي فإن معدل النقل الأولي هو 500 ميجابايت / ثانية. عند النظر في التحكم في التدفق وتأطير الحزمة والنفقات العامة للبروتوكول ، فمن الواقعي إرسال 400 ميجابايت / ثانية (3.2 جيجابت / ثانية) أو أكثر إلى أحد التطبيقات. [22] : 4–19  الاتصال ثنائي الاتجاه في وضع نقل SuperSpeed ​​؛ الأوضاع السابقة هي أحادي الاتجاه ، يتم تحكيمها من قبل المضيف. [33]

تظل الأجهزة منخفضة الطاقة وعالية الطاقة قيد التشغيل مع هذا المعيار ، ولكن الأجهزة التي تستخدم SuperSpeed ​​يمكنها الاستفادة من زيادة التيار المتاح بين 150 مللي أمبير و 900 مللي أمبير على التوالي. [22] : 9-9 

يحتوي USB 3.1 ، الذي تم إصداره في يوليو 2013 ، على متغيرين. يحافظ الإصدار الأول على وضع نقل SuperSpeed الخاص بـ USB 3.0 ويطلق عليه اسم USB 3.1 Gen 1 ، [34] [35] ويقدم الإصدار الثاني وضع نقل SuperSpeed ​​+ جديد تحت عنوان USB 3.1 Gen 2 . يضاعف SuperSpeed ​​+ الحد الأقصى لمعدل إرسال البيانات إلى 10 جيجابت / ثانية ، مع تقليل عبء ترميز الخط إلى 3٪ فقط عن طريق تغيير نظام التشفير إلى 128 ب / 132 ب . [34] [36]

USB 3.2 ، الذي تم إصداره في سبتمبر 2017 ، [37] يحافظ على أوضاع بيانات USB 3.1 SuperSpeed و SuperSpeed ​​+ الحالية ولكنه يقدم وضعي نقل SuperSpeed ​​+ جديدين عبر موصل USB-C بمعدلات بيانات 10 و 20 جيجابت / ثانية (1.25 و 2.5 جيجابايت / ثانية) ). تأتي الزيادة في عرض النطاق الترددي نتيجة للتشغيل متعدد المسارات على الأسلاك الموجودة والتي كانت مخصصة لإمكانيات التقليب لموصل USB-C. [38]

قدم USB 3.0 أيضًا بروتوكول UASP ، والذي يوفر سرعات نقل أسرع بشكل عام من بروتوكول BOT (النقل المجمع فقط).

مخطط التسمية

بدءًا من معيار USB 3.2 ، قدم USB-IF مخطط تسمية جديدًا. [39] لمساعدة الشركات مع العلامات التجارية من وسائط النقل المختلفة، وأوصى USB-IF اصفا 5، 10، وسائط 20 جيجابت / ثانية نقل كما 5Gbps بي سي اي اسرع USB ، اسرع USB 10Gbps ، و اسرع USB 20Gbps ، على التوالي: [40]

علامة USB-IF التجارية شعار وضع النقل المواصفات الأقدم معدل البيانات سرعة النقل
SuperSpeed ​​USB 5 جيجابت / ثانية USB SuperSpeed 5 Gbps Trident Logo.svg USB 3.2 Gen 1 × 1 USB 3.1 من الجيل الأول ، ومنفذ USB 3.0 5 جيجابت / ثانية 500 ميغا بايت / ثانية
SuperSpeed ​​USB بسرعة 10 جيجابت / ثانية USB SuperSpeed 10 Gbps Trident Logo.svg USB 3.2 Gen 2 × 1 منفذ USB 3.1 من الجيل الثاني ومنفذ USB 3.1 10 جيجابت / ثانية 1.21 جيجا بايت / ثانية
SuperSpeed ​​USB بسرعة 20 جيجابت / ثانية USB SuperSpeed 20 Gbps Trident Logo.svg USB 3.2 Gen 2 × 2 - 20 جيجابت / ثانية 2.42 جيجا بايت / ثانية

USB4

شعار USB4 40Gbit / s المعتمد

تم إصدار مواصفات USB4 في 29 أغسطس 2019 بواسطة منتدى USB Implementers Forum. [41]

يعتمد USB4 على مواصفات بروتوكول Thunderbolt 3 . [42] يدعم سرعة نقل تبلغ 40 جيجابت / ثانية ، ومتوافق مع Thunderbolt 3 ومتوافق مع الإصدارات السابقة مع USB 3.2 و USB 2.0. [43] [44] تحدد البنية طريقة لمشاركة رابط واحد عالي السرعة مع أنواع متعددة من الأجهزة الطرفية ديناميكيًا والتي تخدم بشكل أفضل نقل البيانات حسب النوع والتطبيق.

تنص مواصفات USB4 على أنه يجب دعم التقنيات التالية بواسطة USB4: [41]

اتصال إلزامي لـ ملاحظات
مضيف مركز جهاز
USB 2.0 (480 ميجابت / ثانية) نعم نعم نعم على عكس الوظائف الأخرى - التي تستخدم تعدد إرسال الروابط عالية السرعة - يستخدم USB 2.0 عبر USB-C زوج الأسلاك التفاضلي الخاص به.
USB4 Gen 2 × 2 (20 جيجابت / ثانية) نعم نعم نعم لا يزال الجهاز الذي يحمل علامة USB 3.0 يعمل عبر مضيف USB4 أو لوحة وصل كجهاز USB 3.0. تنطبق متطلبات الجهاز الخاصة بـ Gen 2x2 فقط على الأجهزة الجديدة التي تحمل علامة USB4.
USB4 Gen 3 × 2 (40 جيجابت / ثانية) لا نعم لا
منفذ الشاشة نعم نعم لا تتطلب المواصفات أن تدعم الأجهزة المضيفة ولوحات الوصل وضع DisplayPort البديل.
اتصالات المضيف إلى المضيف نعم نعم غير متاح اتصال يشبه LAN بين اثنين من الأقران.
بي سي اي اكسبريس لا نعم لا تعمل وظيفة PCI Express في USB4 على تكرار وظائف الإصدارات السابقة من مواصفات Thunderbolt .
منفذ Thunderbolt 3 لا نعم لا يستخدم Thunderbolt 3 كبلات USB-C ؛ تسمح مواصفات USB4 للمضيفين والأجهزة وتتطلب محاور لدعم إمكانية التشغيل البيني مع المعيار باستخدام الوضع البديل Thunderbolt 3.
أوضاع بديلة أخرى لا لا لا قد توفر منتجات USB4 إمكانية التشغيل البيني اختياريًا مع أوضاع HDMI و MHL و VirtualLink البديلة.

خلال CES 2020 ، صرح USB-IF و Intel عن نيتهما السماح لمنتجات USB4 التي تدعم جميع الوظائف الاختيارية مثل منتجات Thunderbolt 4 . من المتوقع أن تكون أول المنتجات المتوافقة مع USB4 هي سلسلة Tiger Lake من Intel وسلسلة وحدات المعالجة المركزية Zen 3 من AMD . صدر في عام 2020.

تاريخ النسخة

إصدارات الإصدار

اسم تاريخ النشر معدل النقل الأقصى ملحوظة
USB 0.7 11 نوفمبر 1994 ؟ الإصدار المسبق
USB 0.8 ديسمبر 1994 ؟ الإصدار المسبق
USB 0.9 13 أبريل 1995 السرعة الكاملة (12 ميجابت / ثانية) الإصدار المسبق
USB 0.99 أغسطس 1995 ؟ الإصدار المسبق
USB 1.0-RC نوفمبر 1995 ؟ الافراج عن مرشح
USB 1.0 15 يناير 1996 السرعة الكاملة (12 ميجابت / ثانية) ،

سرعة منخفضة (1.5 ميجابت / ثانية)

USB 1.1 أغسطس 1998
USB 2.0 أبريل 2000 سرعة عالية (480 ميجابت / ثانية)
USB 3.0 تشرين الثاني (نوفمبر) 2008 SuperSpeed ​​USB (5 جيجابت / ثانية) يشار إليه أيضًا باسم USB 3.1 Gen 1 [34] و USB 3.2 Gen 1 × 1
USB 3.1 يوليو 2013 SuperSpeed ​​+ USB (10 جيجابت / ثانية) يتضمن USB 3.1 Gen 2 الجديد ، [34] المسمى أيضًا USB 3.2 Gen 2 × 1 في المواصفات اللاحقة
USB 3.2 أغسطس 2017 SuperSpeed ​​+ USB مزدوج المسار (20 جيجابت / ثانية) يتضمن وسائط USB 3.2 Gen 1 × 2 و Gen 2 × 2 متعددة الوصلات [45] [ فشل التحقق ]
منفذ USB4.0 أغسطس 2019 40 جيجابت / ثانية (مساران) يتضمن USB4 Gen 2 × 2 (تشفير 64b / 66b) و Gen 3 × 2 (128b / 132b ترميز) ويقدم توجيه USB4 لأنفاق USB3.x و DisplayPort 1.4a و PCI Express وعمليات النقل من مضيف إلى مضيف ، استنادًا إلى بروتوكول Thunderbolt 3

المواصفات المتعلقة بالطاقة

اسم الإصدار تاريخ النشر الأعلى. قوة ملحوظة
USB شحن البطارية Rev. 1.0 2007-03-08 7.5 واط (5 فولت ، 1.5 أمبير)
USB شحن البطارية Rev.1.1 2009-04-15 9 وات (5 فولت ، 1.8 أمبير) الصفحة 28 ، الجدول 5-2 ، ولكن مع وجود قيود على الفقرة 3.5. في منفذ USB 2.0 القياسي العادي ، 1.5 أمبير فقط. [46]
شحن بطارية USB Rev.1.2 2010-12-07 25 واط (5 فولت ، 5 أمبير) [47]
USB Power Delivery Rev. 1.0 (الإصدار 1.0) 2012-07-05 100 واط (20 فولت ، 5 أمبير) استخدام بروتوكول FSK على طاقة الناقل (V BUS )
USB Power Delivery Rev. 1.0 (V. 1.3) 2014/03/11 100 واط (20 فولت ، 5 أمبير)
USB Type-C Rev. 1.0.0 تحديث 2014-08-11 15 واط (5 فولت ، 3 أمبير) مواصفات الموصل والكابل الجديد
USB Power Delivery Rev. 2.0 (الإصدار 1.0) 2014-08-11 100 واط (20 فولت ، 5 أمبير) استخدام بروتوكول BMC عبر قناة الاتصال (CC) على كبلات USB-C.
USB من النوع C Rev.1.1 2015-04-03 15 واط (5 فولت ، 3 أمبير)
USB Power Delivery Rev. 2.0 (الإصدار 1.1) 2015-05-07 100 واط (20 فولت ، 5 أمبير)
USB من النوع C Rev.1.2 2016/03/25 15 واط (5 فولت ، 3 أمبير)
USB Power Delivery Rev. 2.0 (الإصدار 1.2) 2016/03/25 100 واط (20 فولت ، 5 أمبير)
USB Power Delivery Rev. 2.0 (V. 1.3) 2017-01-12 100 واط (20 فولت ، 5 أمبير)
USB Power Delivery Rev. 3.0 (الإصدار 1.1) 2017-01-12 100 واط (20 فولت ، 5 أمبير)
USB من النوع C Rev.1.3 2017-07-14 15 واط (5 فولت ، 3 أمبير)
USB Power Delivery Rev. 3.0 (الإصدار 1.2) 2018-06-21 100 واط (20 فولت ، 5 أمبير)
USB من النوع C Rev.1.4 2019-03-29 15 واط (5 فولت ، 3 أمبير)
USB من النوع C Rev. 2.0 2019-08-29 15 واط (5 فولت ، 3 أمبير) تمكين USB4 عبر موصلات وكابلات USB من النوع C.
USB Power Delivery Rev. 3.0 (الإصدار 2.0) 2019-08-29 100 واط (20 فولت ، 5 أمبير) [48]
USB Power Delivery Rev. 3.1 (الإصدار 1.0) 2021-05-24 240 واط (48 فولت ، 5 أمبير)
USB من النوع C Rev.2.1 2021-05-25 15 واط (5 فولت ، 3 أمبير) [49]
USB Power Delivery Rev. 3.1 (الإصدار 1.1) 2021-07-06 240 واط (48 فولت ، 5 أمبير) [50]

تصميم النظام

يتكون نظام USB من مضيف به منفذ واحد أو أكثر من منافذ المصب ، وأجهزة طرفية متعددة ، مما يشكل طوبولوجيا متدرجة النجوم . قد يتم تضمين لوحات وصل USB إضافية ، مما يسمح بما يصل إلى خمس طبقات. قد يحتوي مضيف USB على وحدات تحكم متعددة ، لكل منها منفذ واحد أو أكثر. يمكن توصيل ما يصل إلى 127 جهازًا بوحدة تحكم مضيفة واحدة. [51] [22] : 8–29  جهاز USB متصل في سلسلة من خلال لوحات الوصل. يسمى المحور المدمج في وحدة تحكم المضيف مركز الجذر .

قد يتكون جهاز USB من عدة أجهزة فرعية منطقية يشار إليها بوظائف الجهاز . A جهاز مركب يمكن أن توفر العديد من الوظائف، على سبيل المثال، الكاميرا (وظيفة جهاز فيديو) مع (وظيفة جهاز الصوت) المدمج في ميكروفون. بديل لهذا الجهاز المركب ، حيث يقوم المضيف بتعيين عنوان مميز لكل جهاز منطقي وتتصل جميع الأجهزة المنطقية بلوحة وصل مدمجة تتصل بكابل USB الفعلي.

Diagram: inside a device are several endpoints, each of which connects by a logical pipe to a host controller. Data in each pipe flows in one direction, though there are a mixture going to and from the host controller.
توجد نقاط نهاية USB على الجهاز المتصل: يشار إلى القنوات إلى المضيف باسم الأنابيب.

يعتمد اتصال جهاز USB على الأنابيب (القنوات المنطقية). الأنبوب هو اتصال من وحدة تحكم المضيف إلى كيان منطقي داخل الجهاز ، يسمى نقطة النهاية . نظرًا لأن الأنابيب تتوافق مع نقاط النهاية ، يتم استخدام المصطلحات أحيانًا بالتبادل. يمكن أن يحتوي كل جهاز USB على ما يصل إلى 32 نقطة نهاية (16 في و 16 مخرجًا ) ، على الرغم من أنه من النادر وجود الكثير. يتم تحديد نقاط النهاية وترقيمها بواسطة الجهاز أثناء التهيئة (الفترة بعد الاتصال المادي تسمى "التعداد") وبالتالي فهي دائمة نسبيًا ، بينما يمكن فتح وإغلاق الأنابيب.

هناك نوعان من الأنابيب: تيار ورسالة.

  • A رسالة الأنابيب ثنائية الاتجاه، ويستخدم ل مراقبة التحويلات. تُستخدم أنابيب الرسائل عادةً للأوامر القصيرة والبسيطة للجهاز ، ولردود الحالة من الجهاز ، على سبيل المثال ، بواسطة أنبوب التحكم في الناقل رقم 0.
  • A تيار الأنابيب أنبوب أحادي الاتجاه متصلة نقطة النهاية أحادي الاتجاه أن نقل البيانات باستخدام المتزامنة ، [52] المقاطعة ، أو الجزء الأكبر النقل:
    عمليات النقل غير المتزامن
    في بعض معدلات البيانات المضمونة (لبيانات دفق النطاق الترددي الثابت) ولكن مع فقدان البيانات المحتمل (على سبيل المثال ، الصوت أو الفيديو في الوقت الفعلي)
    مقاطعة التحويلات
    الأجهزة التي تحتاج إلى استجابات سريعة مضمونة (زمن انتقال محدود) مثل أجهزة التأشير والماوس ولوحات المفاتيح
    التحويلات الجماعية
    عمليات نقل كبيرة متقطعة باستخدام كل النطاق الترددي المتوفر المتبقي ، ولكن بدون ضمانات بشأن النطاق الترددي أو زمن الوصول (على سبيل المثال ، عمليات نقل الملفات)

عندما يبدأ المضيف نقل البيانات، فإنه يرسل حزمة TOKEN تحتوي على نقطة نهاية محددة مع الصفوف (tuple) من (DEVICE_ADDRESS، endpoint_number). إذا كان النقل من المضيف إلى نقطة النهاية ، يرسل المضيف حزمة OUT (تخصص لحزمة رمز مميز) مع عنوان الجهاز المطلوب ورقم نقطة النهاية. إذا كان نقل البيانات من الجهاز إلى المضيف ، يرسل المضيف حزمة IN بدلاً من ذلك. إذا كانت نقطة نهاية الوجهة عبارة عن نقطة نهاية أحادية الاتجاه لا يتطابق اتجاهها المعين من قبل الشركة المصنعة مع حزمة TOKEN (على سبيل المثال ، الاتجاه المعين من الشركة المصنعة هو IN بينما حزمة TOKEN عبارة عن حزمة OUT) ، يتم تجاهل حزمة TOKEN. خلاف ذلك ، يتم قبوله ويمكن أن تبدأ معاملة البيانات. من ناحية أخرى ، تقبل نقطة النهاية ثنائية الاتجاه حزم IN و OUT.

Rectangular opening where the width is twice the height. The opening has a metal rim, and within the opening a flat rectangular bar runs parallel to the top side.
مقابسان USB 3.0 Standard-A (يسار) ومقبسان USB 2.0 Standard-A (يمين) على اللوحة الأمامية للكمبيوتر

يتم تجميع نقاط النهاية في واجهات وترتبط كل واجهة بوظيفة جهاز واحد. الاستثناء من ذلك هو نقطة النهاية صفر ، والتي تُستخدم لتكوين الجهاز ولا ترتبط بأي واجهة. تسمى وظيفة الجهاز الفردي المكونة من واجهات يتم التحكم فيها بشكل مستقل بالجهاز المركب . يحتوي الجهاز المركب على عنوان جهاز واحد فقط لأن المضيف يقوم فقط بتعيين عنوان جهاز لوظيفة ما.

عند توصيل جهاز USB لأول مرة بمضيف USB ، تبدأ عملية تعداد جهاز USB. يبدأ العد بإرسال إشارة إعادة تعيين إلى جهاز USB. يتم تحديد معدل بيانات جهاز USB أثناء إعادة الإشارة. بعد إعادة التعيين ، يقرأ المضيف معلومات جهاز USB ويتم تخصيص عنوان 7 بت فريد للجهاز. إذا كان الجهاز مدعومًا من قبل المضيف ، يتم تحميل برامج تشغيل الجهاز اللازمة للاتصال بالجهاز وتعيين الجهاز على حالة التكوين. في حالة إعادة تشغيل مضيف USB ، يتم تكرار عملية التعداد لجميع الأجهزة المتصلة.

تقوم وحدة تحكم المضيف بتوجيه تدفق حركة المرور إلى الأجهزة ، لذلك لا يمكن لأي جهاز USB نقل أي بيانات على الناقل دون طلب صريح من وحدة تحكم المضيف. في USB 2.0، وحدة تحكم المضيف استطلاعات الحافلة لحركة المرور، وعادة في ذهاب وإياب الموضة. يتم تحديد سرعة كل منفذ USB من خلال السرعة البطيئة لمنفذ USB أو جهاز USB المتصل بالمنفذ.

تحتوي محاور USB 2.0 عالية السرعة على أجهزة تسمى مترجمي المعاملات التي تقوم بالتحويل بين حافلات USB 2.0 عالية السرعة وناقلات السرعة الكاملة والمنخفضة. قد يكون هناك مترجم واحد لكل محور أو لكل منفذ.

نظرًا لوجود وحدتي تحكم منفصلتين في كل مضيف USB 3.0 ، فإن أجهزة USB 3.0 ترسل وتستقبل بمعدلات بيانات USB 3.0 بغض النظر عن USB 2.0 أو الأجهزة الأقدم المتصلة بهذا المضيف. يتم تعيين معدلات بيانات التشغيل للأجهزة السابقة بالطريقة القديمة.

فئات الجهاز

يتم تحديد وظيفة جهاز USB من خلال رمز فئة يتم إرساله إلى مضيف USB. يسمح هذا للمضيف بتحميل وحدات البرامج للجهاز ودعم الأجهزة الجديدة من مختلف الشركات المصنعة.

تشمل فئات الأجهزة: [53]

فصل إستعمال وصف أمثلة أو استثناء
00 ح جهاز غير محدد [54] فئة الجهاز غير محددة ، وتستخدم واصفات الواجهة لتحديد برامج التشغيل المطلوبة
01 ح واجهه المستخدم صوتي مكبر صوت ، ميكروفون ، كارت صوت ، ميدي
02 ح على حد سواء التحكم في الاتصالات و CDC UART و RS-232 محول تسلسلي ، مودم ، واي فاي محول، إيثرنت محول. تستخدم مع الفئة 0Ah (CDC-Data ) أدناه
03 ح واجهه المستخدم جهاز واجهة بشرية (HID) لوحة المفاتيح ، الفأرة ، ذراع التحكم
05 ح واجهه المستخدم جهاز الواجهة المادية (PID) عصا التحكم في قوة الملاحظات
06 ح واجهه المستخدم صورة ( PTP / MTP ) كاميرا ويب ، ماسح ضوئي
07 ح واجهه المستخدم طابعة طابعة ليزر ، طابعة نافثة للحبر ، آلة CNC
08 ح واجهه المستخدم تخزين كبير السعة (MSC أو UMS) محرك USB فلاش ، بطاقة ذاكرة القارئ ، مشغل الصوت الرقمي ، كاميرا رقمية ، محرك أقراص خارجي
09 ساعة جهاز محور USB محور النطاق الترددي الكامل
0Ah واجهه المستخدم CDC- البيانات تستخدم مع الفئة 02h (التحكم في الاتصالات و CDC ) أعلاه
0Bh واجهه المستخدم بطاقة ذكية قارئ البطاقة الذكية USB
0 درهم واجهه المستخدم أمن المحتوى قارئ بصمات الأصابع
0Eh واجهه المستخدم فيديو كاميرا ويب
0Fh واجهه المستخدم فئة جهاز الرعاية الصحية الشخصية (PHDC) مراقب النبض (ساعة)
10 ح واجهه المستخدم صوت / فيديو (AV) كاميرا ويب ، تلفزيون
11 ساعة جهاز لوحة يصف أوضاع USB-C البديلة التي يدعمها الجهاز
DCh على حد سواء جهاز التشخيص جهاز اختبار الامتثال USB
E0h واجهه المستخدم تحكم لاسلكي محول بلوتوث ، Microsoft RNDIS
EFh على حد سواء متنوع جهاز ActiveSync
FEh واجهه المستخدم خاص بالتطبيق IrDA Bridge، Test & Measurement Class (USBTMC) ، [55] USB DFU (ترقية البرامج الثابتة للجهاز) [56]
FFh على حد سواء خاص بالبائع يشير إلى أن الجهاز يحتاج إلى برامج تشغيل خاصة بالبائع

تخزين USB كبير السعة / محرك USB

A محرك أقراص فلاش ، نموذجية USB جهاز كتلة التخزين
لوحة دوائر من حاوية USB 3.0 خارجية مقاس 2.5 بوصة SATA HDD

تعمل فئة جهاز تخزين USB كبير السعة (MSC أو UMS) على توحيد التوصيلات بأجهزة التخزين. في البداية كان مخصصًا لمحركات الأقراص المغناطيسية والبصرية ، وقد تم تمديده لدعم محركات أقراص فلاش . تم توسيعه أيضًا لدعم مجموعة متنوعة من الأجهزة الجديدة حيث يمكن التحكم في العديد من الأنظمة من خلال الاستعارة المألوفة لمعالجة الملفات داخل الدلائل. تُعرف أيضًا عملية جعل جهاز جديد يبدو وكأنه جهاز مألوف بالامتداد. تعد القدرة على تشغيل بطاقة SD مقفلة ضد الكتابة باستخدام محول USB مفيدة بشكل خاص للحفاظ على سلامة وسيط التشغيل غير القابل للفساد والحالة الأصلية.

على الرغم من أن معظم أجهزة الكمبيوتر الشخصية منذ أوائل عام 2005 يمكنها التمهيد من أجهزة تخزين USB كبيرة السعة ، إلا أن USB ليس المقصود منه أن يكون ناقلًا أساسيًا لوحدة التخزين الداخلية للكمبيوتر. ومع ذلك ، يتمتع USB بميزة السماح بالتبديل السريع ، مما يجعله مفيدًا للأجهزة الطرفية المحمولة ، بما في ذلك محركات الأقراص من أنواع مختلفة.

تقدم العديد من الشركات المصنعة محركات أقراص صلبة خارجية محمولة USB ، أو حاويات فارغة لمحركات الأقراص. هذه توفر أداءً مشابهًا لمحركات الأقراص الداخلية ، مقيدة بعدد وأنواع أجهزة USB المرفقة ، وبالحد الأعلى لواجهة USB. تشمل المعايير المنافسة الأخرى لاتصال محرك الأقراص الخارجي eSATA و ExpressCard و FireWire (IEEE 1394) وآخرها Thunderbolt .

استخدام آخر لأجهزة تخزين USB كبير السعة هو التنفيذ المحمول لتطبيقات البرامج (مثل متصفحات الويب وعملاء VoIP) دون الحاجة إلى تثبيتها على الكمبيوتر المضيف. [57] [58]

بروتوكول نقل الوسائط

تم تصميم بروتوكول نقل الوسائط (MTP) بواسطة Microsoft لمنح مستوى وصول أعلى إلى نظام ملفات الجهاز مقارنةً بوحدة تخزين USB كبيرة السعة ، على مستوى الملفات بدلاً من كتل الأقراص. كما أن لديها ميزات اختيارية لإدارة الحقوق الرقمية . تم تصميم MTP للاستخدام مع مشغلات الوسائط المحمولة ، ولكن تم اعتماده منذ ذلك الحين باعتباره بروتوكول الوصول الأساسي للتخزين لنظام التشغيل Androidمن الإصدار 4.1 Jelly Bean وكذلك Windows Phone 8 (استخدمت أجهزة Windows Phone 7 بروتوكول Zune - وهو تطور من MTP). السبب الرئيسي لذلك هو أن MTP لا تتطلب وصولاً حصريًا إلى جهاز التخزين بالطريقة التي تعمل بها UMS ، مما يخفف من المشكلات المحتملة في حالة طلب برنامج Android التخزين أثناء توصيله بجهاز كمبيوتر. العيب الرئيسي هو أن MTP غير مدعوم بشكل جيد خارج أنظمة تشغيل Windows.

أجهزة واجهة بشرية

يمكن عادةً استخدام أجهزة الماوس ولوحات المفاتيح USB مع أجهزة الكمبيوتر القديمة التي تحتوي على موصلات PS / 2 بمساعدة محول USB-to-PS / 2 صغير. بالنسبة إلى أجهزة الماوس ولوحات المفاتيح التي تدعم البروتوكول المزدوج ، يمكن استخدام محول لا يحتوي على دوائر منطقية : تم تصميم جهاز USB في لوحة المفاتيح أو الماوس لاكتشاف ما إذا كان متصلاً بمنفذ USB أو PS / 2 والتواصل باستخدام البروتوكول المناسب. توجد أيضًا المحولات التي توصل لوحات المفاتيح وأجهزة الماوس PS / 2 (عادةً واحدة من كل منها) بمنفذ USB. [59] تقدم هذه الأجهزة نقطتي نهاية HID للنظام وتستخدم متحكمًا لإجراء ترجمة ثنائية الاتجاه للبيانات بين المعيارين.

آلية ترقية البرنامج الثابت للجهاز

ترقية البرنامج الثابت للجهاز (DFU) هي آلية مستقلة عن البائع والجهاز لترقية البرامج الثابتة لأجهزة USB بإصدارات محسنة مقدمة من الشركات المصنعة لها ، وتقدم (على سبيل المثال) طريقة لنشر إصلاحات أخطاء البرامج الثابتة. أثناء عملية ترقية البرنامج الثابت ، تقوم أجهزة USB بتغيير وضع التشغيل بشكل فعال لتصبح مبرمج PROM . يمكن لأي فئة من أجهزة USB تنفيذ هذه الإمكانية باتباع مواصفات DFU الرسمية. [56] [60] [61]

يمكن لـ DFU أيضًا منح المستخدم حرية وميض أجهزة USB ببرامج ثابتة بديلة. تتمثل إحدى نتائج ذلك في أن أجهزة USB بعد إعادة وميضها قد تعمل كأنواع مختلفة من الأجهزة غير المتوقعة. على سبيل المثال ، يمكن لجهاز USB الذي ينوي البائع أن يكون مجرد محرك أقراص محمول أن "ينتحل" جهاز إدخال مثل لوحة المفاتيح. انظر BadUSB . [62]

دفق الصوت

وضعت مجموعة عمل جهاز USB مواصفات لتدفق الصوت ، وتم تطوير وتنفيذ معايير محددة لاستخدامات فئة الصوت ، مثل الميكروفونات ، ومكبرات الصوت ، وسماعات الرأس ، والهواتف ، والآلات الموسيقية ، وما إلى ذلك. وقد نشرت مجموعة العمل ثلاثة إصدارات من الصوت مواصفات الجهاز: [63] [64] Audio 1.0 و 2.0 و 3.0 ، يشار إليها باسم "UAC" [65] أو "ADC". [66]

قدم UAC 2.0 دعمًا لـ USB عالي السرعة (بالإضافة إلى السرعة الكاملة) ، مما يسمح بعرض نطاق ترددي أكبر للواجهات متعددة القنوات ، ومعدلات عينات أعلى ، [67] زمن انتقال متأصل أقل ، [68] [65] و 8 × تحسين في دقة التوقيت في أوضاع متزامنة وقابلة للتكيف. [65] يقدم UAC2 أيضًا مفهوم مجالات الساعة ، والذي يوفر معلومات للمضيف حول محطات الإدخال والإخراج التي تستمد ساعاتها من نفس المصدر ، بالإضافة إلى دعم محسّن للتشفير الصوتي مثل DSD ، والمؤثرات الصوتية ، وتجميع القنوات ، والمستخدم الضوابط وأوصاف الجهاز. [65] [69]

يقدم UAC 3.0 بشكل أساسي تحسينات للأجهزة المحمولة ، مثل تقليل استخدام الطاقة عن طريق تفجير البيانات والبقاء في وضع الطاقة المنخفضة في كثير من الأحيان ، ومجالات الطاقة لمكونات مختلفة من الجهاز ، مما يسمح بإغلاقها عند عدم استخدامها. [70]

لا تزال أجهزة UAC 1.0 شائعة ، على الرغم من ذلك ، نظرًا لتوافقها بدون برنامج تشغيل عبر الأنظمة الأساسية ، [67] وأيضًا بسبب فشل Microsoft في تنفيذ UAC 2.0 لأكثر من عقد بعد نشره ، بعد أن أضاف أخيرًا الدعم لنظام التشغيل Windows 10 من خلال تحديث المبدعين في 20 مارس 2017. [71] [72] [69] UAC 2.0 مدعوم أيضًا من قبل MacOS و iOS و Linux ، [65] ومع ذلك ، يقوم Android أيضًا بتنفيذ مجموعة فرعية من UAC 1.0. [73]

يوفر USB ثلاثة أنواع مزامنة متساوية التوقيت (عرض نطاق ترددي ثابت) ، [74] وكلها مستخدمة بواسطة أجهزة الصوت: [75]

  • غير متزامن - لا تتم مزامنة ADC أو DAC مع ساعة الكمبيوتر المضيف على الإطلاق ، حيث تعمل على تشغيل ساعة حرة محلية للجهاز.
  • متزامن - تتم مزامنة ساعة الجهاز مع إشارات بداية الإطار (SOF) أو إشارات الفاصل الزمني للجهاز. على سبيل المثال ، يمكن أن يتطلب ذلك مزامنة ساعة 11.2896 ميجاهرتز مع إشارة SOF 1 كيلو هرتز ، وهو مضاعفة تردد كبير. [76] [77]
  • تكيفية - تتم مزامنة ساعة الجهاز مع كمية البيانات المرسلة لكل إطار بواسطة المضيف [78]

بينما وصفت مواصفات USB في الأصل الوضع غير المتزامن المستخدم في "مكبرات الصوت منخفضة التكلفة" والوضع التكيفي في "مكبرات الصوت الرقمية المتطورة" ، [79] يوجد التصور المعاكس في عالم hi-fi ، حيث يتم الإعلان عن الوضع غير المتزامن كميزة ، والأوضاع التكيفية / المتزامنة سمعة سيئة. [80] [81] [73] في الواقع ، يمكن أن تكون جميع الأنواع عالية الجودة أو منخفضة الجودة ، اعتمادًا على جودة هندستها والتطبيق. [77] [65] [82] غير المتزامن له ميزة كونه غير مقيد بساعة الكمبيوتر ، ولكن من مساوئ طلب تحويل معدل العينة عند الجمع بين مصادر متعددة.

موصلات

الموصلات التي تحددها لجنة USB تدعم عددًا من الأهداف الأساسية لـ USB ، وتعكس الدروس المستفادة من الموصلات العديدة التي استخدمتها صناعة الكمبيوتر. شنت الإناث موصل على المضيف أو يسمى الجهاز وعاء ، ويسمى موصل الذكور تعلق على كابل التوصيل . [22] : 2-5 - 2–6  تحدد وثائق مواصفات USB الرسمية أيضًا بشكل دوري المصطلح ذكر لتمثيل القابس ، وأنثى لتمثيل الوعاء. [83]

USB Type-A plug
قابس USB من النوع A القياسي. هذا هو واحد من أنواع عديدة من موصلات USB .

حسب التصميم ، من الصعب إدخال قابس USB في الوعاء الخاص به بشكل غير صحيح. تتطلب مواصفات USB وضع علامة على قابس الكبل والمقبس حتى يتمكن المستخدم من التعرف على الاتجاه الصحيح. [22] ومع ذلك ، فإن قابس USB-C قابل للعكس. يتم تثبيت كبلات USB وأجهزة USB الصغيرة في مكانها بواسطة قوة الإمساك من الوعاء ، بدون مسامير أو مشابك أو لفات الإبهام كما تستخدم بعض الموصلات.

يمنع المقابسان A و B المختلفان التوصيل العرضي لمصدري طاقة. ومع ذلك ، يتم فقد بعض هذه الهيكلية الموجهة مع ظهور اتصالات USB متعددة الأغراض (مثل USB On-The-Go في الهواتف الذكية ، وأجهزة توجيه Wi-Fi التي تعمل بواسطة USB) ، والتي تتطلب A-to-A ، B- إلى B وأحيانًا كبلات Y / الفاصل.

تتضاعف أنواع موصل USB مع تقدم المواصفات. مواصفات USB الأصلية مفصلة المقابس والأوعية القياسية A و B القياسية. كانت الموصلات مختلفة بحيث لا يتمكن المستخدمون من توصيل وعاء كمبيوتر بآخر. يتم تجويف دبابيس البيانات في المقابس القياسية مقارنة بمنافذ الطاقة ، بحيث يمكن للجهاز تشغيله قبل إنشاء اتصال بيانات. تعمل بعض الأجهزة في أوضاع مختلفة بناءً على إجراء اتصال البيانات. توفر أرصفة الشحن الطاقة ولا تتضمن جهازًا مضيفًا أو دبابيس بيانات ، مما يسمح لأي جهاز USB قادر بالشحن أو التشغيل من كبل USB قياسي. توفر كبلات الشحن توصيلات الطاقة ، ولكن ليس البيانات. في كبل الشحن فقط ، يتم اختصار أسلاك البيانات في نهاية الجهاز ، وإلا فقد يرفض الجهاز الشاحن باعتباره غير مناسب.

Cabling

A variety of USB cables for sale in Hong Kong

The USB 1.1 standard specifies that a standard cable can have a maximum length of 5 meters (16 ft 5 in) with devices operating at full speed (12 Mbit/s), and a maximum length of 3 meters (9 ft 10 in) with devices operating at low speed (1.5 Mbit/s).[84][85][86]

USB 2.0 provides for a maximum cable length of 5 meters (16 ft 5 in) for devices running at high speed (480 Mbit/s).[86]

The USB 3.0 standard does not directly specify a maximum cable length, requiring only that all cables meet an electrical specification: for copper cabling with AWG 26 wires the maximum practical length is 3 meters (9 ft 10 in).[87]

USB bridge cables

USB bridge cables, or data transfer cables can be found within the market, offering direct PC to PC connections. A bridge cable is a special cable with a chip and active electronics in the middle of the cable. The chip in the middle of the cable acts as a peripheral to both computers, and allows for peer-to-peer communication between the computers. The USB bridge cables are used to transfer files between two computers via their USB ports.

Popularized by Microsoft as Windows Easy Transfer, the Microsoft utility used a special USB bridge cable to transfer personal files and settings from a computer running an earlier version of Windows to a computer running a newer version. In the context of the use of Windows Easy Transfer software, the bridge cable can sometimes be referenced as Easy Transfer cable.

Many USB bridge / data transfer cables are still USB 2.0, but there are also a number of USB 3.0 transfer cables. Despite USB 3.0 being 10 times faster than USB 2.0, USB 3.0 transfer cables are only 2 - 3 times faster given their design.

The USB 3.0 specification introduced an A-to-A cross-over cable without power for connecting two PCs. These are not meant for data transfer but are aimed at diagnostic uses.

Dual-role USB connections

USB bridge cables have become less important with USB dual-role-device capabilities introduced with the USB 3.1 specification. Under the most recent specifications, USB supports most scenarios connecting systems directly with a Type-C cable. For the capability to work, however, connected systems must support role-switching. Dual-role capabilities requires there be two controllers within the system, as well as a role controller. While this can be expected in a mobile platform such as a tablet or a phone, desktop PCs and laptops often will not support dual roles.[88]

Power

USB supplies power at 5 V ± 5% to power USB downstream devices.

Low-power and high-power devices

Low-power devices may draw at most 1 unit load, and all devices must act as low-power devices when starting out as unconfigured. 1 unit load is 100 mA for USB devices up to USB 2.0, while USB 3.0 defines a unit load as 150 mA.

High-power devices (such as a typical 2.5-inch USB hard disk drive) draw at least 1 unit load and at most 5 unit loads (5x100mA = 500 mA) for devices up to USB 2.0 or 6 unit loads (6x150mA= 900 mA) for SuperSpeed (USB 3.0 and up) devices.

USB power standards
Specification Current Voltage Power (max.)
Low-power device 100 mA 5 V[a] 0.50 W
Low-power SuperSpeed (USB 3.0) device 150 mA 5 V[a] 0.75 W
High-power device 500 mA[b] 5 V 2.5 W
High-power SuperSpeed (USB 3.0) device 900 mA[c] 5 V 4.5 W
Multi-lane SuperSpeed (USB 3.2 Gen 2) device 1.5 A[d] 5 V 7.5 W
Battery Charging (BC) 1.1 1.5 A 5 V 7.5 W
Battery Charging (BC) 1.2 5 A 5 V 25 W
USB-C 1.5 A 5 V 7.5 W
3 A 5 V 15 W
Power Delivery 1.0 Micro-USB 3 A 20 V 60 W
Power Delivery 1.0 Type-A/B 5 A 20 V 100 W
Power Delivery 2.0/3.0 Type-C 5 A[e] 20 V 100 W
Power Delivery 3.1 Type-C 5 A[e] 48 V 240 W
  1. ^ a b The VBUS supply from a low-powered hub port may drop to 4.40 V.
  2. ^ Up to five unit loads; with non-SuperSpeed devices, one unit load is 100 mA.
  3. ^ Up to six unit loads; with SuperSpeed devices, one unit load is 150 mA.
  4. ^ Up to six unit loads; with multi-lane devices, one unit load is 250 mA.
  5. ^ a b > 3 A (60 W) operation requires an electronically marked cable rated at 5 A.

To recognize Battery Charging mode, a dedicated charging port places a resistance not exceeding 200 Ω across the D+ and D− terminals. Shorted or near-shorted data lanes with less than 200 Ω of resistance across the "D+" and "D-" terminals signify a dedicated charging port (DCP) with indefinite charging rates.[89][90]

In addition to standard USB, there is a proprietary high-powered system known as PoweredUSB, developed in the 1990s, and mainly used in point-of-sale terminals such as cash registers.

Signaling

USB signals are transmitted using differential signaling on a twisted-pair data cable with 90 Ω ± 15% characteristic impedance.[91]

  • Low-speed (LS) and Full-speed (FS) modes use a single data pair, labelled D+ and D−, in half-duplex. Transmitted signal levels are 0.0–0.3 V for logical low, and 2.8–3.6 V for logical high level. The signal lines are not terminated.
  • High-speed (HS) mode uses the same wire pair, but with different electrical conventions. Lower signal voltages of −10 to 10 mV for low and 360 to 440 mV for logical high level, and termination of 45 Ω to ground or 90 Ω differential to match the data cable impedance.
  • SuperSpeed (SS) adds two additional pairs of shielded twisted wire (and new, mostly compatible expanded connectors). These are dedicated to full-duplex SuperSpeed operation. The SuperSpeed link operates independently from USB 2.0 channel, and takes a precedence on connection. Link configuration is performed using LFPS (Low Frequency Periodic Signalling, approximately at 20 MHz frequency), and electrical features include voltage de-emphasis at transmitter side, and adaptive linear equalization on receiver side to combat electrical losses in transmission lines, and thus the link introduces the concept of link training.
  • SuperSpeed+ (SS+) uses increased data rate (Gen 2×1 mode) and/or the additional lane in the USB-C connector (Gen 1×2 and Gen 2×2 mode).

A USB connection is always between a host or hub at the A connector end, and a device or hub's "upstream" port at the other end.

Protocol layer

During USB communication, data is transmitted as packets. Initially, all packets are sent from the host via the root hub, and possibly more hubs, to devices. Some of those packets direct a device to send some packets in reply.

Transactions

The basic transactions of USB are:

  • OUT transaction
  • IN transaction
  • SETUP transaction
  • Control transfer exchange

Related standards

The Wireless USB logo

The USB Implementers Forum introduced the Media Agnostic USB v.1.0 wireless communication standard based on the USB protocol on July 29, 2015. Wireless USB is a cable-replacement technology, and uses ultra-wideband wireless technology for data rates of up to 480 Mbit/s.[92]

The USB-IF used WiGig Serial Extension v1.2 specification as its initial foundation for the MA-USB specification, and is compliant with SuperSpeed USB (3.0 and 3.1) and Hi-Speed USB (USB 2.0). Devices that uses MA-USB will be branded as 'Powered by MA-USB', provided the product qualifies its certification program.[93]

InterChip USB is a chip-to-chip variant that eliminates the conventional transceivers found in normal USB. The HSIC physical layer uses about 50% less power and 75% less board area compared to USB 2.0.[94]

Comparisons with other connection methods

IEEE 1394

At first, USB was considered a complement to IEEE 1394 (FireWire) technology, which was designed as a high-bandwidth serial bus that efficiently interconnects peripherals such as disk drives, audio interfaces, and video equipment. In the initial design, USB operated at a far lower data rate and used less sophisticated hardware. It was suitable for small peripherals such as keyboards and pointing devices.

The most significant technical differences between FireWire and USB include:

  • USB networks use a tiered-star topology, while IEEE 1394 networks use a tree topology.
  • USB 1.0, 1.1, and 2.0 use a "speak-when-spoken-to" protocol, meaning that each peripheral communicates with the host when the host specifically requests it to communicate. USB 3.0 allows for device-initiated communications towards the host. A FireWire device can communicate with any other node at any time, subject to network conditions.
  • A USB network relies on a single host at the top of the tree to control the network. All communications are between the host and one peripheral. In a FireWire network, any capable node can control the network.
  • USB runs with a 5 V power line, while FireWire supplies 12 V and theoretically can supply up to 30 V.
  • Standard USB hub ports can provide from the typical 500 mA/2.5 W of current, only 100 mA from non-hub ports. USB 3.0 and USB On-The-Go supply 1.8 A/9.0 W (for dedicated battery charging, 1.5 A/7.5 W full bandwidth or 900 mA/4.5 W high bandwidth), while FireWire can in theory supply up to 60 watts of power, although 10 to 20 watts is more typical.

These and other differences reflect the differing design goals of the two buses: USB was designed for simplicity and low cost, while FireWire was designed for high performance, particularly in time-sensitive applications such as audio and video. Although similar in theoretical maximum transfer rate, FireWire 400 is faster than USB 2.0 high-bandwidth in real-use,[95] especially in high-bandwidth use such as external hard drives.[96][97][98][99] The newer FireWire 800 standard is twice as fast as FireWire 400 and faster than USB 2.0 high-bandwidth both theoretically and practically.[100] However, FireWire's speed advantages rely on low-level techniques such as direct memory access (DMA), which in turn have created opportunities for security exploits such as the DMA attack.

The chipset and drivers used to implement USB and FireWire have a crucial impact on how much of the bandwidth prescribed by the specification is achieved in the real world, along with compatibility with peripherals.[101]

Ethernet

The IEEE 802.3af, 802.3at, and 802.3bt Power over Ethernet (PoE) standards specify more elaborate power negotiation schemes than powered USB. They operate at 48 V DC and can supply more power (up to 12.95 W for 802.3af, 25.5 W for 802.3at aka PoE+, 71 W for 802.3bt aka 4PPoE) over a cable up to 100 meters compared to USB 2.0, which provides 2.5 W with a maximum cable length of 5 meters. This has made PoE popular for VoIP telephones, security cameras, wireless access points, and other networked devices within buildings. However, USB is cheaper than PoE provided that the distance is short and power demand is low.

Ethernet standards require electrical isolation between the networked device (computer, phone, etc.) and the network cable up to 1500 V AC or 2250 V DC for 60 seconds.[102] USB has no such requirement as it was designed for peripherals closely associated with a host computer, and in fact it connects the peripheral and host grounds. This gives Ethernet a significant safety advantage over USB with peripherals such as cable and DSL modems connected to external wiring that can assume hazardous voltages under certain fault conditions.[103]

MIDI

The USB Device Class Definition for MIDI Devices transmits Music Instrument Digital Interface (MIDI) music data over USB.[104] The MIDI capability is extended to allow up to sixteen simultaneous virtual MIDI cables, each of which can carry the usual MIDI sixteen channels and clocks.

USB is competitive for low-cost and physically adjacent devices. However, Power over Ethernet and the MIDI plug standard have an advantage in high-end devices that may have long cables. USB can cause ground loop problems between equipment, because it connects ground references on both transceivers. By contrast, the MIDI plug standard and Ethernet have built-in isolation to 500V or more.

eSATA/eSATAp

The eSATA connector is a more robust SATA connector, intended for connection to external hard drives and SSDs. eSATA's transfer rate (up to 6 Gbit/s) is similar to that of USB 3.0 (up to 5 Gbit/s) and USB 3.1 (up to 10 Gbit/s). A device connected by eSATA appears as an ordinary SATA device, giving both full performance and full compatibility associated with internal drives.

eSATA does not supply power to external devices. This is an increasing disadvantage compared to USB. Even though USB 3.0's 4.5 W is sometimes insufficient to power external hard drives, technology is advancing and external drives gradually need less power, diminishing the eSATA advantage. eSATAp (power over eSATA; aka ESATA/USB) is a connector introduced in 2009 that supplies power to attached devices using a new, backward compatible, connector. On a notebook eSATAp usually supplies only 5 V to power a 2.5-inch HDD/SSD; on a desktop workstation it can additionally supply 12 V to power larger devices including 3.5-inch HDD/SSD and 5.25-inch optical drives.

eSATAp support can be added to a desktop machine in the form of a bracket connecting the motherboard SATA, power, and USB resources.

eSATA, like USB, supports hot plugging, although this might be limited by OS drivers and device firmware.

Thunderbolt

Thunderbolt combines PCI Express and Mini DisplayPort into a new serial data interface. Original Thunderbolt implementations have two channels, each with a transfer speed of 10 Gbit/s, resulting in an aggregate unidirectional bandwidth of 20 Gbit/s.[105]

Thunderbolt 2 uses link aggregation to combine the two 10 Gbit/s channels into one bidirectional 20 Gbit/s channel.[106]

Thunderbolt 3 uses the USB-C connector.[107][108][109] Thunderbolt 3 has two physical 20 Gbit/s bi-directional channels, aggregated to appear as a single logical 40 Gbit/s bi-directional channel. Thunderbolt 3 controllers can incorporate a USB 3.1 Gen 2 controller to provide compatibility with USB devices. They are also capable of providing DisplayPort alternate mode over the USB-C connector, making a Thunderbolt 3 port a superset of a USB 3.1 Gen 2 port with DisplayPort alternate mode.

DisplayPort Alt Mode 2.0: USB 4 supports DisplayPort 2.0 over its alternative mode. DisplayPort 2.0 can support 8K resolution at 60 Hz with HDR10 color.[110] DisplayPort 2.0 can use up to 80 Gbit/s, which is double the amount available to USB data, because it sends all the data in one direction (to the monitor) and can thus use all eight data lanes at once.[110]

After the specification was made royalty-free and custodianship of the Thunderbolt protocol was transferred from Intel to the USB Implementers Forum, Thunderbolt 3 has been effectively implemented in the USB4 specification—with compatibility with Thunderbolt 3 optional but encouraged for USB4 products.[citation needed]

Interoperability

Various protocol converters are available that convert USB data signals to and from other communications standards.

Security threats

  • BadUSB,[60] see also USB flash drive#BadUSB
  • Intel CPUs, from Skylake, allow to take control over them from USB 3.0.[111][112][113]
  • USB Killer
  • USB flash drives were dangerous for first versions of Windows XP because they were configured by default to execute program shown in Autorun.inf immediately after plugging flash drive in, malware could be automatically activated with usage of that.[citation needed]

See also

References

  1. ^ "82371FB (PIIX) and 82371SB (PIIX3) PCI ISA IDE Xcelerator" (PDF). Intel. May 1996. Archived from the original (PDF) on 13 March 2016. Retrieved 12 March 2016.
  2. ^ a b "USB 'A' Plug Form Factor Revision 1.0" (PDF). USB Implementers Forum. 23 March 2005. p. 1. Archived (PDF) from the original on 19 May 2017. Retrieved 4 June 2017. Body length is fully 12 mm in width by 4.5 mm in height with no deviations
  3. ^ "USB deserves more support". Business. Boston Globe Online. Simson. 31 December 1995. Archived from the original on 6 April 2012. Retrieved 12 December 2011.
  4. ^ Hachman, Mark (4 March 2019). "The new USB4 spec promises a lot: Thunderbolt 3 support, 40Gbps bandwidth, and less confusion". PCWorld. Retrieved 4 March 2019.
  5. ^ a b c d Jan Axelson, USB Complete: The Developer's Guide, Fifth Edition, Lakeview Research LLC, 2015, ISBN 1931448280, pages 1-7
  6. ^ "Definition of: how to install a PC peripheral". PC. Ziff Davis. Retrieved 17 February 2018.
  7. ^ Huang, Eric (3 May 2018). "To USB or Not to USB: USB Dual Role replaces USB On-The-Go". synopsys.com. Retrieved 21 July 2021.
  8. ^ "Icon design recommendation for Identifying USB 2.0 Ports on PCs, Hosts and Hubs" (PDF). USB..
  9. ^ Janssen, Cory. "What is a Universal Serial Bus (USB)?". Techopedia. Archived from the original on 3 January 2014. Retrieved 12 February 2014.
  10. ^ "Two decades of "plug and play": How USB became the most successful interface in the history of computing". Retrieved 14 June 2021.
  11. ^ "Intel Fellow: Ajay V. Bhatt". Intel Corporation. Archived from the original on 4 November 2009.
  12. ^ Rogoway, Mark (9 May 2009). "Intel ad campaign remakes researchers into rock stars". The Oregonian. Archived from the original on 26 August 2009. Retrieved 23 September 2009.
  13. ^ a b Pan, Hui; Polishuk, Paul (eds.). 1394 Monthly Newsletter. Information Gatekeepers. pp. 7–9. GGKEY:H5S2XNXNH99. Archived from the original on 12 November 2012. Retrieved 23 October 2012.
  14. ^ "System and method for a switched data bus termination - July 14, 1998". U.S. Patent Office. Retrieved 4 December 2020.
  15. ^ Johnson, Joel (29 May 2019). "The history of USB, the port that changed everything". Fast Company.
  16. ^ Seebach, Peter (26 April 2005). "Standards and specs: The ins and outs of USB". IBM. Archived from the original on 10 January 2010. Retrieved 8 September 2012.
  17. ^ "Windows 95 OSR 2.1". winworldpc.com. Retrieved 15 June 2021.
  18. ^ a b "Eight ways the iMac changed computing". Macworld. 15 August 2008. Archived from the original on 22 December 2011. Retrieved 5 September 2017.
  19. ^ "Compaq hopes to follow the iMac". Archived from the original on 22 October 2006.
  20. ^ a b "The PC Follows iMac's Lead". Business week. 1999. Archived from the original on 23 September 2015.
  21. ^ a b c d e f g Universal Serial Bus 3.0 Specification (ZIP). Hewlett-Packard Company Intel Corporation Microsoft Corporation NEC Corporation ST-Ericsson Texas Instruments. 6 June 2011. Archived from the original on 19 May 2014 – via www.usb.org.
    "Universal Serial Bus 3.0 Specification" (PDF). 12 November 2008. Retrieved 29 December 2012 – via www.gaw.ru.
  22. ^ a b "USB 3.0 SuperSpeed gone wild at CES 2010, trumps even your new SSD". 9 January 2010. Archived from the original on 28 June 2011. Retrieved 20 February 2011.
  23. ^ "USB 3.0 Finally Arrives". 11 January 2010. Archived from the original on 23 February 2011. Retrieved 20 February 2011.
  24. ^ "SuperSpeed USB 3.0: More Details Emerge". PC world. 6 January 2009. Archived from the original on 24 January 2009.
  25. ^ "IEC and USB-IF Expand Cooperation to Support Next-Generation High-Speed Data Delivery and Device Charging Applications" (PDF) (Press release). GENEVA, Switzerland and BEAVERTON, Ore., U.S. 8 December 2014. Archived (PDF) from the original on 29 December 2014.
  26. ^ "4.2.1". Universal Serial Bus Specification (PDF) (Technical report). 1996. p. 29. v1.0. Archived (PDF) from the original on 30 January 2018.
  27. ^ "High Speed USB Maximum Theoretical Throughput". Microchip Technology Incorporated. 23 March 2021. Archived from the original on 23 March 2021. Retrieved 23 March 2021.
  28. ^ "Full Speed USB Maximum Theoretical Throughput". Microchip Technology Incorporated. 23 March 2021. Archived from the original on 23 March 2021. Retrieved 23 March 2021.
  29. ^ "USB 2.0 Specification". USB Implementers Forum. Archived from the original on 3 December 2017. Retrieved 28 April 2019.
  30. ^ "Battery Charging v1.2 Spec and Adopters Agreement" (ZIP). USB Implementers Forum. 7 March 2012. Archived from the original on 6 October 2014. Retrieved 13 May 2021.
  31. ^ "USB 3.0 Specification Now Available" (PDF) (Press release). San Jose, Calif. 17 November 2008. Archived from the original (PDF) on 31 March 2010. Retrieved 22 June 2010 – via usb.org.
  32. ^ "USB 3.0 Technology" (PDF). HP. 2012. Archived from the original on 19 February 2015. Retrieved 2 January 2014.
  33. ^ a b c d "USB 3.1 Specification – Language Usage Guidelines from USB-IF" (PDF). Archived (PDF) from the original on 12 March 2016 – via www.usb.org.
  34. ^ Silvia (5 August 2015). "USB 3.1 Gen 1 & Gen 2 explained". www.msi.org.
  35. ^ Universal Serial Bus 3.1 Specification. Hewlett-Packard Company Intel Corporation Microsoft Corporation Renesas Corporation ST-Ericsson Texas Instruments. 26 July 2013. Archived from the original (ZIP) on 21 November 2014. Retrieved 19 November 2014 – via www.usb.org.
  36. ^ "The USB 3.2 Specification released on September 22, 2017 and ECNs". usb.org. 22 September 2017. Retrieved 4 September 2019.
  37. ^ "USB 3.0 Promoter Group Announces USB 3.2 Update" (PDF) (Press release). Beaverton, Oregon, US. 25 July 2017. Retrieved 27 July 2017 – via www.usb.org.
  38. ^ "USB 3.2 Specification Language Usage Guidelines from USB-IF" (PDF). usb.org. 26 February 2019. Retrieved 4 September 2019.
  39. ^ Ravencraft, Jeff (19 November 2019). "USB DevDays 2019 – Branding Session" (PDF) (Presentation). USB Implementers Forum. p. 16. Archived from the original (PDF) on 22 March 2020. Retrieved 22 March 2020. Lay summaryUSB-IF (2 July 2020).
  40. ^ a b "USB Promoter Group USB4 Specification". usb.org. 29 August 2019.
  41. ^ Bright, Peter (4 March 2019). "Thunderbolt 3 becomes USB4, as Intel's interconnect goes royalty-free". Ars Technica. Retrieved 4 March 2019.
  42. ^ Grunin, Lori (4 March 2019). "USB4 marries Thunderbolt 3 for faster speeds and smarter transfers". CNET. Retrieved 4 March 2019.
  43. ^ Brant, Tom (4 March 2019). "Thunderbolt 3 Merges With USB to Become USB4". PC Magazine. Retrieved 4 March 2019.
  44. ^ Peter Bright (26 July 2017). "USB 3.2 will make your cables twice as fast… once you've bought new devices". Ars Technica. Archived from the original on 27 July 2017. Retrieved 27 July 2017.
  45. ^ "Battery Charging v1.1 Spec and Adopters Agreement". USB.org.
  46. ^ "Battery Charging v1.2 Spec and Adopters Agreement". USB.org.
  47. ^ "USB Power Delivery". USB.org.
  48. ^ "USB Type-C Cable and Connector Specification Revision 2.1". USB.org.
  49. ^ "USB Power Delivery". USB.org.
  50. ^ "Universal Serial Bus Specification Revision 2.0". USB.org. 11 October 2011. pp. 13, 30, 256. Archived from the original (ZIP) on 28 May 2012. Retrieved 8 September 2012.
  51. ^ Dan Froelich (20 May 2009). "Isochronous Protocol" (PDF). USB.org. Archived from the original (PDF) on 17 August 2014. Retrieved 21 November 2014.
  52. ^ "USB Class Codes". 22 September 2018. Archived from the original on 22 September 2018 – via www.usb.org.
  53. ^ Use class information in the interface descriptors. This base class is defined to use in device descriptors to indicate that class information should be determined from the Interface Descriptors in the device.
  54. ^ "Universal Serial Bus Test and Measurement Class Specification (USBTMC) Revision 1.0" (PDF). USB Implementers Forum. 14 April 2003. Retrieved 10 May 2018 – via sdpha2.ucsd.edu.
  55. ^ a b "Universal Serial Bus Device Class Specification for Device Firmware Upgrade, Version 1.1" (PDF). USB Implementers Forum. 15 October 2004. pp. 8–9. Archived (PDF) from the original on 11 October 2014. Retrieved 8 September 2014.
  56. ^ "100 Portable Apps for your USB Stick (both for Mac and Win)". Archived from the original on 2 December 2008. Retrieved 30 October 2008.
  57. ^ "Skype VoIP USB Installation Guide". Archived from the original on 6 July 2014. Retrieved 30 October 2008.
  58. ^ "PS/2 to USB Keyboard and Mouse Adapter". StarTech.com. Archived from the original on 12 November 2014.
  59. ^ a b "Universal Serial Bus Device Class Specification for Device Firmware Upgrade, Version 1.0" (PDF). USB Implementers Forum. 13 May 1999. pp. 7–8. Archived from the original (PDF) on 24 August 2014. Retrieved 8 September 2014.
  60. ^ "rpms/dfu-util: USB Device Firmware Upgrade tool". fedoraproject.org. 14 May 2014. Retrieved 8 September 2014.
  61. ^ Karsten Nohl; Sascha Krißler; Jakob Lell (7 August 2014). "BadUSB – On accessories that turn evil" (PDF). srlabs.de. Security Research Labs. Archived from the original (PDF) on 8 August 2014. Retrieved 8 September 2014.
  62. ^ "USB-IF Announces USB Audio Device Class 3.0 Specification". Business Wire (Press release). Houston, Texas & Beaverton, Oregon. 27 September 2016. Retrieved 4 May 2018.
  63. ^ "USB Device Class Specifications". www.usb.org. Retrieved 4 May 2018.
  64. ^ a b c d e f Strong, Laurence (2015). "Why do you need USB Audio Class 2?" (PDF). XMOS. Archived from the original (PDF) on 24 November 2017. Retrieved 11 December 2020. In applications where streaming latency is important, UAC2 offers up to an 8x reduction over UAC1. ... Each clocking method has pros and cons and best-fit applications.
  65. ^ "USB Audio 2.0 Drivers". Microsoft Hardware Dev Center. Retrieved 4 May 2018. ADC-2 refers to the USB Device Class Definition for Audio Devices, Release 2.0.
  66. ^ a b Kars, Vincent (May 2011). "USB". The Well-Tempered Computer. Retrieved 7 May 2018. All operating systems (Win, OSX, and Linux) support USB Audio Class 1 natively. This means you don't need to install drivers, it is plug&play.
  67. ^ "Fundamentals of USB Audio" (PDF). www.xmos.com. XMOS Ltd. 2015. Retrieved 10 December 2020. Note that Full Speed USB has a much higher intrinsic latency of 2ms
  68. ^ a b "This Just In: Microsoft Launches Native Class 2 USB Audio Support. Wait, What?". Computer Audiophile. Retrieved 7 May 2018. Class 2 support enables much higher sample rates such as PCM 24 bit / 384 kHz and DSD (DoP) up through DSD256.
  69. ^ "New USB Audio Class for USB Type-C Digital Headsets". Synopsys.com. Retrieved 7 May 2018.
  70. ^ "Announcing Windows 10 Insider Preview Build 14931 for PC". Windows Experience Blog. 21 September 2016. Retrieved 7 May 2018. We now have native support for USB Audio 2.0 devices with an inbox class driver! This is an early version of the driver that does not have all features enabled
  71. ^ Plummer, Gregg (20 September 2017). "Ampliozone: USB Audio Class 2.0 Support in Windows 10, FINALLY!!!!". Ampliozone. Retrieved 7 May 2018.
  72. ^ a b "USB Digital Audio". Android Open Source Project. Retrieved 7 May 2018. Synchronous sub-mode is not commonly used with audio because both host and peripheral are at the mercy of the USB clock.
  73. ^ "32-bit Atmel Microcontroller Application Note" (PDF). Atmel Corporation. 2011. Archived (PDF) from the original on 6 May 2016. Retrieved 13 April 2016.
  74. ^ "PCM2906C datasheet" (PDF). Texas Instruments. November 2011. The PCM2906C employs SpAct™ architecture, TI's unique system that recovers the audio clock from USB packet data.
  75. ^ Castor-Perry, Kendall (October 2010). "Designing Modern USB Audio Systems". Cypress Semiconductor.
  76. ^ a b Castor-Perry, Kendall (2011). "Programmable Clock Generation and Synchronization for USB Audio Systems". Cypress Semiconductor. Early USB replay interfaces used synchronous mode but acquired a reputation for poor quality of the recovered clock (and resultant poor replay quality). This was primarily due to deficiencies of clocking implementation rather than inherent shortcomings of the approach.
  77. ^ Kondoh, Hitoshi (20 February 2002). "The D/A diaries: A personal memoir of engineering heartache and triumph" (PDF). The fact that there is no clock line within the USB cable leads to a thinner cable, which is an advantage. But, no matter how good the crystal oscillators are at the send and receive ends, there will always be some difference between the two...
  78. ^ "USB 2.0 Documents". www.usb.org. Retrieved 7 May 2018.
  79. ^ "Our Guide to USB Audio - Why Should I Use it?". Cambridge Audio. Retrieved 7 May 2018. Synchronous USB DAC is the lowest quality of the three ... Adaptive ... means that there is no continuous, accurate master clock in the DAC, which causes jitter in the audio stream. ... Asynchronous – this is the most complex to implement but it is a huge improvement on the other types.
  80. ^ Kars, Vincent (July 2012). "USB versus USB". The Well-Tempered Computer. Retrieved 7 May 2018. Synchronous is not used in a quality DAC as it is very jittery. ... asynchronous is the better of these modes.
  81. ^ "Low-Jitter USB: Dan Lavry, Michael Goodman, Adaptive, Asynchronous". Headphone Reviews and Discussion - Head-Fi.org. Retrieved 7 May 2018. Some manufacturers may lead you to believe that Asynchronous USB transfers are superior to Adaptive USB transfers and that therefore you must believe in the asynchronous solution. This no more true than saying that you "must" hold the fork in your left hand. In fact, if you know what you are doing, you will feed yourself with either hand. The issue is really about good engineering practices.
  82. ^ "USB 2.0 Specification Engineering Change Notice (ECN) #1: Mini-B connector" (PDF). 20 October 2000. Archived (PDF) from the original on 12 April 2015. Retrieved 29 December 2014 – via www.usb.org.
  83. ^ "USB Cable Length Limitations" (PDF). CablesPlusUSA.com. 3 November 2010. Archived from the original (PDF) on 11 October 2014. Retrieved 2 February 2014.
  84. ^ "What is the Maximum Length of a USB Cable?". Techwalla.com. Archived from the original on 1 December 2017. Retrieved 18 November 2017.
  85. ^ a b "Cables and Long-Haul Solutions". USB 2.0 Frequently Asked Questions. USB Implementers Forum. Archived from the original on 18 January 2011. Retrieved 28 April 2019.
  86. ^ Axelson, Jan. "USB 3.0 Developers FAQ". Archived from the original on 20 December 2016. Retrieved 20 October 2016.
  87. ^ "USB 3.1 - Type-C Host to Host". superuser.com. Retrieved 21 July 2021.
  88. ^ "Parameter Values". Battery Charging Specification, Revision 1.2. USB Implementers Forum. 7 December 2010. p. 45. Archived from the original on 28 March 2016. Retrieved 29 March 2016.
  89. ^ "OVERVIEW OF USB BATTERY CHARGING REVISION 1.2 AND THE IMPORTANT ROLE OF ADAPTER EMULATORS" (PDF). maxim integrated. 2014. p. 3.
  90. ^ "USB in a NutShell – Chapter 2: Hardware". Beyond Logic.org. Archived from the original on 20 August 2007. Retrieved 25 August 2007.
  91. ^ "Media Agnostic USB v1.0a Spec and Adopters Agreement". usb.org. Retrieved 21 July 2021.
  92. ^ Shaikh, Roshan Ashraf (3 November 2020). "USB-IF releases final specification of Media Agnostic USB". tweaktown.com. Retrieved 21 July 2021.
  93. ^ Shuler, Kurt (31 March 2011). "Interchip Connectivity: HSIC, UniPro, HSI, C2C, LLI... oh my!". Arteris IP. Archived from the original on 19 June 2011. Retrieved 24 June 2011.
  94. ^ "FireWire vs. USB 2.0" (PDF). QImaging. Archived (PDF) from the original on 11 October 2010. Retrieved 20 July 2010.
  95. ^ "FireWire vs. USB 2.0 – Bandwidth Tests". Archived from the original on 12 August 2007. Retrieved 25 August 2007.
  96. ^ "USB 2.0 vs FireWire". Pricenfees. Archived from the original on 16 October 2016. Retrieved 25 August 2007.
  97. ^ Metz, Cade (25 February 2003). "The Great Interface-Off: FireWire Vs. USB 2.0". PC Magazine. Archived from the original on 30 September 2007. Retrieved 25 August 2007.
  98. ^ Heron, Robert. "USB 2.0 Versus FireWire". TechTV. Archived from the original on 29 September 2007. Retrieved 25 August 2007.
  99. ^ "FireWire vs. USB 2.0". USB Ware. Archived from the original on 16 March 2007. Retrieved 19 March 2007.
  100. ^ Key, Gary (15 November 2005). "Firewire and USB Performance". Archived from the original on 23 April 2008. Retrieved 1 February 2008.
  101. ^ "802.3, Section 14.3.1.1" (PDF). IEEE. Archived (PDF) from the original on 6 December 2010.
  102. ^ "Powerbook Explodes After Comcast Plugs in Wrong Cable". Consumerist. 8 March 2010. Archived from the original on 25 June 2010. Retrieved 22 June 2010.
  103. ^ "Universal Serial Bus Device Class Definition for MIDI Devices" (PDF). usb.org. 1 November 1999. Retrieved 21 July 2021.
  104. ^ "How Thunderbolt Technology Works: Thunderbolt Technology Community". ThunderboltTechnology.net. Archived from the original on 10 February 2014. Retrieved 22 January 2014.
  105. ^ Galbraith, Jim (2 January 2014). "What you need to know about Thunderbolt 2". Macworld. IDG Communications, Inc. Retrieved 18 June 2021.
  106. ^ "One port to rule them all: Thunderbolt 3 and USB Type-C join forces". Archived from the original on 2 June 2015. Retrieved 2 June 2015.
  107. ^ "Thunderbolt 3 is twice as fast and uses reversible USB-C". Archived from the original on 3 June 2015. Retrieved 2 June 2015.
  108. ^ Sebastian Anthony (2 June 2015). "Thunderbolt 3 embraces USB Type-C connector, doubles bandwidth to 40 Gbps". Ars Technica. Archived from the original on 9 June 2015. Retrieved 2 June 2015.
  109. ^ a b Porter, Jon (30 April 2020). "New DisplayPort spec enables 16K video over USB-C". The Verge. Vox Media, LLC. Retrieved 18 June 2021.
  110. ^ "Where there's a JTAG, there's a way: obtaining full system access via USB". Positive Technologies. 20 October 2017. Retrieved 21 July 2021.
  111. ^ Tapping into the core (33c3) on YouTube
  112. ^ "Отладочный механизм в процессорах Intel позволяет захватывать их через USB-порт" [Debug mechanism in Intel processors allows capturing them via USB port]. Positive Technologies (in Russian). 29 December 2017. Retrieved 21 July 2021.

Further reading

External links

General overview

Technical documents