USB 1.1, USB 2.0, USB 3.0

by Valery Chaika

Joined May 2020
Published Books 1

Частина 1.Технологія SCSI

Що означає SCSI?

Це набір заголовних букв від фрази Small Computer Systems Interface. Українською мовою він звучить як «сказі», а розшифровка – системний інтерфейс для малих комп’ютерів.

Інші можливості.

Крім простого підключення заліза, технологія дозволяє обмінюватися даними і визначає набір команд, який набув широкого поширення. Наприклад, в Windows він застосовується в єдиному стеку для пристроїв зберігання інформації.

3

Використання.

Найчастіше застосовуються такі команди як запис, читання, перевірка пристроїв, запит їх характеристик, установка для них нових параметрів або повернення попередніх і т.д.

Технологія на практиці.

Всі пристрої, які необхідно підключити до однієї шині, працюють через спеціальний адаптер, який, в свою чергу, вставляється у вільний слот на материнській платі.

Контролер має власний біос, за допомогою якого ви можете управляти девайсами. Операційна система розпізнає і зв’язується з ними, як зазвичай, за допомогою драйверів.

5

Наявність у SCSI адаптера означає те, що з центрального процесора знімається частина навантаження, отже, залізо працює швидше. Так як дана технологія є послідовною, то і девайси слід підключати відповідно. Причому кожен повинен мати унікальний ID, і всі вони – однаковий інтерфейс.

7

Частина 2. LPT і COM порти

Визначення.

LPT розшифровується як line print terminal, що в перекладі на українську означає порядковий термінал принтера.

Дійсно, він розроблявся саме для використання створення з’єднання між друкуючим пристроєм і персональним комп’ютером.

Паралельний порт Lpt – це вже досить стара технологія, але вона використовується до сих пір для підключення принтерів до комп’ютера. На нових сучасних материнських платах такий роз’єм можна вже не зустріти.

Знати особливості, принцип роботи, призначення не буде зайвим і завжди стане в нагоді при взаємодії з друкуючими пристроями.

9

За принципом дії.

Lpt інтерфейс називається паралельним не просто так. Фізично він складається з безлічі провідників, по яких інформація циркулює одночасно і паралельно один одному. Це основна властивість і відміну лпт від послідовного COM кабелю. Lpt роз’єм включає в себе вісім дрібних провідників для передачі даних і кілька ліній для відправки сигналів управління.

Така структура дозволяє з’єднувати між собою два персональних комп’ютера в одну мережу. Все що потрібно для цього – наявність портів і спеціального шнура Interlink. За часів, коли мережеві карти були рідкістю, така організація мережі була досить популярною. Але потрібно вносити настройки в BIOS (включати parallel port mode), що викликало додаткові незручності.

11

Особливості роботи.

Паралельна робота з передачі інформації забезпечує відносно високу швидкість доставки даних. За часів широкого поширення лпт портів, вони були найшвидшими інтерфейсами. У деяких моментах принцип виконання процесів схожий з шинами самого комп’ютера. Але є один суттєвий мінус – максимальна довжина кабелю, який використовується для передачі інформації, не може бути більше 5 метрів. В іншому випадку можуть виникати суттєві перешкоди і втрати даних.

13

Ще однією особливістю роботи можна вважати використання тільки десяти ліній. Вісім з них притягнуто до передачі інформації. Одночасно переміщається 8 біт даних, що перетворює їх в 1 байт. Ще дві лінії відповідають за повідомлення стану пристрою. Їх може бути два – готовий і зайнятий. Всі інші канали використовуються технологією Centronics в своїх цілях.

15

Позначення сигналів:

1 – сигнал готовності.

2-9 – для передачі восьмибітних даних.

10 – підтвердження від пристрою.

11 – зайнятий.

12 – немає паперу.

13 – принтер працює.

14 – автоподача.

15 – error.

16 – початок роботи пристрою.

17 – вибір.

18-25 – земля.

17

COM порт, визначення.

COM-порт представляє собою послідовний двонаправлений інтерфейс, призначення якого полягає в обміні бітової інформацією. Цей порт називається послідовним, оскільки він забезпечує передачу інформації біт за бітом. Раніше COM порти використовували для з’єднання комп’ютера з зовнішніми пристроями – супутниковими ресиверами, джерелами безперебійного живлення, приладами систем безпеки.

19

Сьогодення.

Сьогодні широко використовується емуляція COM порту. Практично кожен мобільний телефон емулює всередині себе модем і класичний СОМ порт, щоб забезпечити доступ в мережу Інтернет. Для фізичного підключення до персонального комп’ютера використовується Bluetooth або USB.

21

Можливості.

За допомогою COM порту можна об’єднати в локальну мережу два комп’ютери, використовуючи «нуль-модемний кабель». В UNIX він застосовувався для термінального доступу до ПК, в MS-DOS для передачі файлів з одного персонального комп’ютера на інший, а в Windows – для відладчика рівня ядра. Основна перевага технології – можливість отримати просте з’єднання, яке не потребує складного обладнання. Недоліки – великі розміри роз’ємів і низька швидкість передачі файлів.

23

ОС WINDOWS.

В ОС Windows СOM – порти це іменовані канали, призначені для передачі даних. У реєстрі системи для кожного порту є свій розділ. Деяким програмам, встановленим на комп’ютері, потрібно COM – порт для обміну інформацією через Bluetooth. Це можуть бути програми, извлекающие координати з GPS-приймача, або програми, синхронізуючий список контактів зі стільниковим телефоном.

25

Частина 3. Виникнення USB

Ще 18 років тому підключити якийсь екзотичний гаджет до свого комп’ютера було цілою проблемою. Тоді як сьогодні це досить просто завдяки технології універсальної шини підключення – Universal Serial Bus, USB. Вона продовжує розвиватись і найближчими роками позбудеться однієї з головних своїх незручностей – периферію можна буде встромляти в роз’єми будь-якою стороною. Окрім цього, USB стане ще швидшим і від цього – більш універсальним. Спробуємо розібратися, на заміну яким роз’ємам прийшов цей формат підключення та які намагалися його замінити.

27

Що замінив USB?

Історія формату USB почалася в 1994 році зусиллями компаній Intel, Microsoft, Philips та US Robotics. Вони намагалися створити такий інтерфейс, який би був зручним для користувача та дозволяв підключати велике розмаїття гаджетів. Останні підключалися через порти PS/2, Apple Desktop Bus, роз’єм DIN, COM-порт, LPT-порт, порт для підключення джойстика, SCSI та багато інших.

29

Перші USB.

Окрім великої кількості несумісних стандартів, користувачі для під’єднання чергової периферії часто змушені були купувати спеціалізовані плати розширення, оскільки комп’ютери мали обмежений набір портів. Наприкінці 90-х у продажу почали з’являтися перші ПК з вбудованим USB. Зазвичай вони розміщувалися на задній стінці та підтримували стандарт USB 1.1, який забезпечував швидкість обміну до 12 Мбіт/сек.

Спочатку пристроїв з підтримкою USB було настільки мало, що іноді її навіть називали Useless Serial Bus – непотрібна послідовна шина замість правильної назви універсальна шина. Однак виробники швидко зрозуміли переваги нового стандарту, і вже на початку нульових років більшість принтерів та сканерів підключалися саме по USB.

31

USB 2.0

Саме тоді з’явився стандарт USB 2.0, який позбувся багатьох проблем, наприклад, дуже низької швидкості пересилання. Завдяки цьому можна було створювати переносні флеш-накопичувачі та жорсткі диски. Виявилося, що такі носії зручніші за дискети, поширені формати яких або мали невеликий обсяг, або це були ємні приватні формати. USB-накопичувачі навіть змогли замінити оптичні носії.

Цей формат підключення також виявився зручним для під’єднання будь-якої периферії: адаптерів Wi-Fi, мережевого порту Ethernet, оптичних зчитувачів. Завдяки швидкості пересилання в 480 Мбіт/с ці та інші гаджети можна було робити знімними, тоді як без USB вони вбудовувалися всередині ПК.

33

USB 3.0

Сьогодні більшість гаджетів USB виконані саме з підтримкою стандарту USB 2.0. Проте на заміну йому вже йде USB 3.0, який забезпечує швидкість пересилання до 5 ГБіт/с. Завдяки цьому зручно переміщувати великі файли або навіть запускати операційну систему зі знімних накопичувачів. Універсальність та швидкість – це одна з причин, чому в багатьох сучасних ноутбуках серед портів розширення є лише USB. Наприклад, чипсети від Intel підтримують до 14 портів USB на кожний комп’ютер – це в сім разів більше, ніж було на перших ПК.

35

Частина 4.Які перспективи розвитку?

Перспективи.

Які ж перспективи USB 3.0 інтерфейсу і чи вдасться йому повторити успіх інтерфейсу USB 2.0? Ми вважаємо, що процес впровадження USB 3.0 інтерфейсу займе час в обсязі не менше 5 років, тобто про повний перехід на новий інтерфейс ми зможемо повідомити не раніше 2016 року. З чим же це пов’язано?

По-перше, в момент впровадження стандарту USB 2.0 на ринку було дуже мало пристроїв працюють зі стандартом USB 1.1. Багато виробників так і продовжували випускати пристрої для роботи з LPT і COM портами.

37

Причини.

По-друге, перехід на новий USB 2.0 формат від USB 1.1 ознаменовує підвищення швидкості передачі даних в сорок разів! Сьогодні ж перехід від інтерфейсу USB 2.0 до USB 3.0 ми спостерігаємо лише десятикратне збільшення швидкості передачі даних.

По-третє, повільність USB 2.0 інтерфейсу стала помітно відчуватися ні в 2008 році, коли був стандартизований інтерфейс USB 3.0, а в районі 2005 року. Саме до цього часу треба було підготувати новий інтерфейс USB 3.0, щоб отримати різке його поширення. Не чекаючи появи нового інтерфейсу виробники пристроїв створили новий інтерфейс eSATA для зовнішніх пристроїв зберігання даних.

39

Всі вінчестери, флеш пристрої з інтерфейсом eSATA забезпечують високу продуктивність, підтримують роботу Plug & Play, готові до гарячої заміни пристрою. Всі ці сильні сторони eSATA дозволяли виробникам закривати очі на його недоліки і розвивати його як протиставлення існуючому USB 2.0 інтерфейсу в сфері передачі даних від пристроїв зберігання даних.

По-четверте, швидкість передачі даних в USB 3.0 інтерфейсі зросла в десять разів і досягла 650 Мбайт в секунду. Багато це чи мало? Так, сучасні жорсткі диски передають дані на рівні 120-130 Мбайт / секунду. Існуючі твердотільні накопичувачі в деяких випадках підкорюють цифри в 250-260 Мбайт / секунду. Так, це в два з половиною рази нижче, ніж максимальна пропускна здатність інтерфейсу USB 3.0, але цього не буде вистачати вже через пару років.

41

З чим це пов’язано?

Пов’язано це з тим, що обсяги зберігання та передачі даних зростають з року в рік. Нові формати FullHD, нові джерела інформації вимагають збільшення обсягів переданих даних, що вимагає від виробників прискорювати свої пристрої зберігання даних. Так, у сфері жорстких дисків межа зростання продуктивності практично вичерпаний, там не доводиться очікувати п’ятикратного приросту швидкості передачі даних. Але твердотільні накопичувачі знаходяться на “початковому” етапі свого розвитку і світові корпорації вкладають в них мільярди доларів не для того, щоб вони продовжували показувати прежнею продуктивність і вже через 2-3 роки ми усвідомлюємо, що швидкості USB 3.0 для них явно не достатньо.

43

Висновки.

Тим самим, ми можемо констатувати, що новий інтерфейс USB 3.0 не зможе стати довгожителем і прожити десять років, як попереднє покоління USB 2.0. Максимальний термін життя даного інтерфейсу 4 роки, потім потреба в створенні нового USB 4.0 назріє як нагальна потреба.

45

Використані джерела:

https://profi-user.ru/scsi/

https://printeru.info/poleznoe/lpt-port#i-2

http://www.smartphone.ua/w_com-port.html

https://techtoday.in.ua/news/korotka-istoriya-usb-32139.html

https://megaobzor.com/USB-3-0-novye-skorosti-novye-perspektivy-skolko-ostalos-zhit-novomu-standartu-USB-3-0-.html

47

48

Зміст

Розділ 1.Технологія SCSI

Що означає SCSI?……………………………………………….2

Інші можливості………………………………………………….2

Використання…………………………………………………….4

Технологія на практиці…………………………………………4

Розділ 2.LPT і COM порти

Визначення……………………………………………………….8

За принципом дії………………………………………………..10

Особливості роботи…………………………………………….12

Позначення сигналів…………………………………………..16

COM порт, визначення………………………………………..18

Сьогодення………………………………………………………20

Можливості………………………………………………………22

ОС WINDOWS……………………………………………………24

49

Розділ 3.Виникнення USB

Що замінив USB?………………………………………………28

Перші USB………………………………………………………30

USB 2.0………………………………………………………….32

USB 3.0………………………………………………………….34

Розділ 4.Які перспективи розвитку?

Перспективи……………………………………………………36

Причини…………………………………………………………38

З чим це пов’язано?…………………………………………..42

Висновки………………………………………………………..44

Використані джерела…………………………………………46

50