Uma breve história do USB: antecessores e perdedores concorrentes

Uma demonstração vívida do "princípio de superposição de uma porta USB"

dificilmente pode ser considerada perfeita, mas tornou-se uma excelente alternativa para muitas portas com as quais dificilmente voltaremos a tratar.

Como todas as tecnologias, o USB evoluiu gradualmente. Apesar do título de barramento serial “universal”, há mais de 18 anos no mercado, a tecnologia aparece repetidamente em novas variações com diferentes velocidades de conexão e um número infinito de cabos. O USB Implementers Forum , um

grupo de empresas especializadas nesse padrão de transferência de dados, está familiarizado com esta tendência e pretende propor uma solução para o problema com um novo tipo de cabo, conhecido como Type-C. De acordo com dados preliminares, esse conector substituirá as portas USB Tipo A e Tipo B de todos os tamanhos, fornecidas em telefones, tablets, computadores e outros dispositivos externos. O Type-C suportará a nova versão acelerada do USB com especificações de geração 3.1 em 2 de 10 Gbit / s, com a possibilidade de aumentar ainda mais a taxa de transferência.

, USB Type-C , . XKCD .


XKCD

, Type-C , , USB , .

Se você se sentou em um computador há cerca de dez anos, não é de surpreender que USB seja algo que você considera natural. E, é claro, mesmo considerando as características e os métodos de conexão em constante mudança, o que temos é muito melhor do que as versões anteriores da interface familiar de transferência de dados.



Se você estava lidando com um computador antes do advento do USB na era do Pentium e Pentium II, lembre-se de que os usuários precisavam conectar constantemente algo através de portas diferentes. Precisa conectar um mouse? Você pode precisar de uma porta serial ou PS / 2. Deseja conectar um teclado? E novamente PS / 2, Apple Desktop Bus ou porta DIN. Para impressoras e scanners, eles geralmente usavam grandes portas paralelas antigas, que também serviam como unidades externas, caso você não gostasse do padrão SCSI. Para conectar um prefixo ou joystick, você precisava de uma porta de jogo, como as que até os anos 90 eram usadas em todos os lugares em placas de som especializadas (essa era a realidade antes de criar chips de áudio para placas-mãe para computadores desktop e laptops).

Na minha opinião, o problema está aparecendo. Algumas dessas portas exigiam suas próprias placas de expansão, que também ocupavam muito espaço e, como regra, não era muito conveniente configurá-las e reiniciá-las. No final dos anos 90, os computadores apareciam com várias portas USB, geralmente na parte traseira da unidade do sistema, na maioria das vezes portas USB 1.1, capazes de atingir velocidades de até 12 Mbit (ou 1,5 Mbit para dispositivos externos, como teclado e mouse). Os fabricantes de componentes mudaram imediatamente para USB, embora as portas e conectores USB gradualmente começaram a aparecer em teclados, mouses, impressoras e outros dispositivos como uma opção adicional e, posteriormente, como principal.



Quando o USB 2.0 se espalhou no início e meados dos anos 2000, o padrão se tornou um excelente substituto para um número muito maior de projetos familiares. As unidades flash USB, de fato, enterraram um disquete (e, de fato, seus parentes na forma de uma unidade Zip) e também contribuíram para o desaparecimento gradual de CDs e DVDs - e, realmente, por que usá-los para armazenar dados e instalar o sistema operacional quando é possível escolher um USB compacto e mais versátil que lida com as tarefas mais rapidamente? Usando o USB 2.0, era possível conectar dispositivos externos, como adaptadores Wi-Fi, unidades ópticas, portas Ethernet etc. - e até recentemente, eles precisavam ser instalados em um computador sem falhas. Aumentar a taxa de transferência de dados em até 480 Mbps permitiu converter muitas idéias em realidade.Portanto, o número de portas USB aumentou e elas substituíram completamente as portas desatualizadas em computadores e (especialmente) laptops. Como regra, quatro ou mais portas USB já podem ser encontradas no painel traseiro de computadores estacionários, além de 1-2 no painel frontal para economizar tempo.

A maioridade do USB cai no período da disseminação do USB 2.0, enquanto um aumento nas velocidades do USB 3.0 de até 5 Gb / s se tornou ainda mais conveniente, especialmente para as tarefas mencionadas anteriormente: tornar os backups do sistema e mover arquivos de vídeo pesados ​​ficou mais fácil, mas ao mesmo tempo liberado espaço para adaptadores 802.11ac ou Gigabit Ethernet. É bastante conveniente iniciar o sistema operacional a partir de discos rígidos USB 3.0 ou unidades flash, especialmente se você precisar solucionar problemas ou recuperar dados. As portas USB estão se tornando cada vez mais o único tipo de portas no computador, porque com a expansão das portas Ethernet Wi-Fi especializadas não eram necessárias.O uso onipresente da interface garante suporte para todos os principais fabricantes de chips, da Intel e Qualcomm à AMD (os modernos chips Intel suportam um total de 14 portas USB, em comparação com as duas anteriormente relevantes disponíveis nas versões anteriores do sistema).

Em outras palavras, o USB conseguiu, embora não sem problemas, ter sucesso e manter amplo suporte ao desenvolvedor, e o conector USB Tipo A de tamanho e forma clássicos foi salvo na maioria dos computadores por quase 20 anos. Dada a longa lista de interfaces substituídas pela tecnologia USB, a conquista é mais do que sólida.

Quem teve que passar

Depois de fixar firmemente o USB em uma posição de liderança, vários tipos de portas pareciam desafiar esse domínio. Como regra, eles foram capazes de alcançar pouco sucesso e tiveram algumas funções para executar tarefas que o USB não previa, mas, como resultado, o uso generalizado deste último teve um papel decisivo.



Uma dessas portas foi a FireWire (também conhecida como IEEE 1394), um padrão suportado principalmente pela Apple desde o final dos anos 90 até o início de 2010. Naquela época, o FireWire tinha várias vantagens sobre o USB. Os dispositivos FireWire podiam ser conectados em série, ou seja, uma porta era suficiente para conectar uma dúzia de dispositivos; As operações do FireWire não exigiram muita intervenção do processador host; o padrão FireWire também pode transmitir dados em duas direções ao mesmo tempo (o princípio de “full-duplex”), enquanto USB 1.1 e 2.0 - apenas em uma direção (“half-duplex”). Além disso, durante o período em análise, o FireWire era geralmente mais rápido que o USB. O FireWire 400 suportava velocidades de até 400 Mbit, em oposição a 12 Mbit para USB 1.1, e o FireWire 800 fazia 800 Mbit no total, o que se destacava contra 480 Mbit,proposto pelo USB 2.0.

O principal problema do FireWire era que a implementação do padrão era muito mais cara, porque eram necessários chips especiais para controlar a operação do computador e dos dispositivos externos. No início, os usuários do FireWire precisavam pagar uma taxa de licença em favor da Apple, cuja classificação começou a crescer no final dos anos 90 e início dos anos 2000, embora estivesse longe do poder atual da empresa. A confusão começou com os nomes, que, de fato, eram apenas os nomes de um padrão - aqui está o iLINK da Sony e o divagante "IEEE 1394". A transição do FireWire 400 para o FireWire 800 também exigiu o uso de cabos, enquanto o USB 1.0, 1.1, 2.0 e 3.0 usava conectores fisicamente compatíveis para todas as gerações do padrão (com algumas adições nas versões mini e micro).

Como resultado, o custo final de unidades externas e equipamentos de vídeo, exigindo uma quantidade significativa de tráfego, aumentou significativamente; o padrão USB ainda era mais barato e, portanto, era usado com mais frequência. Atualmente, novas versões do FireWire com velocidade máxima de 1,6, 3,2 e 6,4 Gb / s estão em vários estágios de desenvolvimento, mas como a Apple não oferece mais suporte a esse padrão na maioria de seus produtos, o investimento em interface foi significativamente reduzido.



Graças à sua interface acelerada, as portas Thunderbolt substituíram o FireWire no Apple Mac da Apple. O Thunderbolt, em primeiro lugar, está associado aos computadores Mac, porque pela primeira vez esse padrão foi lançado em apenas uma das papoulas, e é o Mac que lidera a linha de produtos da Apple. De fato, o Thunderbolt foi desenvolvido pela Intel. Inicialmente, o padrão, então Light Peak, era responsável pela transferência de dados em ambas as direções a uma velocidade de até 10 Gb / s, o que era duas vezes maior que o USB 3.0. E isso, é claro, garantiu o sucesso do projeto no mercado um ano ou dois antes que o USB 3.0 fosse corrigido como o padrão mais comum para a maioria dos computadores.

Os controladores Thunderbolt de segunda geração aumentaram a velocidade para 20 Gb / s, alterando o mecanismo de transferência de dados. Os controladores Thunderbolt de primeira geração transmitiam dados em um barramento a 10 Gb / s e podiam receber dados em outro barramento PCI Express; O Thunderbolt 2 combinou dois fluxos, o que garantiu um aumento na velocidade de transferência de dados em uma direção. Nenhuma dessas portas se tornou geralmente aceita e permaneceu um desenvolvimento para Mac, placas-mãe para estações de trabalho profissionais e placas de expansão.

Até aquele momento, as mudanças eram pequenas e, em seguida, o Thunderbolt 3, a nova versão da tecnologia de 40 Gb / s, que usa uma porta USB Tipo C, foi lançada. As novas portas Thunderbolt ainda exigem um controlador separado, mas são totalmente compatíveis com o USB Tipo C e oferecem suporte para 10 Gb / s USB 3.1 de segunda geração. Recentemente, as mesmas portas apareceram em vários laptops topo de linha, em particular na linha Dell XPS e no tablet HP Elite x 2. Isso não é muito parecido com o tamanho do USB, mas o Thunderbolt anterior nem sequer sonhava com um suporte tão sério dos principais fabricantes de PC .

No entanto, os criadores do Thunderbolt repetiram os mesmos erros imperdoáveis ​​do FireWire: o Thunderbolt assume um controlador e um cabo separados no PC, além de os fabricantes de componentes precisarem mexer nos chips adicionais necessários para o funcionamento da interface. Teoricamente, a Intel pode tirar vantagem de sua autoridade e promover o Thunderbolt no mercado iniciando a integração dos controladores mencionados em cada chip fabricado, mas também não há dificuldades aqui. Essa abordagem aumenta a quantidade de silício necessária para produzir cada chip, o que significa custos novamente, e é improvável que a Intel queira pagar do próprio bolso. Além disso, nesse caso, o microcircuito exigirá mais energia, e a Intel já sai de sua pele para reduzir esses indicadores.

Atualmente, os fatores acima explicam por que o Thunderbolt é usado em um número limitado de sistemas. E embora seja uma excelente opção para felizes proprietários de telas 4K ou pessoas que transmitem constantemente uma enorme quantidade de informações, para a maioria dos usuários comuns de USB, ela continua sendo a maneira mais rápida e comum de realizar tarefas.

Novos concorrentes

O principal obstáculo para o desenvolvimento adicional de USB pode ser tecnologias que executam funções semelhantes, mas sem fios.



Muitas vezes, escolhemos tecnologias sem fio que resolvem as tarefas que antes eram o destino do USB. Os serviços de sincronização de dados na nuvem atualizam oportunamente e-mails, lista de contatos, calendário, arquivos e lista de compras on-line em todos os dispositivos disponíveis sem cabos. Bluetooth, NFC, Wi-Fi Direct e AirDrop são um excelente substituto USB para transferir arquivos individuais, enquanto o Miracast e o AirPlay fornecem conectividade sem fio para qualquer dispositivo na TV (embora alguns modelos sem recursos internos ainda exijam receptores com fio como Apple TV ou Chromecast). Impressoras, câmeras com Wi-Fi e cartões de memória também são cada vez mais comuns.

Como regra, o principal problema das opções listadas está na velocidade. Se você precisar transferir muitas fotos ou processar vídeo com uma resolução de 1080 pixels tirada de um smartphone, provavelmente não precisará desses sinos e assobios sem fio, porque o USB 2.0 é muito mais rápido e confiável. Usuários inexperientes de PC, como antes, usarão o USB para conectar dispositivos móveis a computadores, porque não é tão fácil instalar a ROM Android favorita, transferindo dados via Wi-Fi ou Bluetooth.

Mesmo que você nunca conecte nada a um computador, todos os dispositivos estão de alguma forma ligados a fios - sem energia, nada. Houve tentativas de substituir o USB por um dos vários padrões de carregamento sem fio, mas ainda existem muitas deficiências nesses desenvolvimentos. Um grande número de produtos complica significativamente o processo de padronização de um único carregador (embora algumas empresas estejam trabalhando para resolver esse mal-entendido irritante). Os fabricantes de componentes terão que encontrar uma maneira de integrar carregadores sem fio nos modelos de telefones existentes ou liberar carregadores adicionais. Mas, afinal, não existem tantos tipos novos de carregadores, e eles cobram, é claro, não são tão eficazes quanto quando conectados diretamente à rede. E o mais interessante é que a maioria desses dispositivos ainda requer o uso de USB.

De qualquer forma, é improvável que algo aconteça com a USB em um futuro próximo, mesmo com o desenvolvimento ativo de projetos sem fio competitivos. Assim como o advento do Wi-Fi não travou a Ethernet com fio, é improvável que a tecnologia sem fio substitua o USB. Pelo menos não agora. Mesmo levando em consideração o excelente desempenho em termos de velocidade e a aparência de todos os tipos de controladores decentes, vale a pena reconhecer que a velocidade, a conveniência e a compatibilidade oferecidas pela USB fornecerão a esse padrão mais de um ano de existência bem-sucedida.

Fonte: Arstechnica

Source: https://habr.com/ru/post/pt387133/