25 anni di connessioni USB (dopo tre tentativi)

La versione 1.0 dello standard USB (Universal Serial Bus) è stata rilasciata nel gennaio 1996. 25 anni e tre tentativi dopo, siamo passati dalle velocità di 12 Mbit/s di USB 1.0 a quelle di 40 Gbit/s di USB4. Ecco come USB ha conquistato il mondo.

Il problema: lottare con i porti e gli IRQ

All'inizio degli anni '90, collegare le periferiche ai PC era un pasticcio. Per utilizzare la configurazione di qualsiasi PC, dovevi utilizzare una manciata di diversi tipi di porte e connettori incompatibili. Più comunemente, quelli includevano una porta della tastiera, una porta seriale RS-232 a 9 o 25 pin e una porta parallela a 25 pin. Inoltre, i controller di gioco per PC utilizzavano il proprio standard a 15 pin e i mouse spesso venivano collegati a porte seriali o schede proprietarie.

Allo stesso tempo, i produttori di periferiche hanno iniziato a imbattersi nei limiti di velocità dei dati nelle porte esistenti utilizzate per le periferiche sui PC. La domanda di applicazioni di telefonia, video e audio era in crescita. Tradizionalmente, i fornitori avevano aggirato queste limitazioni introducendo le proprie porte proprietarie che potevano essere installate come schede aggiuntive, ma che aggiungevano costi e aumentavano i problemi di compatibilità tra le macchine.

E infine, aggiungere una nuova periferica su un PC è stato un mal di testa. Spesso significava configurare dettagli tecnici come impostazioni IRQ, canali DMA e indirizzi I/O in modo che non entrassero in conflitto con altri dispositivi installati nel sistema. (Gli utenti medi di computer non devono più pensarci.) Ci doveva essere un modo più semplice.

La soluzione: USB

Il sollievo sarebbe presto arrivato sotto forma di un'unica porta che potrebbe unificare il settore: l'Universal Serial Bus. USB è nato come progetto congiunto nel 1994 tra otto aziende di alto profilo: Intel, Microsoft, IBM, Compaq, Digital Equipment Corporation, NEC e Northern Telecom. Dopo lo sviluppo per l'anno e mezzo successivo, il 15 gennaio 1996 il gruppo ha pubblicato la specifica USB 1.0.

Quello che hanno inventato è stato un bus periferico per computer seriale che utilizzava semplici connettori a 4 pin che erano robusti ed economici. USB consentiva connessioni fino a 12 megabit al secondo (sufficienti per le applicazioni di rete all'epoca) e poteva servire fino a 127 dispositivi su un singolo bus se collegati insieme tramite hub.

Soprattutto, l'USB era completamente plug-and-play, il che significava che i dispositivi si configuravano automaticamente (o cercavano i driver appropriati) quando li si collegava. Niente più problemi con gli IRQ. E a differenza degli standard precedenti, l'USB supportava la sostituzione a caldo, il che significava che era possibile collegare e scollegare le periferiche mentre il computer era ancora in funzione: non c'era bisogno di riavviare quando si cambiava qualcosa di semplice come il mouse.

A quel tempo, il settore stava anche osservando standard concorrenti come Firewire (IEEE 1394), Apple GeoPort, ACCESS.bus e SCSI. Ma la semplicità e la flessibilità dell'USB hanno avuto la meglio, soprattutto quando i fornitori hanno dimostrato di poter creare chipset USB relativamente a basso costo per hub e periferiche.

USB appare in natura

L'industria dei PC ha inizialmente adottato l'USB lentamente, con miglioramenti incrementali dello standard che si sono verificati nel corso di diversi anni prima che prendesse piede un'adozione diffusa. Microsoft ha supportato per la prima volta USB in Windows 95 OSR 2.1 nell'agosto 1997 (e anche Win NT in quel periodo).

Secondo ComputerWorld, il desktop Unisys Aquanta DX, annunciato il 13 maggio 1996, è stato il primo PC annunciato con porte USB integrate, sebbene altri fornitori come IBM potrebbero averli battuti sul mercato. I rapporti di Byte Magazine affermano che i chipset USB non erano disponibili su larga scala fino alla metà della fine del 1996. Tuttavia, alla fine del 1996, quasi una dozzina di produttori di PC avevano annunciato PC che includevano porte USB, di solito due porte per macchina.

Anche con un supporto iniziale per USB da parte dei produttori di PC, le periferiche USB che potevano effettivamente utilizzare le porte erano poche e lontane tra loro fino al 1998 circa. Fino a quel momento, quasi tutti i PC erano ancora forniti con porte legacy, quindi i produttori hanno continuato a sviluppare e vendere dispositivi che li ha usati.

Un evento ha cambiato radicalmente la disponibilità delle periferiche USB. Nell'agosto 1998, Apple ha rilasciato l'iMac, un'elegante macchina all-in-one che ha abbandonato tutte le sue porte legacy per USB. Per la prima volta in oltre un decennio, Apple ha creato una macchina senza SCSI, ADB o porte seriali e i produttori di periferiche Mac sono stati costretti a passare all'USB in modo significativo.

Sebbene Apple non possa rivendicare il merito esclusivo di aver reso popolare l'USB (c'è un sano dibattito su StackExchange), la forte attenzione della stampa sulla dipendenza dell'iMac dall'USB ha portato per la prima volta la porta nella coscienza popolare in grande stile.

Ben presto, quelle periferiche USB per Mac furono disponibili anche per PC con USB e, con un valido supporto per USB in Windows 98, chipset a basso costo e revisioni dello standard USB, il mercato dei PC iniziò ad adottare l'USB con gusto intorno alla svolta del anni 2000. Alla fine, i telefoni cellulari hanno iniziato a supportare anche le connessioni USB e da allora la popolarità dell'USB non è rallentata.

USB nel corso degli anni

Dal 1996, le capacità USB sono aumentate notevolmente, incluso il supporto per tipi di connettori più nuovi e più piccoli e velocità molto più elevate. In tutto, lo standard è stato mantenuto dall'USB Implementers Forum (USB-IF). Ecco alcuni punti salienti.

• USB 1.0 (1996): l'introduzione formale dello standard USB con connettori di tipo A e di tipo B. L'alta velocità è di 12 megabit/secondo, la bassa velocità è di 1,5 megabit/secondo.
• USB 1.1 (1998): questa versione ha corretto i bug nello standard 1.0, inclusi i problemi con gli hub USB, ed è diventato il primo standard USB ampiamente adottato. Ha anche introdotto connettori USB Mini di tipo A e B.
• USB 2.0 (2001): ha introdotto una nuova modalità a 480 megabit/secondo a velocità più elevata pur mantenendo la compatibilità con le versioni precedenti con i dispositivi USB 1.1. Una revisione del 2007 ha introdotto per la prima volta i connettori USB Micro.
• USB 3.0 (2011): lo standard 3.0 ha introdotto una nuova velocità dati di 5 gigabit/secondo chiamata SuperSpeed. Ha anche introdotto nuovi connettori di Tipo A, Tipo B e Micro con più pin per supportare la maggiore velocità di trasmissione dati.
• USB 3.1 (2014): questo ha aumentato la velocità dati USB a 10 gigabit/secondo. In questo periodo, USB-IF ha anche introdotto il connettore USB-C simmetrico, che può essere collegato in entrambi i modi e funziona ancora. (Non dovrai più girare il tuo dispositivo USB tre volte per trovare l'allineamento corretto!)
• USB 3.2 (2017): con questa revisione, l'USB è salita a 20 gigabit/secondo e ha deprecato i connettori di tipo B e micro a favore di quelli di tipo C.
• USB 4.0 (2019): questo standard è compatibile con Thunderbolt 3 e supporta connessioni fino a 40 gigabit/secondo. Tutti i connettori diversi da USB-C sono stati obsoleti.

Il futuro è USB

A partire dal 2021, l'USB è ancora forte, supportata così ampiamente che i connettori USB sono diventati di fatto prese di alimentazione per caricare smartphone, tablet, controller per videogiochi, giocattoli per bambini alimentati a batteria e per articoli di novità come scaldatazze da caffè e desktop minuscolo aspirapolvere.

USB non ha smesso di migliorare. USB4 mostra che il settore è seriamente intenzionato a mantenere lo standard competitivo man mano che i computer diventano più veloci e i dati che mescoliamo tra i dispositivi crescono sempre più grandi.

Sta anche facendo breccia: i tablet iPad Pro di Apple hanno scaricato le loro porte Lightning proprietarie per USB-C, sebbene Lightning resista ancora su iPhone e molti altri dispositivi Apple.

Buon compleanno USB!

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