Portul USB

USB

USB a fost inventat si standardizat de către un grup de producători de calculatoare si echipamente periferice in 1995. Idea era sa se aducă întreaga gama de porturi seriale si de magistrale seriale la nivelul tehnologiei secolului 21. USB 2.0 a apărut in 2000 si revizuieşte anumite caracteristici ale standardului pentru a mari viteza de transmisie a datelor si a-l adapta la cerinţele sistemelor multimedia moderne.

Este adevărat ca la momentul apariţiei USB-ului existau mai multe standarde de comunicare intre computerul gazda si echipamentele periferice, dar ţinta era crearea unei tehnologii care sa combine activitatile magistalelor de viteza redusa si de viteza mare. Tehnologia permite accesul la ambele viteze, o tehnologie care asigura protocol sigur, solid, configurarea automata a dispozitivelor si o magistrala seriala care este mult simplificat si uşor de conectat. Toate aceste cerinţe au fost îndeplinite de către USB.

USB a devenit foarte popular in ceea ce priveşte extinderea către PC-uri. Este important sa amintim ca USB nu este un port serial, ci o magistrala seriala, un lucru care permite unui singur port pe computer sa fie o legătura pentru o multitudine de mecanisme si dispozitive (pana la 127 de dispozitive in sistemul USB).Putem lega uşor un dispozitiv de altul si sa folosim un singur port ca un punct de legătura pentru multe dispozitive prin simpla folosire a unui hub. Toate acestea ne permit sa privim sistemul USB ca pe o mica reţea de dispozitive.

Capacitatea ”plug-and-play” a USB-ului este unul din marile avantaje fata de alte magistrale seriale. Aceasta capacitate permite detectarea automata a unui nou dispozitiv care este introdus in sistem, o configurare automata a sa de către gazda si o detectare automata a decuplării de la sistem. Cuplarea si decuplarea uşoara a dispozitivelor la si din sistem permit mobilitatea pe magistrala si asigurarea sistemului la noile dispozitive fara a fi nevoie sa repornim întregul sistem de fiecare data când un nou dispozitiv este detectat.

O alta caracteristica importanta a USB-ului este flexibilitatea la viteze medii si mari. Aceste aspect se refera la posibilitatea USB-ului de a suporta simultan dispozitive de viteza medie (care lucrează in 1.5 Mbps) si dispozitive de viteza mare(12 Mbps si 400Mbps).

Capacitatea dispozitivelor USB de funcţiona in paralel isi gaseste utilizarea in susţinerea atât a metodelor de alocare de banda isocronă si asincronă. Isocron înseamnă dependent de timp (data este transferata intre anumite constrângeri temporale – spre deosebire de transmisiile sincrone in care constrângerile de timp sunt mult mai stricte), adică lăţimea necesară de bandă este garantată, oricând o cere dispozitivul fiind disponibila. Pe de altă parte, asincron înseamnă ca nu exista nici o garanţie a momentului transmisiei - datele vor fi transmise in momentul in care este posibil sa fie transmise. Dispozitivele multimedia video si audio care folosesc transferul in flux de date, vor folosi metoda isocronă in timp ce generează transfer de tip ‘bulk’(la grămadă), aşa cum e cazul imprimantelor si scanerelor.

USB este o magistrala sigură: in orice nivel al protocolului exista un mecanism de detectare si corecţie a erorilor ceea ce permite o rată scăzută a acestora. USB permite depistarea dispozitivelor defecte si realizează mecanismul de control al fluxului chiar prin modul in care este construit protocolul.

SISTEM TIPIC USB

Alte tehnologii au început sa apară pe piaţa, de exemplu Wireless USB, care promit performante foarte bune, insa ele sunt doar la nivel de standard, implementările urmând sa apară in viitorul apropiat. USB este cea mai folosita interfaţa din istoria calculatoarelor, având in momentul de fata o baza instalata de zeci de milioane de calculatoare si se bucura de un sprijin puternic din partea diferitelor segmente ale pieţei. Wireless USB se bazează pe succesul USB-ului prin fir si se focalizează asupra transmisiilor de mare viteza pe distante scurte, oferind viteza de pana la 480Mbps. In acest sens este considerat un viitor înlocuitor al tehnologiei Bluetooth.

UN SISTEM TIPIC USB CONSTA IN :

O gazda (host) - nu exista decât o singura gazda in sistemul USB, care este responsabila cu întregul protocol complex (astfel se simplifica proiectarea perifericelor USB). Gazda controlează accesul la mediul de transmisie - nimeni nu poate accesa magistrala de date daca nu a primit aprobarea de la host.

Hub-ul, are rol asemănător ‘hub’-urilor folosite in reţelele de calculatoare. Hub-ul asigura un punct de interconectare care permite mai multor dispozitive sa fie conectate la un singur port USB. Topologia logica a USB-ului are o structura stelara iar toate dispozitivele sunt conectate (logic) direct la gazdă. Concatenarea de ‘hub’-uri este transparentă pentru dispozitiv (numărul de ‘hub’-uri prin care trebuie sa treacă datele). ’Hub’-ul este conectat intre gazda si dispozitivul USB (datele ‘curg’ in jos de la gazda la dispozitiv). Responsabilitatea principala a ‘hub’-urilor este aceea de a detecta conectarea sau o deconectarea dispozitivelor, având grija de managementul energiei pentru dispozitivele care sunt alimentate de la magistrala (obţin energie de la bus) si răspund la erorile magistralei pe care le si corectează. Un alt rol important al ‘hub’-ului este acela de a coordona atât dispozitivele de viteza mica sau la viteza maxima. Când un dispozitiv este conectat la sistem, ‘hub’-ul determină viteza la care operează acesta si pe toata durata comunicării prin magistrala previne trecerea de la viteza mare la viteza mica si vice-versa.