Eine kurze Geschichte von USB: Vorgänger und konkurrierende Verlierer

Eine anschauliche Demonstration des "Prinzips der Überlagerung eines USB-Anschlusses" Die

USB-Technologie kann kaum als perfekt bezeichnet werden, ist jedoch eine hervorragende Alternative zu vielen Anschlüssen, mit denen wir uns wahrscheinlich nicht mehr befassen werden.

Wie alle Technologien hat sich USB schrittweise weiterentwickelt. Trotz des Titels „universeller“ serieller Bus ist die Technologie seit mehr als 18 Jahren auf dem Markt immer wieder in neuen Varianten mit unterschiedlichen Verbindungsgeschwindigkeiten und einer unendlichen Anzahl von Kabeln aufgetaucht. Das USB Implementers Forum , eine

Gruppe von Unternehmen, die sich auf diesen Datenübertragungsstandard spezialisiert hat, ist mit diesem Trend vertraut und beabsichtigt, eine Lösung für das Problem mit einem neuen Kabeltyp namens Typ C vorzuschlagen. Nach vorläufigen Daten ersetzt dieser Anschluss die USB-Anschlüsse Typ A und B aller Größen, die für Telefone, Tablets, Computer und andere externe Geräte vorgesehen sind. Typ C wird die neue, beschleunigte Version von USB mit 10 Gbit / s Generation 3.1 in 2 Spezifikationen unterstützen, mit der Möglichkeit, den Durchsatz weiter zu erhöhen.

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Wenn Sie sich vor etwa 10 Jahren an einen Computer gesetzt haben, ist es nicht verwunderlich, dass USB für Sie eine Selbstverständlichkeit ist. Und natürlich ist das, was wir haben, trotz der sich ständig ändernden Eigenschaften und Verbindungsmethoden viel besser als frühere Versionen der bekannten Datenübertragungsschnittstelle.



Wenn Sie vor dem Aufkommen von USB im Zeitalter von Pentium und Pentium II mit einem Computer zu tun hatten, denken Sie daran, dass Benutzer ständig etwas über verschiedene Anschlüsse verbinden mussten. Müssen Sie eine Maus anschließen? Möglicherweise benötigen Sie eine PS / 2- oder serielle Schnittstelle. Möchten Sie eine Tastatur anschließen? Und wieder PS / 2, Apple Desktop Bus oder DIN-Anschluss. Für Drucker und Scanner verwendeten sie normalerweise große alte parallele Anschlüsse, die auch als externe Laufwerke dienten, wenn Ihnen der SCSI-Standard nicht gefiel. Um ein Präfix oder einen Joystick anzuschließen, benötigte man einen Spieleanschluss, wie er bis in die 90er Jahre überall in speziellen Soundkarten verwendet wurde (dies war die Realität, bevor Audio-Chips für Motherboards für Desktop-Computer und Laptops erstellt wurden).

Meiner Meinung nach liegt das Problem im Gesicht. Einige dieser Ports erforderten eigene Erweiterungskarten, die ebenfalls viel Platz beanspruchten, und in der Regel war es nicht sehr bequem, sie zu konfigurieren und neu zu starten. Ende der 90er Jahre erschienen Computer mit mehreren USB-Anschlüssen, normalerweise auf der Rückseite der Systemeinheit, meistens USB 1.1-Anschlüssen, die Geschwindigkeiten von bis zu 12 Mbit (oder 1,5 Mbit für externe Geräte wie Tastatur und Maus) ermöglichen. Die Komponentenhersteller wechselten sofort zu USB, obwohl USB-Anschlüsse und -Anschlüsse allmählich in Tastaturen, Mäusen, Druckern und anderen Geräten als zusätzliche Option und anschließend als Hauptoption angezeigt wurden.



Als sich USB 2.0 Anfang bis Mitte der 2000er Jahre verbreitete, wurde der Standard zu einem hervorragenden Ersatz für eine viel größere Anzahl bekannter Designs. USB-Sticks haben tatsächlich die Diskette (und tatsächlich ihre Verwandten in der Person des Zip-Laufwerks) vergraben und auch zum allmählichen Verschwinden von CDs und DVDs beigetragen - und die Wahrheit ist, warum Sie sie verwenden, um Daten zu speichern und das Betriebssystem zu installieren, wenn Sie können Wählen Sie einen kompakten und vielseitigeren USB-Anschluss, der Aufgaben schneller erledigt? Mit USB 2.0 konnten externe Geräte wie Wi-Fi-Adapter, optische Laufwerke, Ethernet-Ports usw. angeschlossen werden. Bis vor kurzem mussten diese jedoch unbedingt auf einem Computer installiert werden. Durch die Erhöhung der Datenübertragungsrate auf bis zu 480 Mbit / s konnten viele Ideen in die Realität umgesetzt werden.Die Anzahl der USB-Anschlüsse nahm zu, und dann ersetzten sie die veralteten Anschlüsse von Computern und (insbesondere) Laptops vollständig. In der Regel befinden sich bereits vier oder mehr USB-Anschlüsse auf der Rückseite stationärer Computer sowie 1-2 an der Vorderseite, um Zeit zu sparen.

USB wird im Zeitraum der USB 2.0-Verbreitung erwachsen, während sich eine Erhöhung der USB 3.0-Geschwindigkeit um bis zu 5 Gbit / s als noch bequemer herausstellte, insbesondere für die zuvor genannten Aufgaben: Das Erstellen von Systemsicherungen und das Verschieben schwerer Videodateien wurde einfacher, aber gleichzeitig freigegeben Platz für 802.11ac- oder Gigabit-Ethernet-Adapter. Es ist sehr praktisch, das Betriebssystem von USB 3.0-Festplatten oder Flash-Laufwerken zu starten, insbesondere wenn Sie Fehler beheben oder Daten wiederherstellen müssen. USB-Anschlüsse werden zunehmend zur einzigen Art von Anschlüssen am Computer, da mit der Verbreitung von Wi-Fi keine speziellen Ethernet-Anschlüsse benötigt wurden.Die allgegenwärtige Verwendung der Schnittstelle garantiert die Unterstützung aller großen Chiphersteller von Intel und Qualcomm bis AMD (moderne Intel-Chips unterstützen insgesamt 14 USB-Anschlüsse im Vergleich zu den einst relevanten zwei, die in früheren Versionen des Systems verfügbar waren).

Mit anderen Worten, USB konnte, wenn auch nicht ohne Probleme, erfolgreich sein und eine breite Entwicklerunterstützung aufrechterhalten, und der USB-Typ-A-Anschluss mit klassischer Größe und Form wurde auf den meisten Computern seit fast 20 Jahren gespeichert. Angesichts der langen Liste von Schnittstellen, die durch USB-Technologie ersetzt wurden, ist die Leistung mehr als solide.

Wer musste durchmachen

Nachdem USB fest an einer führenden Position befestigt war, schienen verschiedene Arten von Ports eine solche Dominanz in Frage zu stellen. In der Regel konnten sie wenig Erfolg erzielen und hatten sogar einige Funktionen, um Aufgaben auszuführen, die USB nicht bereitstellte. Infolgedessen spielte die weit verbreitete Verwendung des letzteren eine entscheidende Rolle.



Ein solcher Port war FireWire (auch bekannt als IEEE 1394), ein Standard, der von Ende der 90er Jahre bis Anfang 2010 hauptsächlich von Apple unterstützt wurde. Zu dieser Zeit hatte FireWire mehrere Vorteile gegenüber USB. FireWire-Geräte konnten in Reihe geschaltet werden, dh ein Port reichte aus, um ein Dutzend Geräte anzuschließen. Für FireWire-Vorgänge musste der Host-Prozessor nicht viel eingreifen. Der FireWire-Standard kann Daten auch gleichzeitig in zwei Richtungen übertragen (Prinzip „Vollduplex“), während USB 1.1 und 2.0 - nur in eine Richtung („Halbduplex“). Darüber hinaus war FireWire im Berichtszeitraum in der Regel schneller als USB. FireWire 400 unterstützte Geschwindigkeiten von bis zu 400 Mbit im Gegensatz zu 12 Mbit für USB 1.1, und FireWire 800 leistete insgesamt 800 Mbit, was sich von 480 Mbit abhebt.vorgeschlagen von USB 2.0.

Das Hauptproblem von FireWire war, dass sich die Implementierung des Standards als viel teurer herausstellte, da spezielle Chips benötigt wurden, um den Betrieb des Computers und externer Geräte zu steuern. Zunächst mussten FireWire-Benutzer sogar eine Lizenzgebühr zugunsten von Apple zahlen, dessen Bewertung erst Ende der 90er und Anfang der 2000er Jahre zu steigen begann, obwohl dies weit von der derzeitigen Macht des Unternehmens entfernt war. Die Verwirrung begann mit den Namen, die eigentlich nur die Namen eines Standards waren - hier ist Sonys iLINK und das weitläufige „IEEE 1394“. Der Übergang von FireWire 400 zu FireWire 800 erforderte auch die Verwendung von Kabeln, während USB 1.0, 1.1, 2.0 und 3.0 physikalisch kompatible Steckverbinder für alle Generationen des Standards verwendeten (mit einigen Ergänzungen in Bezug auf Mini- und Mikroversionen).

Infolgedessen sind die endgültigen Kosten für externe Laufwerke und Videogeräte, die einen erheblichen Datenverkehr erfordern, erheblich gestiegen. Der USB-Standard war immer noch billiger und wurde daher häufiger verwendet. Derzeit befinden sich neue Versionen von FireWire mit einer Höchstgeschwindigkeit von 1,6, 3,2 und 6,4 Gbit / s in verschiedenen Entwicklungsstadien. Da Apple diesen Standard in den meisten seiner Produkte nicht mehr unterstützt, wurden die Schnittstelleninvestitionen erheblich reduziert.



Dank der beschleunigten Benutzeroberfläche haben die Thunderbolt-Ports FireWire auf Apple Mac anstelle von Apple ersetzt. Thunderbolt ist in erster Linie mit Mac-Computern verbunden, da dieser Standard zum ersten Mal nur auf einer der Mohnblumen eingeführt wurde und es der Mac ist, der die Führung in der Apple-Produktlinie innehat. Tatsächlich wurde Thunderbolt von Intel entwickelt. Anfänglich war der Standard, dann Light Peak, für die Datenübertragung in beide Richtungen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10 Gbit / s verantwortlich, was doppelt so hoch war wie bei USB 3.0. Dies sicherte natürlich den Erfolg des Projekts auf dem Markt ein oder zwei Jahre, bevor USB 3.0 als gängiger Standard für die meisten Computer festgelegt wurde.

Thunderbolt-Controller der zweiten Generation erhöhten die Geschwindigkeit auf 20 Gbit / s und veränderten den Datenübertragungsmechanismus. Thunderbolt-Controller der ersten Generation sendeten Daten auf einem Bus mit 10 Gbit / s und konnten Daten auf einem anderen PCI Express-Bus empfangen. Thunderbolt 2 kombinierte zwei Streams, was eine Erhöhung der Datenübertragungsgeschwindigkeit in eine Richtung garantierte. Keiner dieser Ports wurde allgemein akzeptiert und blieb eine Entwicklung für Mac, professionelle Workstation-Motherboards und Erweiterungskarten.

Bis zu diesem Moment waren die Änderungen geringfügig, und dann wurde Thunderbolt 3, die neue 40-Gbit / s-Version der Technologie, die einen USB-Typ-C-Anschluss verwendet, veröffentlicht. Die neuen Thunderbolt-Anschlüsse erfordern noch einen separaten Controller, sind jedoch vollständig mit USB Typ C kompatibel und bieten Unterstützung für USB 3.1 der zweiten Generation mit 10 Gbit / s. Vor kurzem tauchten die gleichen Anschlüsse auf mehreren High-End-Laptops auf, insbesondere in der Dell XPS-Reihe und auf dem HP Elite x2-Tablet. Dies sieht nicht wie eine USB-Reihe aus, aber bevor Thunderbolt nicht einmal von einer derart ernsthaften Unterstützung durch große PC-Hersteller träumen konnte .

Trotzdem wiederholten die Entwickler von Thunderbolt dieselben unverzeihlichen Fehler wie FireWire: Thunderbolt geht von einem separaten Controller und Kabel im PC aus, und die Hersteller von Komponenten müssen zusätzliche Chips basteln, damit die Schnittstelle funktioniert. Theoretisch kann Intel seine Autorität nutzen und Thunderbolt auf dem Markt fördern, indem es die Integration der genannten Controller in jeden hergestellten Chip initiiert, aber auch hier gibt es keine Schwierigkeiten. Dieser Ansatz erhöht die Menge an Silizium, die zur Herstellung jedes Chips benötigt wird, was wiederum Kosten bedeutet, und es ist unwahrscheinlich, dass Intel aus eigener Tasche zahlen möchte. Darüber hinaus benötigt der Mikrokreislauf in diesem Fall mehr Energie, und Intel klettert bereits aus seiner Haut, um solche Indikatoren zu reduzieren.

Derzeit erklären die oben genannten Faktoren, warum Thunderbolt auf einer begrenzten Anzahl von Systemen verwendet wird. Und obwohl dies eine ausgezeichnete Wahl für glückliche Besitzer von 4K-Bildschirmen oder für Menschen ist, die ständig eine große Menge an Informationen übertragen, bleibt es für die meisten normalen USB-Benutzer die schnellste und häufigste Art, Aufgaben zu erledigen.

Neue Wettbewerber

Das Haupthindernis für die Weiterentwicklung von USB können Technologien sein, die ähnliche Funktionen ausführen, jedoch ohne Kabel.



Oft wählen wir drahtlose Technologien, die die Aufgaben lösen, die einst das Schicksal von USB waren. Die Cloud-Datensynchronisierungsdienste aktualisieren E-Mails, Kontaktlisten, Kalender, Dateien und Online-Einkaufslisten auf allen verfügbaren Geräten zeitnah und ohne Kabel. Bluetooth, NFC, Wi-Fi Direct und AirDrop sind ein großartiger USB-Ersatz für die Übertragung einzelner Dateien, während Miracast und AirPlay die drahtlose Verbindung jedes Geräts mit einem Fernseher ermöglichen (obwohl einige Modelle ohne integrierte Funktionen weiterhin kabelgebundene Empfänger wie Apple TV oder benötigen Chromecast). Auch Drucker, Kameras mit WLAN und Speicherkarten werden immer häufiger eingesetzt.

In der Regel liegt der Hauptfang der aufgeführten Optionen in der Geschwindigkeit. Wenn Sie viele Fotos übertragen oder Videos mit einer Auflösung von 1080 Pixel verarbeiten müssen, die von einem Smartphone aufgenommen wurden, benötigen Sie diese drahtlosen Schnickschnack höchstwahrscheinlich nicht, da USB 2.0 viel schneller und zuverlässiger ist. Unerfahrene PC-Benutzer verwenden nach wie vor USB, um mobile Geräte mit Computern zu verbinden, da es nicht so einfach ist, das bevorzugte Android-ROM zu installieren und Daten über Wi-Fi oder Bluetooth zu übertragen.

Selbst wenn Sie nie etwas an einen Computer anschließen, sind alle Geräte irgendwie an Kabel gebunden - ohne Strom, nichts. Es gab Versuche, USB durch einen von mehreren Standards für drahtloses Laden zu ersetzen, aber es gibt immer noch viele Mängel bei solchen Entwicklungen. Eine große Anzahl von Produkten erschwert den Standardisierungsprozess für ein einzelnes Ladegerät erheblich (obwohl einige Unternehmen daran arbeiten, dieses lästige Missverständnis zu beheben). Komponentenhersteller müssen einen Weg finden, drahtlose Ladegeräte in bestehende Telefondesigns zu integrieren oder zusätzliche Ladegeräte freizugeben. Aber es gibt nicht so viele neue Arten von Ladegeräten, und sie laden natürlich nicht so effektiv auf, wie wenn sie direkt mit dem Netzwerk verbunden sind. Und das Interessanteste ist, dass die meisten dieser Geräte immer noch USB benötigen.

In jedem Fall ist es unwahrscheinlich, dass USB in naher Zukunft etwas zustoßen wird, selbst wenn wettbewerbsfähige drahtlose Projekte entwickelt werden. So wie das Aufkommen von Wi-Fi das kabelgebundene Ethernet nicht zum Absturz gebracht hat, ist es unwahrscheinlich, dass die drahtlose Technologie USB ersetzen wird. Zumindest momentan nicht. Selbst unter Berücksichtigung der hervorragenden Leistung in Bezug auf Geschwindigkeit und das Erscheinungsbild aller Arten von anständigen Controllern ist zu beachten, dass die Geschwindigkeit, der Komfort und die Kompatibilität von USB diesem Standard mehr als ein Jahr erfolgreiches Leben ermöglichen.

Quelle: Arstechnica

Source: https://habr.com/ru/post/de387133/