چگونه پورت های USB کار می کنند
هدف USB این است که تمام این سردرد ها را تمام کند. Universal Serial Bus به شما یک روش استاندارد، ساده و آسان برای اتصال به ۱۲۷ دستگاه را به یک کامپیوتر می دهد.
فقط در مورد هر محیطی که در حال حاضر ساخته شده است در نسخه USB قرار می گیرد. لیست نمونه ای از دستگاه های USB که می توانید امروز خریداری کنید عبارتند از:
چاپگرها
اسکنرها
موش
جوی استیک
پرواز می کند
دوربین های دیجیتال
وب کم
دستگاه های تولید اطلاعات علمی
مودم ها
سخنرانان
تلفن ها
تلفن های ویدئویی
دستگاه های ذخیره سازی
اتصالات شبکه
در بخش بعدی، ما به کابلهای USB و اتصالات اجازه می دهیم که کامپیوتر شما با این دستگاه ها ارتباط برقرار کند.
کابل های USB و اتصالات
اتصال USB دستگاه به رایانه ساده است – اتصال USB را در پشت دستگاه خود پیدا کرده و اتصال USB را به آن وصل کنید.
اگر این یک دستگاه جدید است، سیستم عامل آن را خودکار تشخیص داده و از دیسک راننده درخواست می کند. اگر دستگاه قبلا نصب شده است، کامپیوتر آن را فعال می کند و شروع به صحبت با آن می کند. دستگاه های USB را می توان در هر زمان متصل و قطع کرد.
یک اتصال USB معمولی، به نام “A” اتصال
بسیاری از دستگاه های USB با کابل داخلی ساخته شده اند و کابل آن بر روی “A” قرار دارد. اگر نه، دستگاه دارای یک سوکت بر روی آن است که یک اتصال USB B را می پذیرد.
یک اتصال “B” معمولی
استاندارد USB با استفاده از اتصالات “A” و “B” برای جلوگیری از سردرگمی:
اتصال “A” به بالای کامپیوتر “به سمت بالا” انجام می شود.
اتصال “B” سر “پایین دست” و اتصال به دستگاه های فردی است.
با استفاده از اتصال دهنده های مختلف در انتهای بالادست و پایین دست، غیر ممکن است که هرگز اشتباه گرفته شود – اگر شما اتصال هر اتصال USB کابل به یک دستگاه، شما می دانید که این کار خواهد کرد. به طور مشابه، شما می توانید هر اتصال “A” را به هر سوکت “A” وصل کنید و بدانید که این کار می کند.
هاب های USB
اکثر رایانه هایی که امروز خریداری می کنید حداقل با یک یا دو سوکت USB همراه است. اما با استفاده از بسیاری از دستگاه های USB در بازار، شما به راحتی از سوکت های بسیار سریع اجرا می کنید. به عنوان مثال، شما می توانید یک صفحه کلید، موس، چاپگر، میکروفون و وب کم با تکنولوژی USB داشته باشید، بنابراین سوال واضح این است: “چگونه تمام دستگاه ها را وصل می کنید؟“
راه حل آسان این مشکل خرید یک هاب USB ارزان است. استاندارد USB پشتیبانی از ۱۲۷ دستگاه و هاب های USB بخشی از استاندارد است.
یک هاب USB چهار پورت معمولی ۴ “A” را می پذیرد.
هاب معمولا دارای چهار پورت جدید است، اما ممکن است خیلی بیشتر باشد. هاب را به کامپیوتر خود وصل می کنید و سپس دستگاه های خود را (یا دیگر هاب ها) را به هاب وصل کنید. با زدن hubs با هم، شما می توانید ده ها پورت USB موجود در یک کامپیوتر تک ایجاد کنید.
هاب ها را می توان از طریق سیستم خاموش و روشن کرد. همانطور که در صفحه بعد مشاهده خواهید کرد، استاندارد USB اجازه می دهد تا دستگاه ها قدرت خود را از اتصال USB خود بردارند. یک دستگاه قدرتمند مانند چاپگر یا اسکنر دارای منبع تغذیه خود است، اما دستگاه های کم قدرت مانند موش و دوربین های دیجیتال قدرت خود را از اتوبوس به منظور ساده تر می کنند. قدرت (تا ۵۰۰ میلیمتر در ۵ ولت برای USB 2.0 و ۹۰۰ میلیمتر برای USB 3.0) از رایانه است. اگر شما مقدار زیادی از دستگاه های خود را (مانند چاپگرها و اسکنرها) دارید، نیازی نیست که هاب خود را خاموش کنید – هیچ یک از دستگاه های متصل به هاب نیازی به برق اضافی ندارد، بنابراین کامپیوتر می تواند آن را اداره کند. اگر شما دارای بسیاری از دستگاه های غیر قدرت مانند موش و دوربین، شما احتمالا نیاز به یک مرکز متصل شده است. هاب دارای ترانسفورماتور خاص خود است و قدرت را به اتوبوس می دهد تا دستگاه ها منبع برق را بیش از حد بار نکنند.
فرآیند USB
وقتی که میزبان قدرت را به دست می آورد، آن را به تمام دستگاه های متصل به اتوبوس نشان می دهد و هر یک از آدرس را اختصاص می دهد. این فرآیند شمارش نامیده می شود – دستگاه ها نیز هنگام اتصال به اتوبوس ثبت می شوند. میزبان همچنین از هر دستگاهی می داند چه نوع انتقال داده ای که می خواهد انجام دهد:
وقفه – یک دستگاه مانند یک ماوس یا صفحه کلید، که اطلاعات بسیار کمی را ارسال می کند، حالت وقفه را انتخاب می کند.
فله – یک دستگاه مانند یک چاپگر، که داده ها را در یک بسته بزرگ دریافت می کند، از حالت انتقال فله استفاده می کند. یک بلوک داده به چاپگر (در تکه های ۶۴ بایت) ارسال می شود و تأیید می شود تا مطمئن شود که درست است.
Isochronous – یک دستگاه جریان (مانند بلندگو) از حالت ایزوکرون استفاده می کند. جریان داده بین دستگاه و میزبان در زمان واقعی، و هیچ اصلاح خطا وجود دارد.
میزبان همچنین می تواند دستورات یا پارامترهای پرس و جو را با بسته های کنترل ارسال کند.
همانطور که دستگاه ها ثبت شده اند، میزبان پیگیری پهنای باند کل را که تمام دستگاه های منحصر بفرد و وقفه درخواست می کنند، پیگیری می کند. آنها می توانند تا ۹۰ درصد از پهنای باند ۴۸۰ مگابیت در ثانیه مصرف کنند (USB 3.0 این سرعت را تا ۴٫۸ گیگابیت در ثانیه افزایش می دهد). پس از ۹۰ درصد استفاده می شود، میزبان دسترسی به هر دستگاه دیگر و یا ایزوچنونی را قطع می کند. بسته های کنترل و بسته ها برای انتقال انبوه از هر پهنای باند که باقی می ماند (حداقل ۱۰ درصد) استفاده می شود.
اتوبوس سریال Universal پهنای باند موجود را به فریم ها تقسیم می کند و میزبان فریم ها را کنترل می کند. فریم ها حاوی ۱۵۰۰ بایت هستند و یک قاب جدید هر millisecond شروع می شود. در حین فریم، دستگاههای منحصر به فرد و وقفه یک اسلات را می گیرند تا پهنای باند مورد نیازشان را تضمین کنند. انتقال فله و کنترل از هر فضای ذخیره شده استفاده می کند. لینک های فنی در انتهای مقاله حاوی جزئیات زیادی هستند اگر می خواهید بیشتر بدانید.
ویژگی های USB
در داخل کابل USB: دو سیم برای قدرت – ۵ ولت (قرمز) و زمین (قهوه ای) – و جفت پیچ خورده (زرد و آبی) سیم برای حمل داده ها وجود دارد. کابل نیز محافظت شده است.
در داخل کابل USB: دو سیم برای قدرت – ۵ ولت (قرمز) و زمین (قهوه ای) – و جفت پیچ خورده (زرد و آبی) سیم برای حمل داده ها وجود دارد. کابل نیز محافظت شده است.
اتوبوس Universal Serial دارای ویژگی های زیر است:
کامپیوتر به عنوان میزبان عمل می کند.
حداکثر ۱۲۷ دستگاه می توانند به طور مستقیم یا از طریق هاب های USB به میزبان وصل شوند.
کابل های انفرادی USB تا ۵ متر می توانند کار کنند. با هاب ها، دستگاه ها می توانند تا ۳۰ متر (شش کابل ارزش) دور از میزبان باشد.
با استفاده از USB 2.0، حداکثر سرعت داده ۴۸۰ مگابیت در ثانیه (۱۰ برابر سرعت USB 1.0) است.
کابل USB 2.0 دو سیم برای قدرت (۵ ولت و زمین) و یک جفت سیم پیچ خورده برای حمل داده است. استاندارد USB 3.0 چهار سیم بیشتر را برای انتقال داده اضافه می کند. در حالی که USB 2.0 فقط می تواند داده ها را در یک جهت در یک زمان (پایین یا بالا جریان) ارسال کند، USB 3.0 می تواند به طور همزمان داده ها را در هر دو جهت انتقال دهد.
در سیم های قدرت، رایانه می تواند تا ۵۰۰ میلی آمپر قدرت در ۵ ولت عرضه کند. یک کابل USB 3.0 می تواند تا ۹۰۰ میلی آمپر قدرت عرضه کند.
دستگاه های کم قدرت (مانند موش ها) می توانند قدرت خود را مستقیما از اتوبوس بیرون بیاورند. دستگاه های با قدرت (مانند پرینتر) دارای منبع تغذیه خود هستند و از اتوبوس کمترین قدرت را به دست می آورند. هاب ها می توانند منابع قدرت خود را برای ارائه قدرت به دستگاه های متصل به مرکز متصل کنند.
دستگاه های USB قابل جابجایی هستند، به این معنی که می توانید آنها را به اتوبوس وصل کنید و هر زمان آنها را جدا کنید. یک کابل USB 3.0 با پورت USB 2.0 سازگار است – شما همان سرعت انتقال اطلاعات را همانند یک پورت USB 3.0 دریافت نمی کنید، اما داده ها و برق هنوز از طریق کابل انتقال می یابد.
هنگامی که کامپیوتر وارد حالت صرفه جویی در مصرف انرژی می شود، بسیاری از دستگاه های USB می توانند توسط رایانه میزبان بخوابند.
دستگاه های متصل به یک پورت USB به کابل متصل می شوند تا قدرت و داده ها را حمل کنند.
چگونه پورت های USB کار می کنند
توسط مارشال مغز
USB 2.0 و ۳٫۰
استاندارد USB 2.0 در آوریل ۲۰۰۰ منتشر شد و به عنوان یک ارتقاء برای USB 1.1 عرضه می شود.
USB 2.0 (USB با سرعت بالا) پهنای باند اضافی برای برنامه های چند رسانه ای و ذخیره سازی را فراهم می کند و سرعت انتقال داده ۴۰ برابر سریعتر از USB 1.1 است. USB 2.0 دارای سازگاری کامل و رو به جلو با دستگاه های USB اصلی است و همچنین با کابل ها و اتصالات ساخته شده برای USB اصلی نیز امکان پذیر است.
پشتیبانی از سه حالت سرعت (۱٫۵، ۱۲ و ۴۸۰ مگابیت در ثانیه)، USB 2.0 از دستگاه های پهنای باند کم مانند صفحه کلید و موش و همچنین پهنای باند بالا مانند وب کم های با وضوح بالا، اسکنر ها، چاپگرها و سیستم های ذخیره سازی با ظرفیت بالا . استقرار USB 2.0 به رهبران صنعت کامپیوتر اجازه می دهد تا با توسعه لوازم جانبی کامپیوتر برای تکمیل رایانه های با کارایی بالا کار کنند. علاوه بر بهبود عملکرد و تشویق نوآوری، USB 2.0 باعث افزایش بهره وری از برنامه های کاربردی کاربر می شود و به کاربر اجازه می دهد تا همزمان یک برنامه چندین برنامه را اجرا کند یا چندین دستگاه با کارایی بالا را اجرا کند.
استاندارد USB 3.0 (SuperSpeed USB) در تاریخ ۱۷ نوامبر ۲۰۰۸ رسمی شد [منبع: همه چیز USB]. USB 3.0 دارای سرعت ۱۰ برابر سریعتر از USB 2.0 در ۴٫۸ گیگابیت در ثانیه است. این برای برنامه های کاربردی مانند انتقال فیلم های با کیفیت بالا و یا پشتیبان گیری از کل هارد دیسک به یک درایو خارجی است. با افزایش ظرفیت هارد دیسک، نیاز به روش انتقال داده با سرعت بالا نیز افزایش می یابد.
پذیرش استاندارد USB 3.0 آهسته است. تولید کنندگان تراشه باید سخت افزار مادربردی را که از USB 3.0 پشتیبانی می کند، طراحی کند. صاحبان کامپیوتر گزینه ای برای خرید کارت هایی دارند که می توانند در رایانه های خود نصب کنند تا USB 3.0 پشتیبانی کنند. اما پشتیبانی سخت افزاری فقط بخشی از مشکل است – شما همچنین نیاز به پشتیبانی از سیستم عامل خود دارید. با اینکه مایکروسافت اعلام کرد که ویندوز ۷ در نهایت از استاندارد USB 3.0 پشتیبانی می کند، این شرکت سیستم عامل خود را بدون پشتیبانی از USB 3.0 حمل می کند. توزیع های اخیر سیستم عامل لینوکس از USB 3.0 پشتیبانی می کند.
ممکن است فکر نکنید که کابلهای انتقال داده اختلاف نظر دارند. اما برخی از خبرنگاران، مانند Adrian Kingsley-Hughes، نویسنده ZDNet، ادعا می کنند که یکی از دلایلی است که USB 3.0 پذیرش آن بسیار کند است زیرا اینتل با تولید هدفمند از مادربرد با پشتیبانی از USB 3.0، به طور هدفمند شروع به تولید محصولات خود کرد. منبع: Kingsley -Hughes] این محصول Light Peak است که یک تکنولوژی انتقال داده است که دارای سرعت انتقال اولیه بالا ۱۰ گیگابایت در ثانیه است و سرعت های نظری آینده آن به ۱۰۰ گیگابیت در ثانیه می رسد. از آنجا که اینتل تولید کننده اصلی تراشه ها است، تنها چند کامپیوتر با مادربرد های دیگر شرکت ها از USB 3.0 پشتیبانی می کند.
نمایندگان اینتل چنین ادعاهایی را انکار می کنند. مدیران شرکت اظهار داشتند که تکنولوژی Light Peak قصد ندارد پورت های USB را عوض کند و هم Light Peak و هم USB 3.0 با هم کار خواهند کرد. در عین حال، شما می توانید کامپیوتر و لوازم جانبی که USB 3.0 را در بازار موجود می سازند را پیدا کنید.
