USB (ang. Universal Serial Bus - uniwersalna magistrala szeregowa) - rodzaj sprzętowego portu komunikacyjnego komputerów, zastępującego stare porty szeregowe i porty równoległe. Został opracowany przez firmy Microsoft, Intel, Compaq, IBM i DEC.

Port USB jest uniwersalny w tym sensie, że można go wykorzystać do podłączenia do komputera wielu różnych urządzeń (np.: kamery wideo, aparatu fotograficznego, telefonu komórkowego, modemu, skanera, klawiatury, przenośnej pamięci itp). Urządzenia podłączane w ten sposób mogą być automatycznie wykrywane i rozpoznawane przez system, przez co instalacja sterowników i konfiguracja odbywa się w dużym stopniu automatycznie (przy starszych typach szyn użytkownik musiał bezpośrednio wprowadzić do systemu informacje o rodzaju i modelu urządzenia). Możliwe jest także podłączanie i odłączanie urządzeń bez konieczności wyłączania czy ponownego uruchamiania komputera.

Większość współczesnych systemów operacyjnych obsługuje złącze USB - dotyczy to m.in. systemów firmy Microsoft zaczynając od Windows 95 w wersji OSR2 (istnieje także poprawka do wersji OSR1 udostępniająca obsługę USB), systemów Windows z rodziny NT (od wersji 5.0), systemów opartych na jądrze Linux, systemów z rodziny BSD oraz Mac OS.

Praca w sieci

Jedną z ważniejszych cech portu USB jest zgodność z Plug and Play. Urządzenia w tym standardzie można łączyć ze sobą tworząc sieć o topologii drzewa. W całej sieci można podłączyć do 127 urządzeń USB, jednak ze względu na pobór mocy ich liczbę trzeba ograniczyć. W jednej sieci mogą pracować urządzenia o różnych prędkościach transmisji.

Magistrala wymaga obecności dokładnie jednego kontrolera magistrali, którego rolę pełni komputer (host). Uniemożliwia to bezpośrednie połączenie dwóch komputerów (wymagany przewód ze specjalnym układem) oraz bezpośrednie połączenie ze sobą urządzeń peryferyjnych (brak kontrolera).

Typy i prędkości

Na opakowaniach produktów można znaleźć oznaczenia USB 2.0 i podobne, ważniejszą informacją jest jednak szybkość transmisji. Urządzenia te powinny mieć naklejkę informującą o ich standardzie pracy. Urządzenia USB możemy podzielić na trzy grupy ze względu na zgodność z przyjętymi specyfikacjami:

• USB 1.1 Urządzenia spełniające warunki tej specyfikacji mogą pracować z prędkością (Full Speed) 12 Mbit/s (1,5 MB/s) i (Low Speed) 1,5 Mbit/s (0,1875 MB/s)

• USB 2.0 (Hi-Speed) Urządzenia zgodne z warunkami nowej specyfikacji mogą pracować z maksymalną prędkością 480 Mbit/s (60 MB/s). Rzeczywista prędkość przesyłu danych zależy od konstrukcji urządzenia. Urządzenia w standardzie USB 2.0 są w pełni kompatybilne ze starszymi urządzeniami.

• USB 3.0 (SuperSpeed) Urządzenia zgodne z warunkami nowej specyfikacji będą mogły pracować z prędkością 4,8 Gb/s (600 MB/s). Nowy standard oprócz standardowych przewodów (dla kompatybilności w dół z USB 2.0 i 1.1) do szybkich transferów wykorzystywać będzie 2 dodatkowe, ekranowane pary przewodów w dupleksie . Pierwsza prezentacja tej technologii odbyła się na targach CES 2008.

Typy złącz USB

Wtyczka USB typu A

Wtyczka USB typu B

Piny wtyczek standardowych

Wtyczka micro-USB

Piny wtyczek mini

Gniazdo USB do montażu na płytce drukowanej: po lewej typu A, po prawej typu B

Porównanie wszystkich typów wtyczek USB

Transmisja elektryczna

Transmisja odbywa się przy wykorzystaniu dwóch przewodów (zielonego Data+ i białego Data-). Magistrala zawiera również linię zasilającą (czerwony (+5VDC) i czarny (masa) przewód) o napięciu 5 V i maksymalnym poborze prądu 0,5 A. W starszych płytach głównych występuje zamiast czterech pięć styków dla każdego gniazda USB; piąty styk należy połączyć z czarnym przewodem GND płytki z gniazdem.

	Przewód	Nr	Sygnał	Opis
	czerwony	1	VBUS	zasilanie +5 V (maks. 0,5 A)
	biały albo żółty	2		transmisja danych D-
	zielony	3		transmisja danych D+
	czarny	4	GND	masa

Niekiedy można spotkać się z następującymi kolorami przewodów: niebieski, pomarańczowy, zielony, biały. Wówczas kolor biały odpowiada czerwonemu (wg powyższego schematu jest to przewód nr 1), zielony - biały albo żółty (wg powyższego schematu jest to przewód nr 2), pomarańczowy - zielony (wg powyższego schematu jest to przewód nr 3), niebieski - czarny (wg powyższego schematu jest to przewód nr 4). W niektórych przypadkach przewód czarny (na powyższym schemacie oznaczony nr 4.) znaczony jest kolorem białym, natomiast kolor biały (przewód nr 2 na schemacie) bywa zastępowany niebieskim.

Galeria

Wtyczki USB podłączone do gniazd huba USB

Wtyczka USB typu A z widocznym

Wtyczka mikro USB na kablu z filtrem

Męskie i żeńskie złącza USB typu A (przedłużacz)

Warstwy oprogramowania USB

Kontroler USB

Kontroler USB firmy ASUS na złączu PCI

Kontroler USB jest kartą rozszerzeń umożliwiająca podłączanie urządzeń korzystających z interfejsu USB do komputerów nie posiadających tego złącza. Karty takie występują w różnych wersjach w zależności od ilości portów i ich rodzaju (USB 1.1 lub USB 2.0 i USB 3.0).

USB 2.0, a USB 1.1?
Mówiąc obrazowo - USB 2.0 oferuje wszystko to, co interfejs USB 1.1, plus tryb high-speed, w którym urządzenia komunikują się z najwyższą prędkością. Konkretniej ujmując sprawę USB 1.1 daje jedynie dwie prędkości transmisji: 1,5 oraz 12 Mbit/s, natomiast USB 2.0 dodatkowo 480 Mbit/s.
Urządzenia zgodne z USB 2.0 high-speed używają tych samych kabli co urządzenia współpracujące z USB 1.1.Jednak wiele produktów, takich jak klawiatury, myszy, joysticki, głośniki audio itp., nie wymaga wysokich prędkości transmisji. Na zastosowaniu magistrali USB 2.0 zyskają więc urządzenia mające duże zapotrzebowanie na przepustowość (kamery, aparaty cyfrowe, pamięci masowe, skanery).

Jak rozróżnić urządzenia USB 2.0 i 1.1?
W zasadzie nie ma żadnych zewnętrznych różnic między urządzeniami USB 2.0 a 1.1. Twórcy standardu przewidzieli jedynie specjalne logo przeznaczone dla sprzętu klasy high-speed.

Jeśli na opakowaniu z urządzeniem USB widnieje takie właśnie logo, możesz być pewien, że sprzęt ten będzie pracował z pełną prędkością, czyli w trybie high-speed (480 Mbit/s).

Jednym słowem zalety USB to:
· Szybka wymiana - za pośrednictwem USB oraz Windows 98 lub MacOS 8.5 można dodać, usunąć, zainstalować i skonfigurować urządzenia peryferyjne podczas pracy komputera.Nie trzeba się martwić czy urządzenie jest szeregowe lub równoległe, znikają problemy z przełącznikami i zworkami do konfiguracji.Koniec z konfliktami w przerwaniach IRQ lub portach COM, z plątaniną kabli.
· Pełna prędkość - za pośrednictwem USB szybkość transmisji danych może być większa nawet do 100 razy w porównaniu ze zwykłymi połączeniami.
· Łatwa rozbudowa - USB pozwala na proste łączenie urządzeń peryferyjnych. Po prostu dołączając hub, możesz sterować dowolnym urządzeniem peryferyjnym ze swojego komputera. W praktyce nawet nie trzeba dostawać się do wnętrza swojego komputera... zwyczajnie wkładasz wtyczkę i uruchamiasz urządzenie. To wszystko!

FireWire
Standard ten, znany również jako IEEE-1394 bądź iLink, rozwijany jest równolegle do USB. Choć w swojej filozofii FireWire jest do USB bardzo podobny przeznaczony jest do zastosowań bardziej profesjonalnych, tzn. do takich gdzie transmisja na poziomie 12 Mbps (tak jak ma to miejsce w przypadku USB) jest niewystarczająca (USB nie jest w stanie zagwarantować takiej przepustowości nawet w wersji 2.0.). Otóż standard IEEE-1394 w obecnie spotykanej wersji oferuje przepustowość magistrali na poziomie 100/200/400 Mbps, a nawet 800 lub 1600 Mbps!, która jest zupełnie wystarczająca do np. montażu video w czasie rzeczywistym. Obecnie większość dostępnych na rynku kamer video posiada złącze tej magistrali przeważnie oznaczane jako DV (Digital Video) bądź iLink (kamery Sony).

USB 3.0

Zdaniem Jeffa Ravencrafta, szefa organizacji standaryzacyjnej USB-IF (Universal Serial Bus Implementers Forum), USB 3.0 upowszechni się w tym roku 2011 na rynku urządzeń masowych. Wprawdzie interfejs ten nie jest zintegrowany w chipsetach nawet w przypadku najnowszej generacji intelowskich procesorów Sandy Bridge zaprezentowanej podczas targów CES, to jednak wiele płyt głównych i notebooków opracowanych z myślą o nowych procesorach dysponuje tym szybkim złączem dzięki dodatkowym układom.

Sytuację taką zawdzięczamy kilku faktom: z jednej strony wyposażone w procesory Sandy Bridge urządzenia z górnej półki cenowej dysponują odpowiednio bogatym wyposażeniem, a z drugiej - koszty kontrolerów uległy drastycznym obniżkom. Według informacji podawanych przez Ravencrafta przy zakupie hurtowym jeden chip kosztuje około 2 dolarów, a jego integracja na płytach głównych i w notebookach to kolejny dolar - to znacznie poniżej założonego limitu kosztów wielu producentów.

Wewnętrzne porty USB 3.0 potrzebują znacznie więcej pinów niż złącza USB 2.0

Spadek cen można przypisać także rosnącej konkurencji w obszarze takich układów. Przykładowo, model EJ168 firmy Etron jest kolejnym kontrolerem z dwoma portami USB 3.0, który właśnie się ukazał; obsługuje on wszystkie cztery tryby prędkości: Low Speed (1,5 Mb/s), Full Speed (12 Mb/s), High Speed (480 Mb/s) i Super Speed (5 Gb/s).

Jak błyskawicznie przesyłać pliki

Ponadto wyjaśnione zostały otwarte kwestie, np. złącza wewnętrznych portów USB 3.0, które mogą być wyprowadzone na przedni panel obudowy peceta. Firma Gigabyte zaprezentowała płytę główną G1.Assassin, w której dwa porty USB 3.0 występują pod postacią ustandaryzowanych złączy z 20 pinami. Producenci komponentów wytwarzają już odpowiednie przewody i wtyczki. Teraz jednak do gry muszą wkroczyć producenci obudów, w związku z czym Gigabyte na wszelki wypadek wyposażył płytę także w 3,5-calowy panel z gniazdami USB 3.0 i eSATA.

---