Come le porte USB funzionano

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Cavi USB consentono di collegare accessori al computer.
Qualsiasi computer che si acquista oggi è dotato di uno o più connettori Universal Serial Bus . Questi connettori USB consentono di collegare il mouse, stampanti e altri accessori al computer rapidamente e facilmente. Il sistema operativo supporta USB pure, così l'installazione di driver di periferica è semplice e veloce, troppo. Rispetto ad altri modi di collegare i dispositivi al computer (tra cui porte parallele, porte seriali e carte speciali che si installa all'interno del case del computer), i dispositivi USB sono incredibilmente semplici.
In questo articolo, esamineremo porte USB da un utente e un punto di vista tecnico. Imparerai perchè il sistema USB è così flessibile e come esso è in grado di sostenere tanti dispositivi così facilmente..--è davvero un incredibile sistema.
Chiunque sia stato intorno computer per un po ' conosce il problema che l'Universal Serial Bus sta cercando di risolvere..--in passato, dispositivi di connessione per computer sono stato un vero rompicapo.
  • Stampanti collegate alle porte di stampante parallela, e la maggior parte dei computer è venuto solo con uno. Cose come supporti di memorizzazione esterni, che hanno bisogno di una connessione ad alta velocità al computer, sarebbe utilizzare la porta parallela, spesso con successo limitato e non molto velocità.
  • Modem utilizzato la porta seriale, ma così ha fatto alcune stampanti e una varietà di cose strane come assistenti digitali personali (PDA) e fotocamere digitali. Maggior parte dei computer aveva al massimo due porte seriali, ed erano molto lente nella maggior parte dei casi.
  • Dispositivi necessari collegamenti più veloci è venuto con le proprie carte, che ha dovuto montare in uno slot per schede all'interno del case del computer. Purtroppo, il numero di slot è limitato e alcune delle carte sono difficili da installare.
L'obiettivo del USB è alla fine tutti questi mal di testa. Universal Serial Bus fornisce un modo unico, standardizzato, facile da usare per collegare fino a 127 periferiche ad un computer.
Quasi ogni periferica fatta ora arriva in versione USB. Un elenco di dispositivi USB che si possono acquistare oggi comprende:
  • Stampanti
  • Scanner
  • Topi
  • Joystick
  • Gioghi di volo
  • Fotocamere digitali
  • Webcam
  • Dispositivi di acquisizione dati scientifici
  • Modem
  • Altoparlanti
  • Telefoni
  • Dei telefoni
  • Dispositivi di memorizzazione
  • Connessioni di rete
Nella sezione successiva, guarderemo il USB cavi e connettori che permettono al computer di comunicare con questi dispositivi.
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La presa rettangolare è una tipica presa USB.

Connettori e cavi USB

Collega un dispositivo USB a un computer è semplice..--trovate il connettore USB sul retro della vostra macchina e collegare il connettore USB.
Se è un nuovo dispositivo, il sistema operativo rileva automaticamente esso e chiede il disco driver. Se il dispositivo è già stato installato, il computer si attiva e inizia a parlare di esso. Dispositivi USB possono essere collegati e scollegati in qualsiasi momento.
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Un tipico connettore USB, chiamato "A" una connessione
Molti dispositivi USB vengono con il proprio cavo incorporato, e il cavo ha una "A" connessione su di esso. Se così non fosse, allora il dispositivo ha una presa su di esso che accetta un connettore USB "B".
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Una tipica connessione "B"
Lo standard USB utilizza connettori "A" e "B" per evitare confusione:
  • "A"testa connettori"a monte"verso il computer.
  • "B"connettori"a valle"la testa e la connessione a dispositivi individuali.
Utilizzando diversi connettori sul lato a monte e a valle, è impossibile mai confondersi..--se si collega il connettore "B" di qualsiasi cavo USB in un dispositivo, sai che funzionerà. Analogamente, si può collegare qualsiasi "Un" connettore "A" qualsiasi presa e sapere che funzionerà.
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Hub USB

La maggior parte dei computer che si acquista oggi sono dotate di almeno uno o due prese USB. Ma con tanti dispositivi USB sul mercato, facilmente esaurisci prese molto rapidamente. Ad esempio, si potrebbe avere una tastiera, mouse, stampante, microfono e webcam tutto in esecuzione su tecnologia USB, quindi la domanda è ovvia, "Come collegare tutti i dispositivi?"
La facile soluzione al problema è acquistare un hub USB poco costoso. Lo standard USB supporta fino a 127 periferiche e hub USB sono una parte dello standard.
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Un tipico hub di quattro porte USB accetta 4 connessioni di "A".
Un hub ha tipicamente quattro nuovi porti, ma può avere molte di più. Puoi collegare l'hub al computer e quindi collegare i dispositivi (o altri hub) nel mozzo. Concatenando mozzi, possono costruire decine di porte USB disponibili su un singolo computer.
Mozzi possono essere alimentati o spenta. Come vedrete nella pagina successiva, lo standard USB permette di dispositivi a trarre il loro potere dalla loro connessione USB. Un dispositivo ad alta potenza come una stampante o scanner avrà un proprio alimentatore, ma dispositivi di bassa potenza come topi e fotocamere digitali ottenere il loro potere dal bus per semplificarle. La potenza (fino a 500 milliampere a 5 volt per USB 2.0) e 900 milliampere per USB 3.0 proviene dal computer. Se hai un sacco di dispositivi autoalimentati (come stampanti e scanner), poi il mozzo non ha bisogno di essere alimentato - nessuno dei dispositivi di collegamento all'hub necessita di alimentazione aggiuntiva, quindi il computer può gestirlo. Se hai un sacco di dispositivi non alimentati come topi e telecamere, probabilmente è necessario un hub alimentato. L'hub ha il proprio trasformatore e fornisce alimentazione al bus affinché i dispositivi non sovraccaricare l'alimentazione del computer.

Il processo USB

Quando l'host si accende, esegue una query di tutti i dispositivi connessi al bus e assegna a ciascuno un indirizzo. Questo processo è chiamato enumerazione - dispositivi enumerati anche quando questi si collegano al bus. L'host trova anche da ogni dispositivo che tipo di dati trasferirlo desideri eseguire:
  • Interrupt - un dispositivo come un mouse o una tastiera, che sarà l'invio di dati molto poco, scegliere la modalità di interrupt.
  • Bulk - una periferica come una stampante, che riceve i dati in un pacchetto grande, utilizza la modalità di trasferimento di massa. Un blocco di dati viene inviato alla stampante (in blocchi di 64 byte) e verificato per assicurarsi che sia corretto.
  • Isocrono - un flusso dispositivo (altoparlanti) utilizza la modalità isocrona. Flussi di dati tra il dispositivo e l'host in tempo reale e non c' non è nessuna correzione di errore.
L'host può anche inviare comandi o parametri di query con i pacchetti di controllo.
Dispositivi vengono enumerati, l'host è tenere traccia della larghezza di banda totale che tutte le isocrone e richiedono dispositivi di interruzione. Si può consumare fino al 90 per cento di 480 Mbps di larghezza di banda disponibile (USB 3.0 aumenta quella velocità a 4,8 Gigabit al secondo). Dopo il 90 per cento è utilizzato, l'host nega l'accesso a qualsiasi altro isocrono o interrompe dispositivi. Controllo pacchetti e pacchetti per i trasferimenti di massa utilizzano qualsiasi banda lasciato (almeno il 10 per cento).
Universal Serial Bus divide la banda disponibile in fotogrammi e l'host controlla i fotogrammi. Fotogrammi contengono 1.500 byte e un nuovo telaio inizia ogni millisecondo. Durante un frame, isocrono e dispositivi di interruzione avere uno slot così essi sei garantiti la larghezza di banda di cui hanno bisogno. Trasferimenti di massa e controllo utilizzano qualunque spazio è lasciato. I collegamenti tecnici alla fine dell'articolo contengono un sacco di dettaglio, se volete saperne di più.
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All'interno di un cavo USB: ci sono due fili per alimentazione - + 5 volt (rosso) e terra (marrone) - e un doppino (giallo e blu) dei fili trasportare i dati. Il cavo è schermato anche.

Caratteristiche USB

Universal Serial Bus ha le seguenti caratteristiche:
  • Il computer funge da host.
  • Fino a 127 dispositivi possono connettersi all'host, direttamente o tramite un hub USB.
  • Singoli cavi USB possono eseguire fino a 5 metri; con mozzi, i dispositivi possono essere fino a 30 metri (vale la pena di sei cavi) dall'host.
  • Con USB 2.0, l'autobus ha un data rate massimo di 480 megabit al secondo (10 volte la velocità della USB 1.0).
  • Un cavo USB 2.0 ha due fili per alimentazione (+ 5 volt e terra) e una coppia intrecciata di fili trasportare i dati. Lo standard USB 3.0 aggiunge quattro ulteriori cavi per trasmissione dati. Mentre USB 2.0 può solo inviare dati in una sola direzione alla volta (a valle o a monte), USB 3.0 in grado di trasmettere dati in entrambe le direzioni contemporaneamente.
  • I fili di alimentazione, il computer può fornire fino a 500 milliampere di alimentazione a 5 volt. Un cavo USB 3.0 può fornire fino a 900 milliampere del potere.
  • Dispositivi di bassa potenza (come topi) possono trarre il loro potere direttamente dal bus. Dispositivi ad alta potenza (ad esempio stampanti) hanno i propri alimentatori e disegnare la minima potenza dal bus. Mozzi possono avere i propri alimentatori per fornire alimentazione ai dispositivi collegati all'hub.
  • I dispositivi USB sono hot-swap, significato si può inserire in bus e scollegarli in qualsiasi momento. Un cavo USB 3.0 è compatibile con porte USB 2.0- - non otterrete la stessa velocità di trasferimento dati come con una porta USB 3.0, ma dati e alimentazione trasferirà ancora attraverso il cavo.
  • Molti dispositivi USB possono essere messo a dormire dal computer host quando il computer entra in modalità di risparmio energetico.
I dispositivi collegati a una porta USB si basano sul cavo per trasportare dati e alimentazione.

USB 2.0 e 3.0

Lo standard USB versione 2.0 è stato rilasciato nell'aprile 2000 e serve come un aggiornamento per USB 1.1.
USB 2.0 (USB ad alta velocità) fornisce la larghezza di banda aggiuntiva per le applicazioni multimediali e di archiviazione e ha una velocità di trasmissione dati 40 volte più veloce di USB 1.1. Per consentire una transizione agevole sia per i consumatori e produttori, USB 2.0 ha pieno avanti e indietro compatibilità con dispositivi USB originale e funziona con cavi e connettori realizzati per USB originale, troppo.
Supporta tre modalità di velocità (1,5, 12, 480 megabit al secondo), USB 2.0 supporta dispositivi di basso-larghezza di banda come tastiere e mouse, come pure quelli di alto-larghezza di banda come webcam ad alta risoluzione, scanner, stampanti e sistemi di storage ad alta capacità. La distribuzione delle USB 2.0 ha permesso i leader del settore PC a proseguire con lo sviluppo di periferiche per PC a PC ad alte prestazioni esistenti di complemento. Oltre a migliorare la funzionalità e incoraggiando l'innovazione, USB 2.0 aumenta la produttività delle applicazioni utente e consente all'utente di eseguire contemporaneamente più applicazioni PC o diverse periferiche ad alte prestazioni contemporaneamente.
Lo standard USB 3.0 (SuperSpeed USB) è diventato ufficiale il 17 novembre 2008 [fonte: tutto USB]. USB 3.0 offre velocità 10 volte più veloce di USB 2.0 a 4,8 Gigabit al secondo. È pensato per applicazioni quali trasferire le riprese video ad alta definizione o di backup di un intero disco rigido su un disco esterno. Come si sviluppa la capacità del disco rigido, la necessità di un dati ad alta velocità di trasferimento metodo anche aumenti.
Adozione di standard USB 3.0 è stato lento. Produttori di chip devono progettare hardware della scheda madre che supporta USB 3.0. Proprietari di computer hanno l'opzione per l'acquisto di carte che si possono installare nei propri computer per dare supporto USB 3.0. Ma il supporto hardware è solo una parte del problema..--avete anche bisogno di supporto dal sistema operativo. Anche se Microsoft ha annunciato che Windows 7 avrebbe finalmente supporta lo standard USB 3.0, l'azienda spedito il suo sistema operativo senza supporto USB 3.0. Recenti distribuzioni del sistema operativo Linux supportano USB 3.0.
Non si potrebbe pensare a cavi di trasferimento dati per creare polemiche. Ma alcuni giornalisti, come scrittore di ZDNet Adrian Kingsley-Hughes, suggerisce che uno dei motivi per adozione di USB 3.0 è stato lento perché Intel ha ritardato la produzione su schede madri con supporto USB 3.0 volutamente per dare uno dei suoi prodotti un inizio capo [fonte: Kingsley-Hughes]. Tale prodotto è Light Peak, un trasferimento di dati trasferimento tecnologico che ha un'iniziali dati superiori velocità di 10 Gigabit per secondo con una velocità teorica futuro raggiungendo 100 Gigabit al secondo. Dato che Intel è dei maggiori produttori di chip, solo pochi computer con schede madri fatte da altre società attualmente supporta USB 3.0.
Rappresentanti di Intel negano tali rivendicazioni. Dirigenti di società hanno detto che la tecnologia Light Peak non è intenzione di sostituire le porte USB e che sia Light Peak e USB 3.0 lavoreranno insieme. Nel frattempo, si possono trovare computer e accessori che incorporano USB 3.0 sul mercato oggi.
Pubblicato per scopi didattici
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