تاريخ موجز لـ USB: الأسلاف والخاسرين المتنافسين

لا يمكن أن يُطلق على عرض حي لمبدأ "تراكب منفذ USB" تقنية USB بشكل مثالي ، ولكنه أصبح بديلاً ممتازًا للعديد من المنافذ التي من غير المرجح أن نتعامل معها مرة أخرى.

مثل جميع التقنيات ، تطور USB بشكل تدريجي. على الرغم من عنوان الناقل التسلسلي "العالمي" ، فقد ظهرت التقنية بشكل متكرر لأكثر من 18 عامًا في السوق في أشكال جديدة مختلفة بسرعات اتصال مختلفة وعدد لا نهائي من الكابلات. منتدى منفذ USB ،

مجموعة من الشركات المتخصصة في معيار نقل البيانات هذا ، على دراية بهذا الاتجاه وتعتزم اقتراح حل للمشكلة مع نوع جديد من الكبلات ، يُعرف باسم Type-C. وفقًا للبيانات الأولية ، سيحل هذا الموصل محل منفذي USB من النوع A و Type-B من جميع الأحجام المتوفرة في الهواتف والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر والأجهزة الخارجية الأخرى. ستدعم Type-C الإصدار الجديد المعجل من USB بسرعة 10 جيجابت / ثانية من الجيل 3.1 في توصيفين مع إمكانية زيادة الإنتاجية.

من المحتمل أن يصبح USB Type-C في غضون بضع سنوات معيارًا مشتركًا ، بفضله سيكون من الممكن أن نقول وداعًا للتشابكات المتشابكة للكابلات على سطح المكتب. وفي الوقت نفسه ، يتم إصدار شريط كوميدي كاوي آخر من XKCD حول الآلية المألوفة لإدخال معايير جديدة.


XKCD Comic

في هذه الأثناء ، لا يزال من غير الواضح ما إذا كان Type-C سينقذنا من غزو الكبل أو سيزيد الوضع سوءًا فقط ، فلنرى كيف تغير USB طوال تاريخه ، وما هي المعايير التي حاولت التنافس معه ومن يريد أن يجادل مع التكنولوجيا المعتادة للزعيم هكذا.

تركوا وراءهم

إذا جلست على جهاز كمبيوتر قبل حوالي 10 سنوات ، فليس من المستغرب أن يكون USB أمرًا مسلمًا به. وبالطبع ، حتى مع مراعاة الخصائص وأساليب الاتصال المتغيرة باستمرار ، فإن ما لدينا أفضل بكثير من الإصدارات السابقة من واجهة نقل البيانات المألوفة.



إذا كنت تتعامل مع جهاز كمبيوتر قبل ظهور USB في عصر Pentium و Pentium II ، فتذكر أنه كان على المستخدمين توصيل شيء ما باستمرار من خلال منافذ مختلفة. هل تريد توصيل ماوس؟ قد تحتاج إلى منفذ PS / 2 أو منفذ تسلسلي. هل تريد توصيل لوحة مفاتيح؟ ومرة أخرى PS / 2 أو Apple Desktop Bus أو DIN port. بالنسبة للطابعات والماسحات الضوئية ، يستخدمون عادةً منافذ متوازية قديمة كبيرة ، والتي تعمل أيضًا كمحركات أقراص خارجية ، إذا لم تعجبك معايير SCSI. لتوصيل البادئة أو عصا التحكم ، كنت بحاجة إلى منفذ ألعاب ، مثل تلك التي كانت حتى التسعينات تستخدم في كل مكان في بطاقات الصوت المتخصصة (كان هذا هو الواقع قبل إنشاء شرائح صوتية للوحات الأم لأجهزة الكمبيوتر المكتبية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة).

في رأيي ، فإن المشكلة على الوجه. تتطلب بعض هذه المنافذ بطاقات توسيع خاصة بها ، والتي احتلت أيضًا مساحة كبيرة ، وكقاعدة عامة ، لم يكن من المناسب جدًا تكوينها وإعادة تشغيلها. بحلول نهاية التسعينات ، ظهرت أجهزة الكمبيوتر مع العديد من منافذ USB ، عادةً على الجزء الخلفي من وحدة النظام ، وغالبًا ما تكون منافذ USB 1.1 ، قادرة على سرعات تصل إلى 12 ميجابت (أو 1.5 ميجابت للأجهزة الخارجية ، مثل لوحة المفاتيح والماوس). تحولت الشركات المصنعة للمكونات على الفور إلى USB ، على الرغم من أن منافذ USB والموصلات بدأت في الظهور تدريجيًا في لوحات المفاتيح وأجهزة الماوس والطابعات والأجهزة الأخرى كخيار إضافي ، وبالتالي ، كخيار رئيسي.



عندما انتشر USB 2.0 على نطاق واسع في أوائل إلى منتصف 2000 ، أصبح المعيار بديلاً ممتازًا لعدد أكبر بكثير من التصاميم المألوفة. في الواقع ، دفعت محركات أقراص USB المحمولة القرص المرن (وفي الواقع ، أقاربه في شخص محرك الأقراص Zip) ، وساهمت أيضًا في الاختفاء التدريجي للأقراص المضغوطة وأقراص DVD - والحقيقة هي ، لماذا تستخدمها لتخزين البيانات وتثبيت نظام التشغيل عندما يمكنك لاختيار USB مدمج وأكثر تنوعا للتعامل مع المهام بشكل أسرع؟ باستخدام USB 2.0 ، كان من الممكن توصيل الأجهزة الخارجية مثل محولات Wi-Fi ، ومحركات الأقراص الضوئية ، ومنافذ Ethernet ، وما إلى ذلك - وحتى وقت قريب ، كان يجب تثبيتها على جهاز كمبيوتر دون فشل. يُسمح بزيادة معدل نقل البيانات حتى 480 ميجابت في الثانية لترجمة العديد من الأفكار إلى واقع.لذلك زاد عدد منافذ USB ، ثم استبدلوا المنافذ القديمة تمامًا على أجهزة الكمبيوتر و (خاصة) أجهزة الكمبيوتر المحمولة. كقاعدة ، يمكن بالفعل العثور على أربعة أو أكثر من منافذ USB على اللوحة الخلفية لأجهزة الكمبيوتر الثابتة ، بالإضافة إلى 1-2 على اللوحة الأمامية لتوفير الوقت.

يأتي USB في سن الرشد خلال فترة توزيع USB 2.0 ، في حين تبين أن زيادة سرعات USB 3.0 التي تصل إلى 5 جيجابت / ثانية أصبحت أكثر ملاءمة ، على وجه الخصوص للمهام المذكورة سابقًا: أصبح إجراء نسخ احتياطية للنظام ونقل ملفات الفيديو الثقيلة أسهل ، ولكن في نفس الوقت تم تحريره مساحة لمحولات 802.11ac أو Gigabit Ethernet. من الملائم جدًا بدء تشغيل نظام التشغيل من محركات الأقراص الثابتة USB 3.0 أو محركات الأقراص المحمولة ، خاصة إذا كنت بحاجة إلى استكشاف الأخطاء وإصلاحها أو استعادة البيانات. أصبحت منافذ USB بشكل متزايد النوع الوحيد من المنافذ على الكمبيوتر ، لأنه مع انتشار منافذ Wi-Fi المتخصصة لم تكن هناك حاجة إلى منافذ إيثرنت.يضمن الاستخدام الواسع للواجهة دعمًا لجميع الشركات المصنعة للرقائق الرئيسية من Intel و Qualcomm إلى AMD (تدعم رقائق Intel الحديثة إجمالي 14 منفذ USB مقارنةً بالمنفذين ذوي الصلة المتاحين في الإصدارات السابقة من النظام).

وبعبارة أخرى ، كان USB قادرًا ، على الرغم من أنه ليس من دون مشاكل ، على النجاح والحفاظ على دعم مطور واسع ، وقد تم حفظ موصل USB Type-A بالحجم والشكل الكلاسيكي على معظم أجهزة الكمبيوتر لمدة 20 عامًا تقريبًا. نظرًا لقائمة الواجهات الطويلة التي تم استبدالها بتقنية USB ، فإن الإنجاز أكثر من كونه صلبًا.

من كان عليه المرور

بعد تثبيت USB بقوة في مكانة رائدة ، بدت عدة أنواع من المنافذ تتحدى هذه الهيمنة. كقاعدة ، كانوا قادرين على تحقيق القليل من النجاح وحتى لديهم بعض الوظائف لأداء المهام التي لم يوفرها USB ، ولكن نتيجة لذلك ، لعب الاستخدام الواسع النطاق الأخير دورًا حاسمًا.



أحد هذه المنافذ كان FireWire (المعروف أيضًا باسم IEEE 1394) ، وهو معيار كان مدعومًا بشكل أساسي من قبل شركة Apple من أواخر التسعينات إلى بداية عام 2010. في ذلك الوقت ، كان لدى FireWire العديد من المزايا على USB. يمكن توصيل أجهزة FireWire في سلسلة مع بعضها البعض ، أي أن منفذًا واحدًا كان كافيًا لتوصيل عشرات الأجهزة ؛ لم تتطلب عمليات FireWire تدخلًا كبيرًا من المعالج المضيف ؛ يمكن لمعيار FireWire أيضًا نقل البيانات في اتجاهين في وقت واحد (مبدأ "ازدواج كامل") ، بينما USB 1.1 و 2.0 - في اتجاه واحد فقط ("أحادي الاتجاه"). بالإضافة إلى ذلك ، خلال الفترة قيد الاستعراض ، كان FireWire عادةً أسرع من USB. يدعم FireWire 400 سرعات تصل إلى 400 Mbit مقابل 12 Mbit لـ USB 1.1 ، و FireWire 800 حقق 800 Mbit تمامًا ، والذي وقف مقابل 480 Mbit ،اقترحه USB 2.0.

كانت المشكلة الرئيسية لـ FireWire هي أن تطبيق المعيار تبين أنه أكثر تكلفة ، لأنه كانت هناك حاجة إلى رقائق خاصة للتحكم في تشغيل الكمبيوتر والأجهزة الخارجية. في البداية ، كان على مستخدمي FireWire دفع رسوم ترخيص لصالح Apple ، التي بدأ تصنيفها ينمو للتو في أواخر التسعينات وأوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، على الرغم من أنه كان بعيدًا عن القوة الحالية للشركة. بدأ الارتباك مع الأسماء ، التي كانت ، في الواقع ، مجرد أسماء لمعيار واحد - هنا هو iLINK من سوني و "IEEE 1394". يتطلب الانتقال من FireWire 400 إلى FireWire 800 أيضًا استخدام الكابلات ، بينما يستخدم USB 1.0 و 1.1 و 2.0 و 3.0 موصلات متوافقة ماديًا لجميع أجيال المعيار (مع بعض الإضافات فيما يتعلق بالإصدارات الصغيرة والجزئية).

ونتيجة لذلك ، زادت التكلفة النهائية لمحركات الأقراص الخارجية ومعدات الفيديو ، التي تتطلب كمية كبيرة من حركة المرور ، زيادة كبيرة ؛ كان معيار USB أرخص ، وبالتالي يتم استخدامه بشكل متكرر. حاليًا ، توجد إصدارات جديدة من FireWire بسرعة قصوى تبلغ 1.6 و 3.2 و 6.4 جيجابت / ثانية في مراحل مختلفة من التطوير ، ولكن نظرًا لأن Apple لم تعد تدعم هذا المعيار في معظم منتجاتها ، فقد تم تقليل الاستثمار في الواجهة بشكل كبير.



بفضل واجهته المتسارعة ، حلت منافذ Thunderbolt محل FireWire على Apple Mac على Apple. يرتبط Thunderbolt ، أولاً وقبل كل شيء ، بأجهزة كمبيوتر Mac ، لأنه لأول مرة تم إطلاق هذا المعيار على واحد فقط من الخشخاش ، وجهاز Mac هو الذي يحتل الصدارة في خط منتجات Apple. في الواقع ، تم تطوير Thunderbolt بواسطة Intel. في البداية ، كان المعيار ، ثم Light Peak ، مسؤولًا عن نقل البيانات في كلا الاتجاهين بسرعة تصل إلى 10 جيجابت / ثانية ، والتي كانت أعلى مرتين من USB 3.0. وهذا بالطبع يضمن نجاح المشروع في السوق قبل عام أو عامين من تثبيت USB 3.0 باعتباره المعيار الأكثر شيوعًا لمعظم أجهزة الكمبيوتر.

زادت سرعة أجهزة تحكم Thunderbolt من الجيل الثاني إلى 20 جيجابايت / ثانية ، مما أدى إلى تغيير آلية نقل البيانات. نقلت وحدات تحكم Thunderbolt من الجيل الأول البيانات على ناقل واحد بسرعة 10 جيجابت / ثانية ويمكنها استقبال البيانات على ناقل PCI Express آخر ؛ دمج Thunderbolt 2 بين تيارين ، مما يضمن زيادة سرعة نقل البيانات في اتجاه واحد. لم يتم قبول أي من هذه المنافذ بشكل عام ، وظلت تطورًا لنظام التشغيل Mac واللوحات الأم للمحطات المهنية وبطاقات التوسع.

حتى تلك اللحظة ، كانت التغييرات طفيفة ، ثم تم إصدار Thunderbolt 3 ، إصدار 40 Gb / s الجديد من التكنولوجيا ، والذي يستخدم ، ومنفذ USB Type-C. لا تزال منافذ Thunderbolt الجديدة تتطلب وحدة تحكم منفصلة ، ولكنها متوافقة تمامًا مع USB Type-C وتوفر دعمًا لجيل USB 3.1 بسرعة 10 جيجابت / ثانية. في الآونة الأخيرة ، ظهرت نفس المنافذ على العديد من أجهزة الكمبيوتر المحمولة المتطورة ، على وجه الخصوص ، في خط Dell XPS وعلى الكمبيوتر اللوحي HP Elite x2. وهذا لا يشبه إلى حد كبير حجم USB ، ولكن Thunderbolt في وقت سابق لم يكن حتى يحلم بمثل هذا الدعم الجاد من كبرى الشركات المصنعة لأجهزة الكمبيوتر الشخصية .

ومع ذلك ، كرر منشئو Thunderbolt نفس الأخطاء التي لا تغتفر مثل FireWire: يفترض Thunderbolt وحدة تحكم وكابل منفصلين في جهاز الكمبيوتر ، بالإضافة إلى أنه يجب على الشركات المصنعة للمكونات العبث بشرائح إضافية ضرورية لكي تعمل الواجهة. من الناحية النظرية ، يمكن لشركة Intel الاستفادة من سلطتها وتعزيز Thunderbolt في السوق من خلال بدء دمج وحدات التحكم المذكورة في كل شريحة مصنعة ، ولكن لا توجد صعوبات هنا أيضًا. هذا النهج يزيد من كمية السليكون اللازمة لإنتاج كل شريحة ، مما يعني التكاليف مرة أخرى ، ومن غير المحتمل أن ترغب Intel في الدفع من الجيب. علاوة على ذلك ، في هذه الحالة ، ستحتاج الدائرة المصغرة إلى المزيد من الطاقة ، وتتسلق Intel بالفعل من جلده لتقليل هذه المؤشرات.

في الوقت الحالي ، توضح العوامل المذكورة أعلاه سبب استخدام Thunderbolt في عدد محدود من الأنظمة. وعلى الرغم من أن هذا خيار ممتاز للمالكين السعداء لشاشات 4K أو الأشخاص الذين ينقلون باستمرار كمية كبيرة من المعلومات ، بالنسبة لمعظم مستخدمي USB العاديين ، إلا أنه يظل الطريقة الأسرع والأكثر شيوعًا لإنجاز المهام.

منافسون جدد

قد يكون العائق الرئيسي أمام المزيد من تطوير USB هو التقنيات التي تؤدي وظائف مماثلة ، ولكن بدون أسلاك.



غالبًا ما نختار التقنيات اللاسلكية التي تحل المهام التي كانت ذات يوم مصير USB. تقوم خدمات مزامنة البيانات السحابية بتحديث البريد وقائمة جهات الاتصال والتقويم والملفات وقائمة التسوق عبر الإنترنت في الوقت المناسب على جميع الأجهزة المتاحة دون أي كابلات. تعد Bluetooth و NFC و Wi-Fi Direct و AirDrop بديلاً رائعًا لـ USB لنقل الملفات الفردية ، في حين توفر Miracast و AirPlay اتصالًا لاسلكيًا لأي جهاز بالتلفزيون (على الرغم من أن بعض الطرز التي لا تحتوي على وظائف مضمنة لا تزال تتطلب أجهزة استقبال سلكية مثل Apple TV ، أو Chromecast). الطابعات والكاميرات المزودة بشبكة Wi-Fi وبطاقات الذاكرة أكثر شيوعًا أيضًا.

كقاعدة ، يكمن الصيد الرئيسي للخيارات المدرجة في السرعة. إذا كنت بحاجة إلى نقل الكثير من الصور أو معالجة الفيديو بدقة 1080 بكسل مأخوذة من هاتف ذكي ، فأنت على الأرجح لن تحتاج إلى أجراس وصفارات لاسلكية ، لأن USB 2.0 أسرع بكثير وأكثر موثوقية. سيستخدم مستخدمو الكمبيوتر الشخصي عديمو الخبرة ، كما كان من قبل ، USB لتوصيل أجهزة الجوال بأجهزة الكمبيوتر ، لأنه ليس من السهل جدًا تثبيت ROM ROM المفضل لدى Android ، ونقل البيانات عبر Wi-Fi أو Bluetooth.

حتى لو لم تقم بتوصيل أي شيء بجهاز الكمبيوتر ، فإن جميع الأجهزة مرتبطة بطريقة ما بالأسلاك - بدون طاقة ، لا شيء. كانت هناك محاولات لاستبدال USB بأحد معايير الشحن اللاسلكي العديدة ، ولكن لا تزال هناك العديد من أوجه القصور في هذه التطورات. يؤدي عدد كبير من المنتجات إلى تعقيد عملية التوحيد لشاحن واحد بشكل كبير (على الرغم من أن بعض الشركات تعمل على حل سوء الفهم المزعج). سيتعين على الشركات المصنعة للمكونات إيجاد طريقة لدمج أجهزة الشحن اللاسلكية في تصميمات الهواتف الحالية أو إطلاق أجهزة شحن إضافية. ولكن بعد كل شيء ، لا يوجد العديد من الأنواع الجديدة من أجهزة الشحن ، وهي بالطبع لا تشحن بشكل فعال كما هو الحال عند الاتصال مباشرة بالشبكة. والأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن معظم هذه الأجهزة لا تزال تتطلب استخدام USB.

على أي حال ، من غير المحتمل أن يحدث شيء ما لـ USB في المستقبل القريب ، حتى مع التطور النشط للمشاريع اللاسلكية التنافسية. مثلما لم يسبق ظهور شبكة Wi-Fi شبكة إيثرنت السلكية ، فمن غير المحتمل أن تحل التكنولوجيا اللاسلكية محل USB. على الأقل ليس الآن. حتى مع الأخذ في الاعتبار الأداء الممتاز من حيث السرعة وظهور جميع أنواع وحدات التحكم اللائقة ، تجدر الإشارة إلى أن السرعة والراحة والتوافق التي يوفرها USB ستزود هذا المعيار بأكثر من عام واحد من النجاح.

المصدر: Arstechnica

Source: https://habr.com/ru/post/ar387133/