Kosár

A kosár jelenleg üres

Bejelentkezés &
Regisztráció

Jelenleg nincs belépve.

Válassza ki az oldal nyelvét

TERMÉKEINK

iPon FÓRUM

iPon Cikkek

USB 3.1 és USB-C: öntsünk tiszta vizet a pohárba!

  • Dátum | 2016.12.02 08:01
  • Szerző | J.o.k.e.r
  • Csoport | EGYÉB

Egy kis USB történelem

Az USB (Universal Serial Bus) szabvány ma már a 3.1-es kiadásnál tart, az elmúlt két évtized során pedig megkerülhetetlen szereplőjévé vált a PC- és mobilpiacnak. Legyen szó külső eszközök csatlakoztatásáról és üzemeltetéséről, vagy éppen mobileszközök akkumulátorának töltéséről, az USB kézenfekvő választás – olyannyira, hogy jelenleg nincs is igazán más alternatíva. Az USB rengeteg csatlakozótípus és protokoll helyét vette át: helyettesíti a soros portot, a párhuzamos portot, a játékvezérlőket kiszolgáló game portot, de a PS/2-es csatlakozót is süllyesztőbe küldte, sőt, a 3.1 Type-C portnak köszönhetően a Mac noteszgépek ikonikus mágneses akkumulátortöltő-csatlakozóját, a MagSafe-et is kiváltotta (még ha ennek nem is minden Maces örül).


Hogyan és mikor is kezdődött az USB szabvány pályafutása? Az alábbiakban sorra vesszük a legfontosabb mérföldköveket, csak röviden, a lényegre törekedve.

A kezdetek – A megoldás egy kihívásra

Az Universal Serial Bus kifejlesztését az indokolta, hogy szükség volt egy olyan, könnyen kezelhető, sokoldalú kommunikációs protokollra, amely nem csak adatátvitelre, hanem akár a külső eszköz tápellátására is képes. A 90-es évek vége felé az átlagos asztali számítógépek jellemzően hat-hét bővítőhelyet kínáltak: volt rajtuk néhány PCI és néhány ISA slot, ráadásul egy PCI és egy ISA slot rendszerint osztozott az erőforrásokon, így egyidejűleg csak egyiküket lehetett használni, ami tovább csökkentette a lehetőségek számát. A gyártók akkoriban úgy gondolták, ennél kevesebb bővítőhely is elég lehet egy átlagfelhasználónak, így elkezdtek terjedni a kevesebb bővítőhellyel ellátott alaplapok, amelyek már sokszor fejtörést okoztak. Mivel akkoriban nem volt még processzorba integrált északi és déli híd, de még csak alaplapra integrált audió és hálózati vezérlők sem, így mindent bővítőkártyán keresztül kellett megoldani. Hamar elfogyott hát a rendelkezésre álló keret, így ha például egy újabb nyomtatót kellett volna beüzemelni, vagy valami egyéb bővítőkártya számára kellett helyet találni, akkor bajban volt a delikvens. Legrosszabb esetben szedegethette ki a "kevésbé fontos" kártyákat.


SuperSocket 7-es alaplap AGP slottal és két USB porttal

Mivel manapság már teljesen automatikus, ezért talán sokan nem emlékeznek rá, de az IRQ (megszakítás kérés) ütközéssel kapcsolatos problémák is mindennaposak voltak, ami sok fejfájást okozott és a rendszer bővítgetését is nehezítette, hiszen bizonyos bővítőkártyákat csak bizonyos IRQ értékekre lehetett konfigurálni, ezek pedig foglaltak lehettek egy másik bővítőkártya miatt. Az IRQ konfigurálás és a DIP kapcsolók használata cseppet sem volt felhasználóbarát, így mindenképpen életképesebb megoldásra volt szükség. Utóbbira a Plug and Play szabvány jelentett gyógyírt, ami a Windows 95-től felfelé állt rendelkezésre, igaz, pályafutása megfelelő iparági támogatás hiányában eléggé döcögősen indult, de ez már egy másik történet.

Az említett kihívások leküzdésére néhány nagyvállalat, vagyis a Compaq Computer Corporation, az Intel Corporation, a Microsoft Corporation és a NEC Corporation fogott össze, így 1994 folyamán elkezdődött a munka. 1995 folyamán már az első USB-s lapkakészlet is rendelkezésre állt, de a végleges szabvány csak később készült el.

USB 1.0 – A tiszavirág életű szabvány, ami nem sok vizet zavart


A régi logó

Néhány előzetes kiadás után 1996 januárjában megjelent az USB 1.0-s szabvány, ami még nem hódította meg a piacot, ugyanis voltak kisebb – főleg az USB hubok kezelésével kapcsolatos – gyerekbetegségei, amelyeket az 1998 augusztusában érkező USB 1.1-es szabvány javított. Az USB 1.0-s és az USB 1.1-es szabvány kétféle üzemmódot kínál. Az egyik az úgynevezett alacsony sávszélességű (Low Bandwidth) üzemmód, ami 1,5 Mb/s sebességgel állt a különböző perifériák, azaz az egerek, billentyűzetek, joystickok és egyéb eszközök rendelkezésére.


A másik, vagyis a nagy sávszélességű (High Bandwidth) üzemmód már 12 Mb/s-os sávszélességet nyújtott, így adattárolók, illetve egyéb nagy adatátviteli sávszélesség-igényű eszközök kiszolgálását is lehetővé tette. Egy-egy USB port egyébként négy érintkezőt, kábel esetén pedig négy vezetéket használ: a D+ és D- jelöléssel ellátott csavart érpáron adatátvitel zajlik, míg a Vbus és a GND vezetékek a tápellátást biztosítják.


Az újabb logó

Az 1.1-es USB szabvány esetében a kábelhossz 12 Mb/s-os sebességű eszköz kiszolgálásakor 3 méter, 1,5 Mb/s-os eszköz esetén pedig 5 méter lehet. Tápellátás terén alap esetben, az alacsony áramigényű eszközök számára 100 mA áramerősséget biztosított a rendszer, a magasabb áramigényű eszközöket pedig maximum 5 egységnyi, vagyis 500 mA árammal szolgálta ki.

USB 2.0 – High-Speed USB, valóban óriási gyorsulással


USB 2.0, vagy High-Speed USB

A következő nagy ugrás az USB 2.0-s, azaz a High Speed USB szabvány megjelenésével következett, ami 2000 áprilisában vált véglegessé. Az USB 1.1-es szabvány továbbfejlesztését egy nagy és neves vállalatokból álló munkacsoport kezdeményezte, akik között a Compaq Computer Corporation, a Hewlett-Packard Company, az Intel Corporation, a Lucent Technologies Inc, a Microsoft Corporation, a NEC Corporation, és a Koninklijke Philips Electronics N.V. is jelen volt. A felek legfőbb célja az adatátviteli sávszélesség jelentős mértékű növelése volt, a próbálkozás pedig sikerrel zárult, ugyanis az USB 1.1 12 Mbps-os sávszélességét egészen 480 Mbps-ra sikerült feltornázni. A szabványt végül 2001 végén hagyta jóvá az USB Implementers Forum, azaz az USB-IF. Utóbbi egy non-profit csoport, amely 1995-ben alakult, és azóta is folyamatosan az USB szabvány fejlesztésén és népszerűsítésén dolgozik.


Az USB 2.0-s szabvány keretén belül az USB-A és az USB-B portok mellett több új csatlakozó is érkezett: még 2000-ben lefektették az USB Mini-A és az USB Mini-B port alapjait, majd 2007-ben a Micro-USB csatlakozószabvány is elkészült. Ebben az időszakban tápellátás terén is történtek előrelépések, de ezekről majd a következő nagy témakörben teszünk említést. Most inkább folytassuk a történelmi áttekintést.


Az USB 1.0-s, 1.1-es és 2.0-s Type-A portok lábkiosztása

Tápellátás terén az USB 2.0-s szabvány is ugyanazt nyújtja, mint az USB 1.0 és 1.1, valamint az érintkezők száma is azonos, így továbbra is négy érintkezőn, illetve négy vezetéken keresztül működik a kommunikáció és a tápellátás. A maximális vezetékhossz 5 méter lehet – megfelelő kábel esetén ezen keresztül elérhető a normál, 480 Mb/s-os adatátviteli sávszélesség is.

USB 3.0 – SuperSpeed USB, a gyors, Full Duplex rendszerű megoldás


SuperSpeed USB

Az USB 3.0-s, vagyis a SuperSpeed USB szabvány 2008. november 12-én vált véglegessé, hivatalos bejelentésére pedig november 17-én került sor. Míg az USB 2.0 esetében a „High Speed” jelzőt használták, addig az USB 3.0 már a „SuperSpeed” jelzőt kapta, hiszen adatátviteli sávszélessége a korábbi 480 Mbps helyett már 5 Gbps volt. A 8b/10b kódolási séma miatt a valós sebesség az elméleti maximális 625 MB/s helyett inkább 400 és 500 MB/s között van. Ez persze az USB 2.0 esetében érvényes 35 MB/s körüli valós adatátviteli sávszélességhez képest így is komoly előrelépés. Szintén fontos megemlíteni, hogy míg az USB 1.0, 1.1 és 2.0 esetében Half-Duplex rendszerben zajlott a kommunikáció, azaz egyszerre egy irányban lehetett adatot továbbítani, addig az USB 3.0 bevezette a Full Duplex módot, azaz a rendelkezésre álló két csatorna közül az egyiken adás, a másikon vétel zajlik.


Az USB 3.0-s kábelek és csatlakozók könnyebb megkülönböztethetősége miatt a műanyag betétek a korábbi fekete helyett már kék színűek, viszont a visszamenőleges kompatibilitás továbbra is biztosított – csak úgy, ahogy az USB 2.0 és az USB 1.1 között is. Csatlakozók terén két fontos újítás érkezett az USB 3.0-s szabvánnyal: egyrészt kaptunk egy speciális USB-B portot, ami a korábbi USB 2.0 B kábelekkel kompatibilis, viszont az új USB 3.0 B kábelek már nem passzolnak a régi USB 2.0 B aljzatokba, mert az extra érintkezőik miatt nem férnek el bennük. Hasonló változás történt az Micro-USB portoknál is: az USB-Micro 3.0-s kábelek és aljzatok öt extra érintkezőt kaptak, így a csatlakozó és hozzá tartozó aljzat is szélesebb lett. Ebbe az új aljzatba az USB-Micro 2.0-s kábelek illenek, viszont az USB-Micro 3.0-s kábelek már nem csatlakozhatnak a régi USB-Micro 2.0-s aljzatokba, mert nagyobbak náluk.


Az USB 3.0-s Type-A csatlakozó lábkiosztása

Az USB 3.0-s portoknál egy-egy eszköz számára első körben 150 mA áramerősséget kínált fel az adott port, de ha az azonosítás folyamán kiderült, hogy magasabb áramigénye van az adott perifériának, maximum 6 egységnyi, azaz 900 mA áramerősség állhatott rendelkezésére. Tápellátás terén érdekes adalék, hogy azok a PCI Express x1-es bővítőkártya formájában érkező megoldások, amelyek kettő vagy négy USB 3.0-s porttal ajándékozták meg az adott rendszert, nem voltak képesek PCI Express x1-es csatolón keresztül annyi áramhoz jutni, hogy a portok leadhassák a megfelelő áramerősséget, így SATA vagy MOLEX tápcsatlakozók alkalmazására volt szükség. Ezért van a PCIe alapú USB kártyákon külön tápbemenet.

Az USB 3.0 egyébként nem csak nagyobb áramerősség leadására képes, de energiamenedzsment terén is fejlődött előző generációs társához képest.

Hozzászólások

Nem vagy bejelentkezve, a hozzászóláshoz regisztrálj vagy lépj be!

Eddigi hozzászólások:

  • 34.
    2017. 01. 10. 15:50
    Azért röhej, hogy 20+ év fejlesztés kellett ahhoz, hogy ne csak egy irányba lehessen bedugni. Hogy én mennyit szidtam a felmenőiket...
  • 33.
    2017. 01. 07. 15:25
    Jó iromány, csak sajnos a kínai sz*r cuccok le fogják rohanni a piacot. Oda a minőség.
  • 32.
    2016. 12. 11. 20:45
    Lényegében elég sok mindent hozott, nevezhetnénk USB 4.0-nak is. Csak furcsa lett volna, hogy még a 3.0 sem terjedt el.

    Duplázott átviteli sebesség, jóval kisebb overhead (azaz több hasznos adat jut át egységnyi idő alatt), Type-C-s univerzális csatlakozó, gyorstöltés, használható, akár tápkábelnek is használható, és a Type-C rendelkezik konfigurálható PIN-ekkel, ami miatt sokkal rugalmasabban használható (pl. DP, HDMI, Thunderbolt-ként is használható többek közt). Illetve bejött az "okos kábel" koncepció, azaz hogy lekérdezheti az eszköz magát a kábelt, hogy mire alkalmas.

    Tehát rengeteg az újítás, viszont a megszokott használatra (külső tárolók csatlakoztatása, telefontöltés) tökéletesen megfelelne az USB 3.0 is a legtöbbünk számára. Illetve azt is hozzá kell tenni, hogy minél több mindent tud egy kábel, annál drágább lesz. Például ha egy monitor tápkábelének, adatkábelének akarod használni az USB kábelt, az bizony dob az árán egy 200Ft-os telótöltős madzaghoz képest.
  • 31.
    2016. 12. 07. 08:04
    Ami szerintem nem véletlen, ugyanis a töltők csak egy adott feszültségen és áramerősségen működnek általában. Ha állítható lenne a feszültség és az áramerősség (és van ilyen) akkor mehetne minden egy töltővel, egy univerzális aljzattal.
  • 30.
    2016. 12. 06. 22:35
    Az USB 3.0 és az USB 3.1 Gen1 most akkor teljesen ugyanaz vagy nem, ez nekem még mindig nem világos ? Mert ha igen, elég nagy genyóság 3.1-nek nevezni.
    És egy megjegyzés: én nem nagyon látom egyelőre bizonyítottnak, hogy az egységes töltőaljzattal kevesebb szemét termelődne, mivel az eszközök 99%-hoz továbbra is adnak 1 db új töltőt is ha kéne, ha nem, hiába, hogy a régebbi is ugyanolyan.
  • 29.
    2016. 12. 06. 15:07
    Miért az Intel nem?
  • 28.
    2016. 12. 05. 00:02
    A jövő a bluetooth fejhallgató, nekem már van egy kb. két éve, éppen elfogadható minőségű, de ez még nem tudja kiváltani a jacket, nem szól úgy. A következő bluetooth szabvány viszont ki fogja tudni, mert ott pont elég lesz az adatátviteli sebesség, hogy ne kelljen tömörítéssel vagy minőségrontással bohóckodni. Az Apple ebben olyan mint az AMD, olyan feature-ökkel hülyítik a népet, aminek még nincs itt az ideje. Aztán valahogy mindkettőnek sikerül meggyőzni egy csomó embert, hogy amit még nem is tud használni, az jajdejó

    A lightning kábel és a micro-USB szerintem nem elég strapabíró. Mindkettő volt sokáig, és hajlamosak tönkremenni, ha az ember szállítgatja-hajlítgatja őket. Remélem a type C ilyen szempontból jobb lesz.
  • 27.
    2016. 12. 04. 17:07
    Pontosan, amíg lehet én kerülöm ezeket a készülékeket.
  • 26.
    2016. 12. 04. 16:07
    Jogos, de sajnos a gyártók nem érdekeltek abban, hogy javítható legyen az eszköz, akkor nincs forgalom
  • 25.
    2016. 12. 04. 14:14
    A szép jövő:


    A cikk számomra is olvasmányos és hiánypótló volt!
    1000 hála érte!!!
  • 24.
    2016. 12. 04. 00:13
    Azért van 8 féle csatlakozó, mert eredetileg úgy tervezték, hogy a host és a kliens szerepeket még véletlenül se kevergesse össze a user. Aztán mára ez tök feleslegessé vált, tudja az elektronika, hogy mit kell csinálnia.

    A Type-C előtt pedig már eléggé homogén volt a felhozatal, Type-A-t, meg Micro-B-t használt szinte minden eszköz, esetleg nyomtatóknál, külső vinyóknál volt még Type-B, de ezek olyan eszközök, hogy úgyis mindig a saját kábelével fogod használni.

    Igen, vannak problémái az USB-nek, de ezek első sorban azért vannak neki, hogy univerzális és olcsó maradhasson a használata.
    A Type-C pedig nem az USB-k egységesítéséhez kell, hanem lényegében az összes általános felhasználású kábel helyettesítésére tervezik. DP, HDMI, DVI, USB, táp, audio, de azt hiszem még ethernetet is tud az USB.

    Lehet nagy szavakkal dobálózni, meg részben tényleg jogos a kritika, de azt nem szabad elfelejteni, hogy nekik olcsónak kell maradniuk, az emberekben és a gyártókban pedig bizalmat kell gerjeszteni, ami nem olyan nagyon egyszerű.
  • 23.
    2016. 12. 03. 15:33
    Az az adapter!
  • 22.
    2016. 12. 03. 14:25
    Igaz is, mindig elfelejtem hogy ha valami két évnél régebbi az már használhatatlan... viszont egyszer már lejátszották a mobilgyártók ezt a kört a töltőcsatlakozókkal, évtizedek után sikerült eljutni oda hogy jó az USB, ez eddig remek. Most az USB fragmentációjának köszönhetően (ahogy valamelyik fórumtárs lentebb kifejtette) szép lassan visszasüllyedünk oda, hogy eszközönként kell tartani a kiegészítőket? Már látom is valemelyik fiktív gyártó füleseit 2,5 jack, 3,5 jack, USB type C, D, E... kiviteleiben minden igényt ki kell elégíteni...
    Íme egy remek (bár nem mobilos) példa, igazán elegáns [LINK]
  • 21.
    2016. 12. 03. 13:44
    Apple saját szabadalma,rá nem jellemző,hogy másnak is átadja.Nagyon jól használhatók termékeinél...
  • 20.
    2016. 12. 03. 13:24
    Én pl megtörik a jack csati után, lecserélem kb 5 perc munka kész is. Most meg majd vegyed mert nem lesz értelmesen vagy könnyen szerelhető. Olyan szép az új jövő
  • 19.
    2016. 12. 03. 12:36
    Hogyne, hogy 50 évig le se kelljen cserélni? Vegyél újat telefonból, fejhallgatóból, mindenből évente!
  • 18.
    2016. 12. 03. 11:43
    Azért tedd a szívedre a kezed és válaszolj őszintén arra az egyszerű kérdésre hogy melyik kényelmesebb számodra: egy olyan telefon, ami ugyan csupán <5 mm vastag viszont egyetlen csatlakozó van rajta és minden eddigi eszközödet fel kell áldoznod a karcsúság cseppet öncélú oltárán, vagy egy valamivel vastagabb amivel tudod használni az elmúlt 50 év hangeszközeit?
  • 17.
    2016. 12. 03. 06:35
    jó ennyiből sose nyugdíjazzák mert mindig lesz valaki akinek kényelmetlen lenne.
    egyszer elkell kezdeniük és ez most jön.
    vegyenek másikat. kész.
  • 16.
    2016. 12. 03. 02:52
    Ez a hsz mindent leír ami nekem is a gondom az egésszel. Ráadásul már évekkel ezelőtt lehetett volna olyasmire váltani amit többé nem kell cserélni, legfeljebb mögötte a vezérlőt, de fizikailag egyből a végleges megoldásra kellett volna menni. Ehhez képest még mindíg kapni mindenféle eszközt amin 3.1 Gen1 3.1 Gen2 Type-C stb van.. túl sokféle és egyikre sincs átállva konkrétan, hanem lehet szemezgetni hogy ezen most ez van azon az... Pont ez megy a monitoroknál is. Még van rajta D-SUB, de DVI már nincs, Van rajta HDMI, de még Displayport nincs.. komolyan ez 2016 végén?? áá.. Amikor bejelentették a DP-t akkor kellett volna legalább két másik szabványt a süllyesztőbe küldeni. De nem, ott is összevisszaságok mennek.
  • 15.
    2016. 12. 02. 22:09
    Ok. Értem én, hogy a 3.5mm-es jack már "nem fér el" pár telefonban, de mi van a 2.5mm-essel? Annak bele kell férnie.

    UI.:
    Lightning is forgatható és nem kellett hozzá feltalálni semmit sem, ráadásul sokkal megbízhatóbb (Alma fanok és utálók kérem kíméljenek).
    Nem 1 telefont meg tabletet javítottam kitört m-USB port miatt.
  • 14.
    2016. 12. 02. 17:58
    Mutass egy nagy példányszámban (mondjuk több mint 5 millió) telefont ami túl vékony a 3.5-ös jackhez. Bullshit, hogy nem fér bele.

    @kihaennem:

    Emlékeim szerint az USB vezérlő használatának licence díja 1 dollár körül/db van a TB ennél sokkal sokkal drágább. Plusz a TB az Intel terméke ergo szabadon megválogathatja kinek adja el és bizony meg is teszi. USB-t kis túlzással bárki licencelhet.
  • 13.
    2016. 12. 02. 15:59
    Vagy esetleg olyan HUB-ba dugod, ami nem képes elegendő feszültséggel ellátni az eszközt.

    Egyébként: biztosan átgondolt dolog a jó öreg 3,5-ös jacket nyugdíjazni? Értem, hogy sok eszköznek már nincs elegendő vastagsága a dizájn érdekében hogy ráférjen, de mennyire dizájnos egy 300e-es csúcstelefonba egy batár adaptert dugni hogy ne csak speciális fülessel lehessen használni? És ha mondjuk útközben az eszközt tölteni és zenét hallgatni egyszerre szeretnék? Akkor kell egy elosztó is, vagy mi?
  • 12.
    2016. 12. 02. 14:32
    Nagyon jó cikk volt, köszi.
    Egy dolgot viszont nem értek: Bevezették a "USB Audio Device Class 3.0" -t Type-C porton keresztül. De mi értelme, ha a digitális jelet így is úgy is audióvá kell konvertálni?
  • 11.
    2016. 12. 02. 12:22
    Jellemzően megfelelő chipset driver hiánya szokta ezt okozni.
  • 10.
    2016. 12. 02. 11:52
    Akkor rossz a port, vagy az eszköz.
  • 9.
    2016. 12. 02. 11:17
    Azt egyébként mi okozza, hogy USB 2.0 portba 2.0 specifikációjú eszközt csatlakoztatva csak 1.1-nek ismeri fel a windows 7 a jól ismert "az eszköz gyorsabb működésre is képes..." szöveggel megtámogatva?
  • 8.
    2016. 12. 02. 11:05
    Ez hiánypótló írás volt, köszönöm.
  • 7.
    2016. 12. 02. 11:01
    Én azt nem díjazom, h anno a "mindent kiváltunk"-felkiáltás jegyében nekifutásból sikerült aszimmetrikus csatlakozóval indítani a USB-t, most meg már ott tartunk, h házon belül is féltucatnyi verziója létezik, és a kábelhossztól a felhasználón át a kozmikus sugárzásig mindenre allergiás. Lassan már becézgetni is kell, h teljesíten.
    De azért egyszerűsítsünk...!

    Legalább annyit megtehettek volna, h a Type-C-t elnevezik 4.0-nak, és kizárólagos csatlakozónak teszik meg. Aztán mittudomén a gyártók csak átalakítóval árulják kezdetben a visszafelé kompatibilitás miatt.

    Az írás nekem is hasznos volt, köszönet érte!
  • 6.
    2016. 12. 02. 10:51
    Szerintem nem annyi az előállítási és licensz költsége az USB-nek. Meg a TB az csak az Intelé, ez meg szabvány.
  • 5.
    2016. 12. 02. 10:47
    Nekem már az is nagy dolog, hogy nem kell kétszer is (!) megfordítani a csatlakozót, hogy egyszer bemenjen...
  • 4.
    2016. 12. 02. 10:07
    Úgyszint. Én pl. nem is tudtam, hogy a vezérlőnél is eltér elektronikailag a Type-C a 3.1-től.
  • 3.
    2016. 12. 02. 09:42
    Koszi a cikket. Erosen hianypotlo a reszemrol.
  • 2.
    2016. 12. 02. 09:32
    nem értem minek eröltetik az usb portot.
    USB 3.1 : 10 Gbps
    Thunderbolt 3 : 40 Gbps

    Már amikor a thunderbolt megjelent akkor 10 Gbps volt az usb3 meg 5Gbps.

  • 1.
    2016. 12. 02. 09:32
    Köszönjük az összefoglalást!