25 лет подключения через USB (после трех попыток)

Версия 1.0 стандарта универсальной последовательной шины (USB) была выпущена в январе 1996 года. Спустя 25 лет и три попытки мы перешли от скорости USB 1.0 12 Мбит/с к скорости USB4 40 Гбит/с. Вот как USB завоевал мир.

Проблема: борьба с портами и IRQ

В начале 1990-х подключение периферийных устройств к ПК было затруднительным. Чтобы настроить любой компьютер, вам пришлось использовать несколько различных типов несовместимых портов и разъемов. Чаще всего это порт клавиатуры, 9- или 25-контактный последовательный порт RS-232 и 25-контактный параллельный порт. Кроме того, в игровых контроллерах для ПК использовался собственный 15-контактный стандарт, а мыши часто подключались к последовательным портам или проприетарным картам.

В то же время производители периферийных устройств начали натыкаться на ограничения скорости передачи данных в существующих портах, используемых для периферийных устройств на ПК. Растет спрос на приложения для телефонии, видео и аудио. Традиционно поставщики обходили эти ограничения, вводя свои собственные проприетарные порты, которые можно было устанавливать в качестве дополнительных карт, но это увеличивало стоимость и увеличивало проблемы совместимости между машинами.

И, наконец, добавление нового периферийного устройства на ПК было головной болью. Часто это означало настройку технических деталей, таких как параметры IRQ, каналы DMA и адреса ввода-вывода, чтобы они не конфликтовали с другими устройствами, установленными в системе. (Обычным пользователям компьютеров больше не нужно об этом думать.) Должен был быть более простой способ.

Решение: USB

Облегчение вскоре пришло в виде единого порта, который мог бы объединить отрасль: универсальная последовательная шина. USB возник как совместный проект 1994 года восьми известных фирм: Intel, Microsoft, IBM, Compaq, Digital Equipment Corporation, NEC и Northern Telecom. После разработки в течение следующих полутора лет группа опубликовала спецификацию USB 1.0 15 января 1996 года.

Они придумали последовательную компьютерную периферийную шину, в которой использовались простые 4-контактные разъемы, которые были прочными и недорогими. USB допускал соединения 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.

Лучше всего то, что USB был полностью plug-and-play, что означало, что устройства автоматически настраивались (или искали подходящие драйверы), когда вы их подключали. Больше не нужно возиться с IRQ. И, в отличие от более ранних стандартов, USB поддерживал горячую замену, что означало, что вы могли подключать и отключать периферийные устройства во время работы компьютера: нет необходимости в перезагрузке при переключении чего-то такого простого, как мышь.

В то время отрасль также присматривалась к конкурирующим стандартам, таким как Firewire (IEEE 1394), Apple GeoPort, ACCESS.bus и SCSI. Но простота и гибкость USB победили, особенно когда поставщики продемонстрировали, что они могут создавать относительно недорогие наборы микросхем USB для концентраторов и периферийных устройств.

USB появляется в дикой природе

Индустрия ПК поначалу внедряла USB медленно, с постепенными улучшениями стандарта, которые происходили в течение нескольких лет, прежде чем он получил широкое распространение. Microsoft впервые поддержала USB в Windows 95 OSR 2.1 в августе 1997 года (и примерно в то же время в Win NT).

Согласно ComputerWorld, настольный компьютер Unisys Aquanta DX, анонсированный 13 мая 1996 года, был первым ПК со встроенными портами USB, хотя другие поставщики, такие как IBM, возможно, опередили их на рынке. В сообщениях журнала Byte Magazine говорится, что наборы микросхем USB не были доступны до середины-конца 1996 года. Тем не менее, к концу 1996 года почти дюжина поставщиков ПК анонсировала ПК с портами USB — обычно по два порта на машину.

Даже с некоторой ранней поддержкой USB производителями ПК, периферийные устройства USB, которые действительно могли использовать порты, были немногочисленны и редки примерно до 1998 года. До этого времени почти каждый ПК все еще поставлялся с устаревшими портами, поэтому производители продолжали разрабатывать и продавать устройства, которые использовал их.

Одно событие резко изменило доступность периферийных устройств USB. В августе 1998 года Apple выпустила iMac, элегантную машину «все в одном», в которой 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 (об этом ведутся здоровые дебаты на StackExchange), сильное внимание прессы к зависимости iMac от USB впервые привлекло внимание общественности к порту.

Вскоре эти USB-периферийные устройства для Mac стали доступны и для ПК с USB, а благодаря здоровой поддержке USB в Windows 98, более дешевым чипсетам и изменениям стандарта USB рынок ПК начал с удовольствием внедрять USB на рубеже 2000-е годы. Со временем сотовые телефоны также начали поддерживать USB-соединения, и с тех пор популярность USB не снижается.

USB через годы

С 1996 года возможности USB значительно расширились, включая поддержку новых типов разъемов меньшего размера и гораздо более высоких скоростей. На протяжении всего времени стандарт поддерживался Форумом разработчиков USB (USB-IF). Вот некоторые основные моменты.

• 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 г.): в этом выпуске исправлены ошибки стандарта 1.0, в том числе проблемы с USB-концентраторами, и он стал первым широко принятым стандартом USB. Он также представил разъемы USB Mini Type A и B.
• USB 2.0 (2001 г.): введен новый высокоскоростной режим 480 мегабит в секунду при сохранении обратной совместимости с устройствами USB 1.1. В версии 2007 года впервые были представлены разъемы USB Micro.
• USB 3.0 (2011 г.): стандарт 3.0 представил новую скорость передачи данных 5 гигабит в секунду 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 подключить любым способом и он все еще будет работать. (Больше не нужно трижды переворачивать USB-устройство, чтобы найти правильное выравнивание!)
• USB 3.2 (2017 г.): в этой версии скорость USB увеличилась до 20 гигабит в секунду, а разъемы типа B и Micro отказались от разъемов типа B в пользу типа C.
• USB 4.0 (2019 г.): 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

По состоянию на 2021 год USB по-прежнему набирает силу и поддерживается настолько широко, что USB-разъемы стали де-факто разъемами питания для зарядки смартфонов, планшетов, игровых контроллеров, детских игрушек с батарейным питанием, а также для новинок, таких как подогреватели кофейных кружек и крошечные настольные компьютеры. пылесосы.

USB не перестает совершенствоваться. USB4 показывает, что отрасль серьезно относится к поддержанию конкурентоспособности стандарта, поскольку компьютеры становятся быстрее, а данные, которые мы перемещаем между устройствами, становятся все больше.

Он даже набирает обороты — планшеты Apple iPad Pro отказались от своих проприетарных портов Lightning в пользу USB-C, хотя Lightning все еще используется на iPhone и многих других устройствах Apple.

С Днем Рождения, ЮСБ!

СВЯЗАННЫЕ: USB4: что отличается и почему это важно