USB (Universal Serial Bus)

Návrh tohoto rozhraní pochází od firem Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC a Northern Telecom.

Hlavní cíle

Universal
- možnost nahradit další specifická zařízení, kterými jsou osobní počítače vybaveny (specifická rozhraní pro klávesnici, specifické rozhraní pro monitor, rozhraní pro myš apod.)
- specifická rozhraní periferií (např. scannerů), které často vyžadují instalaci své vlastní rozšiřující karty do osobního počítače
  (periferie vystačí s jediným rozhraním, ke kterému budou připojovány)
Sérivý přenos
- asynchronní režim - jako dnešní standardní seriové porty
- synchronní režim - s možností plně duplexní komunikace
Uživatelsky nenáročný přístup (blbovzdornost)
- možnost připojování, odpojování za chodu, bez nutnosti nastavování (automatické rozpoznání)
Menším perifériím odpadne i vlastní napájení
- rozhraní USB je schopné poskytnout těmto periferiím napájení až do celkového součtu 0,5 ampéru

Označení USB 1.1

USB 1.1

rychlost 12Mb/s
stačí pro klávesnice, joysticky, myši apod.
na hranici použitelnosti pro vypalovačky nebo digitální foťáky

USB 2.0

Označení USB 2.0

nástupce rozhraní USB1.1.
přidává potřebnou rychlost (teoretická rychlost 480Mb/s)
zachovává plnou zpětnou kompatibilitu se staršími rozhraními
nejmodernější sériové rozhraní příští generace pro připojení periferií k osobním počítačům
oproti jiným moderním sériovým rozhraním jako je FireWire (IEEE 1394) je USB primárně pro připojení periferie k počítači
nehodí se pro sestavování skutečných sítí peer to peer, zatímco pomocí FireWire kabelu lze relativně bez problémů zasíťovat dvě PC s použitím HUBu i více
v současné době mají všechny moderní desky toto rozhrání na sobě ve formě přidaného čipu nebo jako součást chipsetu

Označení USB High-Speed

USB High-Speed je jiné jméno pro USB 2.0
cíl
- zachovat maximální zdání pokračování starého standartu při zvýšení rychlosti
- zavést pojmy pro starší standart USB 1.1 jako jednoduchý USB Full Speed a vysokorychlostní USB 2.0 jako USB Hi-Speed
důsledek
- pojem USB Hi-Speed se zavedl stejně jako USB 2.0 a v konečném efektu mate uživatele více než označení USB 2.0

Rychlost USB 2.0

Teoretický strop hrubé přesnosti je 480Mbit/s, oproti USB 1.1 40x rychlejší.

V prvních návrzích standartu mělo USB 2.0 fungovat pouze s přenosovou rychlostí 240 Mbit/s, ale díky konkurenci, která působila na firmu Intel, se standart zpozdil, ale za to byl o 80 Mbit/s rychlejší než v té době běžná varianta FireWire IEEE1394 s rychlostí 400 MBit/s.

Od doby přijetí na podzim 1999, než se USB 2.0 stačilo rozšířit, rychlost FireWire stoupla na 800/1600 Mbit/s.

V nejnovějších verzích a i srovnání FireWire a USB 2.0 však nedává jednoznačné výsledky. Problémem je, jak se kterému rozhraní podaří přeložit hrubý výkon do skutešného průtoku dat. Limitujícím faktorem je zde spíše kvalita řadičů sběrnice než maximální kapacita definovaná ve standartu.

Přínos USB 2.0 pro uživatele

Především maximální i faktický průtok.
USB 1.1 s rychlostí 12MBit/s se podaří zahltit poměrně rychle i běžným periferiím, USB 2.0 nabízí podstatně větší šířku pásma a tím umožňuje nasazení daleko většího druhu periferií, které lze snadno a poměrně rychle připojit k běžnému PC.
Díky šířce sběrnice se více náročných periferií neblokují navzájem.

Rozdíly mezi USB1.1 a USB 2.0

USB2.0 poskytuje veškeré služby USB1.1 a současně má možnost poskytovat vysokorychlostní mód (480Mbit/s)
USB 2.0 používá klasické kabely USB 1.1 pro připojení vysokorychlostních zařízení
(ne vždy to však musí být zcela spolehlivé a vyplatí se důvěřovat kabelům certifikovaným pro USB 2.0)
při připojení vysokorychlostního zařízení s rozhraním USB 2.0 a nízkorychlostního hubu či počítačového adaptéru USB 1.1 pracuje zařízení USB 2.0 v pomalém módu 1.1 na 12Mbit/s

USB konektory

Kabely a konektory

Sběrnice USB používá dva odlišné typy konektorů, typ A a typ B. Systém je koncipován tak, že není možná žádná záměna.
Rozložení vývodů je vždy stejné:
1) + 5V
2) Data +
3) Data -
4) GND

Osobní počítače dnes bývají standartně vybavený dvěma konektory typu A.
Zde je možno přímo připojit:

menší pomalá zařízení, jako je např. myš
(používají tenký a pevně připevněný kabel s konektorem typu A)
v ostatních případech obsahuje zařízení samotné konektor USB typu B
(propojení je pak provedeno kabelem typu A-B)

USB konektory

Takové kabely jsou k dispozici jen hotové se zalitými konektory. Jednotlivé konektory USB se neprodávají. Délka, průřez kabelu, stínění atd. jsou přesně předepsány.
Je také rozdíl mezi rychlým a pomalým přenosem. Systém předepsaných kabelů spolehlivě zabraňuje, aby byl pomalý kabel použit pro rychlé spojení.

všechny propojovací kabely (s konektory na obou koncích) jsou rychlé kabely
pomalé kabely existují jen pevně zabudované

Pro případ nutného kabelového propojení existují prodlužovací kabely typu A-A.
Pro USB 1.1 jsou definovány dvě verze fyzické vrstvy. Pro USB 2.0 byla doplňena nejrychlejší vrstva High Speed.

Typy přenosu

izochronní přenos dat - probíhá v reálném čase
asynchronní přenos dat - má pevnou strukturu (inicializace připojeného zařízení, větší objem dat, přerušení)

USB využívá polling (zařízení jsou vyzývána k vysílání)

začátek přenosu - počítač vyšle Token packet (typ dat, směr přenosu, adresa USB zařízení, číslo koncové jednotky)
vysílací zařízení pošle data
příjímací strana pošle Handshake packet (potvrzení přenosu)

Využití USB

zatím se USB 2.0 příliš neprosadilo u interních součástí PC
podobně u audiovizuálních zařízení (zde má velkou podporu FireWire rozhraní)
naopak u klasických periferií stolního PC se používá jako plnohodnotná náhrada interních vysokorychlostních sběrnic PCI
(nejvíce u notebooků, kde nahrazuje možnost obtížné rozšiřitelnosti)