25 عامًا من الاتصال بـ USB (بعد ثلاث محاولات)

تم إصدار الإصدار 1.0 من معيار الناقل التسلسلي العالمي (USB) في يناير 1996. بعد 25 عامًا وثلاث محاولات بعد ذلك ، انتقلنا من سرعات USB 1.0 التي تبلغ 12 ميجابت / ثانية إلى سرعات USB4 البالغة 40 جيجابت / ثانية. إليك كيف غزا USB العالم.

المشكلة: المصارعة مع الموانئ و IRQs

في أوائل التسعينيات ، كان توصيل الأجهزة الطرفية بأجهزة الكمبيوتر عبارة عن فوضى. لاستخدام إعداد أي جهاز كمبيوتر ، كان عليك استخدام مجموعة من الأنواع المختلفة من المنافذ والموصلات غير المتوافقة. الأكثر شيوعًا ، تلك التي تضمنت منفذ لوحة مفاتيح ، ومنفذ تسلسلي RS-232 9 أو 25 سنًا ، ومنفذ متوازي 25 سنًا. بالإضافة إلى ذلك ، استخدمت أجهزة التحكم في ألعاب الكمبيوتر معيارها المكون من 15 سنًا ، وغالبًا ما يتم توصيل الفئران بمنافذ تسلسلية أو بطاقات خاصة.

في الوقت نفسه ، بدأت الشركات المصنعة للأجهزة الطرفية في الارتطام بحدود معدل البيانات في المنافذ الحالية المستخدمة للأجهزة الطرفية على أجهزة الكمبيوتر. كان الطلب على تطبيقات الهاتف والفيديو والصوت يتزايد. تقليديا ، تجاوز البائعون هذه القيود عن طريق إدخال منافذ الملكية الخاصة بهم والتي يمكن تثبيتها كبطاقات إضافية ، لكن ذلك أضاف التكلفة ومشكلات التوافق المتزايدة بين الأجهزة.

وأخيرًا ، كانت إضافة جهاز طرفي جديد على جهاز الكمبيوتر بمثابة صداع. غالبًا ما كان يعني تكوين التفاصيل الفنية مثل إعدادات IRQ وقنوات DMA وعناوين الإدخال / الإخراج بحيث لا تتعارض مع الأجهزة الأخرى المثبتة على النظام. (لم يعد على مستخدمي الكمبيوتر العاديين التفكير في هذه الأمور بعد الآن). كان لابد من وجود طريقة أسهل.

الحل: USB

ستأتي الإغاثة قريبًا في شكل منفذ واحد يمكن أن يوحد الصناعة: الناقل التسلسلي العالمي. نشأ USB كمشروع مشترك عام 1994 بين ثماني شركات رفيعة المستوى: Intel و Microsoft و IBM و Compaq و Digital Equipment Corporation و NEC و Northern Telecom. بعد التطوير للعام ونصف التالي ، نشرت المجموعة مواصفات USB 1.0 في 15 يناير 1996.

ما توصلوا إليه كان ناقلًا طرفيًا للكمبيوتر التسلسلي يستخدم موصلات بسيطة ذات 4 سنون متينة وغير مكلفة. يسمح USB باتصالات تصل إلى 12 ميجابت في الثانية (كافية لتطبيقات الشبكة في ذلك الوقت) ويمكن أن يخدم ما يصل إلى 127 جهازًا على ناقل واحد إذا تم ربطه معًا باستخدام المحاور.

والأفضل من ذلك كله ، أن USB كان عبارة عن توصيل وتشغيل كامل ، مما يعني أن الأجهزة تهيئ نفسها تلقائيًا (أو تبحث عن برامج تشغيل مناسبة) عند توصيلها. لا مزيد من المصارعة مع IRQs. وعلى عكس المعايير السابقة ، يدعم USB التبديل السريع ، مما يعني أنه يمكنك توصيل وفصل الأجهزة الطرفية أثناء استمرار تشغيل الكمبيوتر: لا حاجة إلى إعادة التشغيل عند تبديل شيء بسيط مثل الماوس.

في ذلك الوقت ، كانت الصناعة تتطلع أيضًا إلى معايير منافسة مثل Firewire (IEEE 1394) و Apple GeoPort و ACCESS.bus و SCSI. لكن بساطة ومرونة USB انتصروا - خاصة عندما أثبت البائعون أن بإمكانهم إنشاء شرائح USB منخفضة التكلفة نسبيًا للمحاور والأجهزة الطرفية.

يظهر USB في البرية

اعتمدت صناعة الكمبيوتر الشخصي USB ببطء في البداية ، مع حدوث تحسينات تدريجية في المعيار على مدى عدة سنوات قبل أن يترسخ اعتمادها على نطاق واسع. دعمت Microsoft لأول مرة USB في Windows 95 OSR 2.1 في أغسطس 1997 (و Win NT في ذلك الوقت أيضًا).

وفقًا لـ ComputerWorld ، كان سطح المكتب Unisys Aquanta DX ، الذي تم الإعلان عنه في 13 مايو 1996 ، أول جهاز كمبيوتر تم الإعلان عنه بمنافذ USB مدمجة ، على الرغم من أن البائعين الآخرين مثل IBM قد تفوقوا عليهم في السوق. تقول التقارير في مجلة Byte Magazine أن شرائح USB لم تكن متوفرة على نطاق واسع حتى منتصف عام 1996. ومع ذلك ، وبحلول نهاية عام 1996 ، أعلن ما يقرب من اثني عشر بائعي أجهزة الكمبيوتر عن أجهزة كمبيوتر تتضمن منافذ USB - وعادةً ما يكون هناك منفذين لكل جهاز.

حتى مع بعض الدعم المبكر لـ USB من الشركات المصنعة لأجهزة الكمبيوتر ، كانت الأجهزة الطرفية لـ USB التي يمكنها استخدام المنافذ في الواقع قليلة ومتباعدة حتى عام 1998 تقريبًا. حتى ذلك الوقت ، لا يزال كل جهاز كمبيوتر تقريبًا يشحن بمنافذ قديمة ، لذلك استمر المصنعون في تطوير وبيع الأجهزة التي استخدموها.

أدى حدث واحد إلى تغيير مدى توفر أجهزة USB الطرفية بشكل كبير. في أغسطس 1998 ، أصدرت شركة Apple جهاز iMac ، وهو جهاز أنيق متعدد الإمكانات تخلص من جميع منافذ USB القديمة. لأول مرة منذ أكثر من عقد من الزمان ، أنشأت Apple جهازًا بدون SCSI أو ADB أو المنافذ التسلسلية ، واضطر مصنعو أجهزة Mac إلى الانتقال إلى USB بطريقة كبيرة.

على الرغم من أن شركة Apple لا يمكنها أن تدعي الفضل الوحيد في تعميم USB (هناك نقاش صحي حول ذلك على StackExchange) ، فإن التركيز الشديد في الصحافة على اعتماد iMac على USB جلب المنفذ إلى الوعي الشعبي بطريقة كبيرة لأول مرة.

قريباً ، كانت أجهزة Mac USB الطرفية متاحة أيضًا لأجهزة الكمبيوتر المزودة بـ USB ، ومع الدعم الصحي لـ USB في نظام التشغيل Windows 98 ، والشرائح منخفضة التكلفة ، والمراجعات لمعيار USB ، بدأ سوق أجهزة الكمبيوتر في اعتماد USB بحماس حول بداية العام. 2000s. في النهاية ، بدأت الهواتف المحمولة في دعم اتصالات USB أيضًا ، ولم تتباطأ شعبية USB منذ ذلك الحين.

USB عبر السنين

منذ عام 1996 ، توسعت قدرات USB بشكل كبير ، بما في ذلك دعم أنواع الموصلات الأحدث والأصغر والسرعات الأسرع بكثير. طوال الوقت ، تم الحفاظ على المعيار بواسطة منتدى USB Implementers (USB-IF). فيما يلي بعض النقاط البارزة.

• USB 1.0 (1996): التقديم الرسمي لمعيار USB مع موصلات النوع A و Type B. السرعة العالية 12 ميجابت / ثانية ، السرعة المنخفضة 1.5 ميجابت / ثانية.
• USB 1.1 (1998): تم إصلاح هذا الإصدار من الأخطاء في معيار 1.0 ، بما في ذلك المشكلات المتعلقة بمحاور USB ، وأصبح أول معيار USB يتم اعتماده على نطاق واسع. كما قدمت موصلات USB Mini Type A و B.
• USB 2.0 (2001): قدم هذا وضعًا جديدًا عالي السرعة 480 ميجابت / ثانية مع الاحتفاظ بالتوافق مع الإصدارات السابقة مع أجهزة USB 1.1. قدمت مراجعة عام 2007 موصلات USB Micro لأول مرة.
• USB 3.0 (2011): قدم معيار 3.0 معدل بيانات 5 جيجابت / ثانية جديد يسمى SuperSpeed. كما قدمت موصلات جديدة من النوع A و Type B و Micro مع المزيد من المسامير لدعم معدل البيانات الأعلى.
• USB 3.1 (2014): أدى هذا إلى زيادة معدل بيانات USB إلى 10 جيجابت / ثانية. في هذا الوقت تقريبًا ، قدم USB-IF أيضًا موصل USB-C المتماثل ، والذي يمكن توصيله بأي من الاتجاهين ولا يزال يعمل. (لا داعي لقلب جهاز USB ثلاث مرات تقريبًا للعثور على المحاذاة الصحيحة!)
• USB 3.2 (2017): مع هذه المراجعة ، صعد USB إلى 20 جيجابت / ثانية وأوقف الموصلات من النوع B و Micro لصالح النوع C.
• USB 4.0 (2019): هذا المعيار متوافق مع Thunderbolt 3 ويدعم ما يصل إلى 40 جيجابت / ثانية. تم إهمال جميع الموصلات بخلاف USB-C.

المستقبل هو USB

اعتبارًا من عام 2021 ، لا يزال USB قويًا ومدعومًا على نطاق واسع لدرجة أن موصلات USB أصبحت مقابس طاقة فعلية لشحن الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية ووحدات التحكم في ألعاب الفيديو ولعب الأطفال التي تعمل بالبطارية ولأغراض جديدة مثل تدفئة أكواب القهوة وسطح المكتب الصغير مكنسة كهربائية.

USB لم يتوقف عن التحسن. يُظهر USB4 أن الصناعة جادة في الحفاظ على المستوى التنافسي القياسي حيث تزداد سرعة أجهزة الكمبيوتر وتزداد البيانات التي نتبادلها بين الأجهزة بشكل أكبر.

حتى أنها تشق طريقها - فقد تخلصت أجهزة iPad Pro من Apple من منافذ Lightning الخاصة بها من أجل USB-C ، على الرغم من أن Lightning لا يزال مستمرًا على iPhone والعديد من أجهزة Apple الأخرى.

عيد ميلاد سعيد ، USB!

ذات صلة: USB4: ما هو المختلف ولماذا هو مهم