История эволюции протокола USB: технические детали от USB 1.0 до USB 4.0

В последние годы USB (Universal Serial Bus) широко используется в персональных компьютерах, мобильных устройствах, фотооборудовании, цифровых телевизорах (приставках) и игровых консолях в качестве универсального интерфейса для передачи данных и питания. С момента своего первого запуска в 1994 году USB претерпел несколько технологических инноваций, от первоначального USB 1.0 до текущего USB4.0, и каждое поколение изменений принесло более высокие скорости передачи и больше функций. В этой статье подробно рассматривается эволюция протокола USB от 1.0 до новейшего USB4.0, а также важные технические детали, включая физические интерфейсы, стандарты передачи и технологию Thunderbolt.
1. Основные понятия
USB (Universal Serial Bus) — это стандарт последовательной шины, используемый для подключения компьютеров и периферийных устройств. Он не только поддерживает передачу данных, но и обеспечивает питание. Оригинальный USB 1.0 был совместно выпущен компаниями Intel и Microsoft в 1994 году со скоростью передачи данных 1,5 Мбит/с. За последующие 30 лет USB развивался через несколько версий. Текущий USB4.0 увеличил скорость до 40 Гбит/с и значительно расширил свои функции.
 

1. Тип USB-интерфейса: Физические типы USB-интерфейсов включают Type A, Type B и Type C. Type C стал текущим основным выбором, поскольку он поддерживает обратимое подключение, высокую пропускную способность передачи данных и множество функций.

2. Версия USB: Основное различие между различными версиями протоколов USB заключается в скорости передачи и поддержке функций. Скорости USB1.0, USB2.0, USB3.0 и других версий постепенно увеличивались, и добавлялись более сложные функции.
2. USB-интерфейс
2.1 Тип интерфейса
USB-интерфейсы в основном делятся на три типа: Type A, Type B и Type C. Каждый тип имеет различные формы, такие как стандартный, мини и микро. Среди них новейший интерфейс Type C стал основным, поскольку он поддерживает прямое и обратное подключение, высокую скорость передачи и богатые функции. Мобильный телефон LeTV является одним из первых устройств, использующих интерфейс Type C.
 

2.2 Применение интерфейса
Различные типы USB-интерфейсов по-разному используются в устройствах. Интерфейсы Type A обычно встречаются в ПК и некоторых периферийных устройствах, интерфейсы Type B в основном используются в принтерах и других периферийных устройствах, а интерфейсы Type C постепенно становятся популярными в различных мобильных устройствах и высокопроизводительных периферийных устройствах благодаря своим богатым функциям.

III. Стандарты передачи USB
3.1 Скорость передачи
Скорость передачи USB развивалась от 1,5 Мбит/с в USB1.0 до 40 Гбит/с в USB4.0.
 

* USB 1.0: 1,5 Мбит/с

* USB 2.0: 480 Мбит/с

* USB 3.0: 5 Гбит/с

* USB 3.1: 10 Гбит/с

* USB 3.2: 20 Гбит/с

* USB4.0: 40 Гбит/с

Стоит отметить, что начиная с USB3.0, правила именования, установленные USB-IF, стали более сложными. Например, USB 3.2 Gen2x2 означает 20 Гбит/с, USB 3.2 Gen1 означает 5 Гбит/с и т. д. В новейшей версии USB4.0 была представлена поддержка технологии Thunderbolt, что сделало ее более функциональной.
3.2 Технология Thunderbolt
Технология Thunderbolt была разработана компанией Intel и интегрирована в новейший USB4.0. Эта технология поддерживает одно соединение для передачи данных, видеосигналов и зарядки ноутбуков. Максимальная скорость передачи Thunderbolt 3 может достигать 40 Гбит/с, включая 22 Гбит/с скорости передачи данных и 18 Гбит/с пропускной способности дисплея. На основе технологии Thunderbolt 3 USB4.0 обеспечивает более гибкую и эффективную передачу.