О г л а в л е н н я:
Специфікація USB ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
Творці ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3
Робота USB ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3
Види периферійного обладнання, що підтримує USB ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
Програмне забезпечення, що потрібно для роботи USB ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4
Значення USB для постачальників систем та периферії ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
Застосування USB при наявності двох систем, наприклад ноутбука і настільногокомп'ютера ... .. 5
Можливість збільшення довжини з'єднання пристроїв через шину USB до 50-200метрів (наприклад, використовуючи оптоволокно) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
Різниця між з'єднувачами серії "A" і "B" ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
Різниця між основним хабом і звичайним з точки зору апаратної реалізаціїта програмного забезпечення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
Технологія USB 2.0 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
Флеш-пам'ять ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 25
Compact Flash ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 26
SmartMedia ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27
MultiMediaCard ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27
Secure Digital ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
Memory Stick ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
Зчитувачі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
Зовнішні зчитувачі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
Внутрішні зчитувачі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 30
Зчитувачі - перехідники ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .30
Список використаних матеріалів ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
Специфікація USB.
Специфікація периферійної шини USB розроблена лідерами комп'ютерної тателекомунікаційної промисловості - Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft,
NEC и Northern Telecom - для підключення комп'ютерної периферії позакорпусу машини за стандартом plug'n'play, в результаті відпадаєнеобхідність у встановленні додаткових плат в слоти розширення іпереконфігуруванні системи. Персональні комп'ютери, що мають шину USB,дозволяють підключати периферійні пристрої та здійснюють їхавтоматичне конфігурування, як тільки пристрій фізично будеприєднано до машини, і при цьому немає необхідності перезавантажувати абовимикати комп'ютер, а також запускати програми установки іконфігурування. Шина USB дозволяє одночасно підключатипослідовно до 127 пристроїв, таких, як монітори або клавіатури,виконують роль додатково підключених компонентів, або хабів (тобтопристрій, через який підключається ще декілька).
Творці.
USB була розроблена групою з семи компаній, які бачили необхідністьу взаємодії для забезпечення подальшого зростання і розвитку розквітаючійіндустрії інтегрованих комп'ютерів і телефонії. Ці сім компаній,просувають USB, наступні: Compaq, Digital Equipment Corp, IBM PC Co.,
Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom.
Робота USB.
USB визначає, додано пристрій або відключено, завдяки своїйрозумності, забезпечується основною системою. Шина автоматичновизначає, який системний ресурс, включаючи програмний драйвер іпропускну здатність, потрібна кожному периферійних пристроїв і робитьцей ресурс доступним без втручання користувача. Власникикомп'ютерів, оснащених шиною USB мають можливість перемикати сумісніпериферійні пристрої, так само просто, як вони вкручують нову лампочку влампу.
Види периферійного обладнання, що підтримує USB.
Ви знаєте ці пристрої: телефони, модеми, клавіатури, миші, пристроїчитання CD ROM, джойстики, стрічкові та дискові накопичувачі, сканери тапринтери, MP3-плеєри і флаш-драйви. Швидкість прокачування в 480 мегабіт/секундудозволяє підключати через USB все сучасне покоління периферійнихпристроїв, включаючи апаратуру для обробки відео даних формату MPEG-2,рукавички для керування віртуальними об'єктами та дигітайзери. Також, зочікуванням великого зростання в області інтеграції комп'ютерів і телефонії, шина
USB може виступати як інтерфейс для підключення пристроїв
Цифровий мережі з інтегрованими послугами (ISDN) та цифрових пристроїв
Private Branch eXchange (PBX), що дозволяють підключати велику кількістьтелефонів до невеликої кількості ліній зв'язку.
Програмне забезпечення, що потрібно для роботи USB.
Операційна система Windows 95 (починаючи з версії OSR 2.1, випущеної 29жовтень 1996р.) поставляється вже з вбудованими драйверами, якідозволяє Вашого персонального комп'ютера розпізнавати USB периферію. Урезультаті, Вам не потрібно купувати або інсталювати додатковепрограмне забезпечення для кожного нового периферійного пристрою. Тим неменш, разом з новою USB периферією ви отримаєте дискету з новимидрайверами. Однак, не все так райдужно - наприклад, коректну роботупринтера з інтерфейсом USB здатна забезпечити тільки OC Windows 98 і вище.
Значення USB для постачальників систем і периферії.
Працює з USB будується на основі технологічно цілісною і відкритоюспецифікації, яка задовольняє потреби споживачів у легкорозгортаються комп'ютерах. У свою чергу, для постачальників і реселерівкомп'ютерів, периферії та програмного забезпечення, сумісність USBпринесе прибуток, за рахунок використання нових методів маркетингу:
. "Готова платформа" дозволяє логічно пов'язати апаратне і програмне забезпечення для спільної поставки покупцю.
. USB може знизити ризик можливої несумісності периферійного та програмного забезпечення, що поставляється з комп'ютерами, за рахунок поставки готових систем за ключ, що задовольняють вимогам спеціалізованих ринкових ніш.
. USB-сумісна периферія може запропонувати приватним і корпоративним покупцям більший вибір устаткування, без страху зниження функціональних можливостей апаратних засобів.
. Реселери отримують більшу гнучкість у підборі апаратури і готових систем, для стимуляції купівельного попиту, за рахунок можливості комбінування комплектів поставляється периферії, без побоювань, що щось з чимось не буде працювати в парі.
. USB може забезпечити постачальникам периферії додаткову вигоду, за рахунок постачання нового обладнання для систем, що використовують технологію MMX ™.
. USB може допомогти постачальникам знизити їхні витрати на розробки, що в свою чергу дозволить їм встановлювати нові, більш конкурентоспроможні, ціни.
Застосування USB при наявності двох систем, наприклад ноутбука і настільногокомп'ютера.
Застосування маленького адаптера, який буде визначений якпристрої для кожної USB системи, яка входить у з'єднання. Два USBконтролера периферії із загальним буфером пам'яті буде найбільш оптимальнимрішенням, вартість якого не повинна перевищити $ 50. Корпус адаптера можевиглядати, як маленька крапля в середині кабелю або, можливо, невеликепотовщення, розташоване на одному з його кінців. Кабель, подібнийописаного, зможе виконувати так само і функції хаба, всього лише за невеликудодаткову плату, а це вже набагато більш цінний продукт.
Можливість збільшення довжини з'єднання пристроїв через шину USB до 50-200метрів (наприклад, використовуючи оптоволокно).
Периферійний інтерфейс USB призначений для настільних систем, а відстаньв 200 метрів, схоже, відповідає дуже більшого столу. Багато компаній,що входять до спільноти впровадження USB, вже довгий час обговорюють проблемузастосування шини на великих відстанях і думають про створення продуктів,які дозволили б зробити це можливим. Пристрій розширення виглядаєяк два хаба для шини USB, проте використовує інші протоколи (наприклад,для оптоволокна) між точками з'єднання кабелю. На кожному кінціелектричний сигнал в USB повинен бути транслював в або з сигналу длядовгих відстаней. Для того, щоб все це стало можливим, необхідновирішити питання, пов'язані з протоколом передачі пакетів даних і тимчасовимизатримками, які повинні бути сумісні і відповідати специфікації
USB.
Різниця між з'єднувачами серії "A" і "B".
Конектори серії "A" розроблені для всіх пристроїв USB, і єроз'ємом для периферії і гніздом для персонального комп'ютера. Убільшості випадків, USB-кабель повинен бути вбудований в периферійнепристрій. Це знижує вартість з'єднувачів, позбавляє віднесумісності, можливою у випадку різного опору кабелів, іспрощує дії користувачів з підключення. Однак у деяких випадкахвбудований кабель не можна використовувати. Хорошим прикладом можуть служити дужевеликі і важкі пристрої, погано сочетатающіеся з тонким кабелем,який не можна видалити, а також пристрої, що підключаються тільки зрідка,які інтенсивно використовуються, коли не є підключеними. Для такихвипадків і були створені коннектори серії "B". Дві серії конекторіврозрізняються зовні, це зроблено для запобігання сполук, які бмогли порушити топологію архітектури USB.
Різниця між основним хабом і звичайним з точки зору апаратної реалізаціїі програмного забезпечення.
Всі хаби абсолютно однакові з точки зору програмного забезпечення
(крім різниці, як пристроїв мають харчування і немає). Основний хаб (абокореневий), це просто перша хаб, виявлений при нумерації. У багатьохреалізаціях основний хаб може бути інтегрований у ту ж мікросхему, що іосновний контролер, це дозволяє знизити вартість.
Технологія USB 2.0
Наступний рік, за прогнозами аналітиків, має стати переломним на користьнового (відносно) USB 2.0. Але ж багато хто ще і з першим-то незнайомі.
Швидкості з якою виробники "комп'ютерних залізяк" разрождаются новимитворіннями можна тільки дивуватися.
Бідолаха користувач в такому величезному потоці високотехнологічних пристроївчасто губиться, і багато технологій залишаються за гранню його уваги. Такот і шина USB, який би нової багатьом вона не здавалася, - технологія ввіці. Десятирічний ювілей не за горами. Життя її почалася в далекому
1995 році, коли багато компаній, прагнучи слідувати проголошеномупринципом Plug'n'Play прагнули створити щось, що дозволяє зробитипроцедуру додавання нових пристроїв у систему настільки простий, наскількице взагалі можливо, та й до того ж універсальне, придатний для великогочисла різного виду пристроїв. Ця ідея об'єднала лідерів комп'ютерної ітелекомунікаційної промисловості в обличчях Compaq, DEC, IBM, Intel,
Microsoft, NEC и Northern Telecom. Ми ж прості користувачі, з трепетомчекали закінчення розробок.
Адже якщо нова технологія дійсно буде працювати, то це дозволитьзабути про проблему постійної нестачі комунікаційних портів, з якою вті роки завдяки значно збільшилася доступності периферії багатьомвже довелося зіткнутися.
Що ж. Їх муки не минули марно. І хоча спочатку впровадження йшло з дужевеликим скрипом, сьогодні сотні мільйонів комп'ютерів по всьому світу оснащенішиною USB, а периферійних пристроїв з цим інтерфейсів всіх не перелічити:від мишок і клавіатур до жорстких дисків, приводів для запису CD і DVD і ін
Причиною скрипу при впровадженні був замкнене коло: природно, що новашина мала підтримуватися операційною системою, а Windows 95 цимпохвалитися не могла. Microsoft не горіла бажанням працювати не зрозумій длячого - пристрої з USB інтерфейсом можна було перерахувати чи не напальцях, а у виробники апаратного забезпечення в свою чергу не хотілиробити пристрої для не підтримує популярний ОС шини.
Вихід оновлень OSR2.1 не сильно змінив ситуацію, тому що зроблено всебуло в ньому через пень-колоду (до речі, а в NT системах вона так і нез'явилася. до Windows 2000). Основна підтримка була з боку компанійвиробників систем і компонентів системи - для них це було джереломприбутку (за даними аналітиків Dataquest обсяг продажів систем з USB повиненбув скласти у 1997 році 30 млн штук і в 1998 всі комп'ютери, що продаютьсяповинні були бути оснащені цієї шиною (можливо так і було, але не у нас: -
))), І, потім, товариші вірили, що зійде вона, зірка привабливогощастя.
Нехай не сьогодні, завтра, але зійде. Так і сталося. Переломним моментомв історії USB став вихід Windows 98: з'явилася підтримка, почався випускпристроїв, і технологія почала своє існування не тільки урозробників, але і у користувачів, до речі, багато хто з яких відносятьпоява саме до цього моменту.
Сьогодні USB - це дуже популярна універсальна послідовна шина.
Призначена для легкого підключення різного виду пристроїв цеклавіатури, миші, джойстики, колонки, модеми, мобільні телефони,стрічкові, дискові, оптичні та магнітооптичні накопичувачі, флеш-диски,сканери і принтери, дигітайзери, словом все, що підключається до ПК. Також,з очікуванням великого зростання в області інтеграції комп'ютерів і телефонії,шина USB може виступати як інтерфейс для підключення пристроївцифрової мережі з інтегрованими послугами (ISDN) та цифрових пристроїв
Private Branch eXchange (PBX).
Пропускний здатності у 480 Мбіт/с у версії 2.0 досить длязадоволення потреб усіх цих застосувань у повній мірі. Додаванняпристроїв більше не пов'язане з встановленням додаткових адаптерів,виконанням складного конфігурування, ручним інсталлірованіемдодаткового програмного забезпечення: система автоматично визначає,який ресурс, включаючи програмний драйвер і пропускну здатність, потрібенкожному периферійних пристроїв і робить цей ресурс доступним безвтручання користувача. Популярна периферія сьогодні доступна вваріантах з USB набагато частіше, ніж з іншими.
Що існувала раніше різниці в ціні в 10-15-20 доларів (автор пам'ятає як
5 років тому купуючи сканер переплачував 20 доларів за USB модель) тазахмарних цін на зовнішні USB-контролери немає, більше того, вже давно USB -контролери інтегруються в чіпсети материнських плат, і користувачотримує їх у своє розпорядження практичний задарма. USB вийшов в маси іпотрібно констатувати той факт, що COM LPT і PS/2 порти повільно вмирають.
Що ж. Давно пора було позбутися від численних пережитків минулого.
Це та красива зовнішня сторона, якій USB звернена до користувача.
Напевно багато хто чув про те що USB шина дозволяє підключати до 127пристроїв. І в той же час на задній стінці зазвичай знаходиться 2 або 4 порту.
І в багатьох напевно виникло питання - нас обдурили, на нас заощадили
(менше портів - дешевше система. Хоча ... 127 портів розмістити на заднійпанелі ... Навіть уявити складно) або щось ще. Виявляється справа все вте, що шина USB дозволяє багаторівневе каскадування. Наочно цепояснює наступний малюнок:
Так ми виходимо на перший архітектурну особливість шини USB: її логічнатопологія - багаторівнева зірка.
Самим верхнім рівнем є кореневий концентратор, який зазвичайпоєднується з USB контролером. Якщо функції контролера зрозумілі, токонцентратор - пристрій для периферійних інтерфейсів не звичне. Уданому випадку його функція така ж, що і концентраторів мереж передачіданих - додавання нових портів для підключення більшого числа пристроїв.
Нічого більшого, ніж просто разветвитель.
До кореневого концентратора можуть бути підключені або пристрої, або щеконцентратори, для збільшення числа доступних портів. Допускаєтьсяорганізація до п'яти рівнів. Концентратор може бути виконаний у виглядіокремого пристрою, або бути вбудованим в якесь інше. З цієї точкизору пристрої, підключені через USB можна підрозділити на функціональніпристрої, тобто ті які виконують якусь конкретну функцію і неберуть на себе ніяких додаткових завдань (наприклад, миші) пристрою -концентратори в чистому вигляді виконують лише функцію тільки розгалуження,і суміщені (комбіновані) пристрої, тобто що мають у своєму складіконцентратор, що розширюють набір портів і що дозволяють підключати іншіпристрою (як найбільш часто зустрічаються приклади можна назватимонітори, що дозволяють по USB здійснювати настройку параметрів, і звичайномають ще кілька додаткові порти, для підключення іншихпристроїв або клавіатури, з роз'ємами для підключення мишей).
Зверніть увагу, на те, що на п'ятому рівні комбіноване пристрійвикористовуватися не може. Крім того окремо варто згадати про хості,що є швидше за програмно-апаратним комплексом, ніж простопристроєм. Фізична топологія шини -?? в'їзду
Це пояснюється тим, що кожен концентратор забезпечує прозоро дляхоста з'єднання з пристроєм.
А стосунки клієнтського програмного забезпечення та USB пристроїв взагаліказка. На відміну від звичних старих інтерфейсів, де взаємодія можнабуло (і потрібно) здійснювати звертаючись до пристрою по конкретним фізичнимадресами пам'яті та портів вводу виводу, USB надає для взаємодіїпрограмний інтерфейс і тільки його, дозволяючи клієнтського ПО існувати ввідриві від конкретного підключеного до шини пристрою і його конфігурації.
Для клієнтської програми USB - це лише набір функцій.
Всі класи пристроїв вже були згадані. Тепер можна про кожного поговорититрохи докладніше.
Хост. Як вже було сказано раніше, програмно-апаратний комплекс.
До обов'язків хоста входить:
. Слідкування за підключенням та відключенням пристроїв
. Організація керуючих потоків між USB-пристроєм і хостом.
. Організація потоків даних між USB-пристроєм і хостом
. Контроль стану устроств та ведення статистики активності
. Постачання підключених пристроїв електроживленням
Апаратною частиною є хост контролер - посередник між хостом іпристроями на шині.
Програмні функції (перерахування пристроїв і їх конфігурування,управління енергоспоживанням, процесами передачі, пристроями на шині ісамою шиною) покладені на операційну систему. Першою популярноюопераційною системою, в якому підтримка USB реалізована була в повномуобсязі стала Windows 98 Second Edition. Деякі пристрої можуть бутипрацездатними і під більш ранніми версіями (98 без SE, і зрідка 95), аледалеко не всі і не завжди.
Концентратор (хаб). Дозволяє множинні підключення до одного порту,створюючи додаткові порти. Кожен хаб має один висхідний порт,призначений для підключення до наявного вільного порту, ікілька спускаються, до яких можуть бути підключені або зновуконцентратори, або кінцеві пристрої, або суміщені пристрою.
Хаб повинен стежити за підключенням та відключенням пристроїв, повідомляючи хостпро зміни, керувати живленням портів. У концентраторі стандарту USB 2.0можна виділити 3 функціональних блоки: контролер, повторювач, транслятортранзакцій. Контролер відповідає за з'єднання з хостом. Поняття повторювачв USB дещо відрізняється від прийнятого в мережах передачі даних. Йогообов'язок - з'єднувати вхідний і якийсь потрібний із вихідних портів.
Транслятор транзакцій з'явився лише в USB 2.0 і потрібен, як завжди, зміркувань сумісності з попередніми версіями. Коротко його суть в тому,що б забезпечувати максимальну швидкість з'єднання з хостом. Підключеннядо високошвидкісного (USB 2.0) порту старе повільне (USB 1.1) пристрійз'їдала б значну частину часу, а отже і корисноюпропускної здатності шини, ведучи обмін з хостом на низькій швидкості (чомутак відбувається ми з'ясуємо пізніше при розгляді механізму обміну данимихост-пристрій). Як метод боротьби транслятор транзакцій буферізіруетнадходить з повільного порту кадр, а потім на максимальній швидкостіпередає його хосту, або ж буферізірует одержуваний на максимальній швидкостікадр від хоста, передаючи його потім пристрою на меншій, прийнятною длянього швидкості. Крім розгалуження і трансляції транзакцій хаб повиненздійснювати конфігурування портів і стеження за коректнимфункціонуванням підключених до них пристроїв. Треба сказати також, щопри використанні старих і нових концентраторів разом можливе створеннянеоптимальні з точки зору продуктивності конфігурацій. Для того щоб уникнути створення вузьких місць у своїй ланцюга, підключайте низькошвидкісніпристрою до низькошвидкісними хабам, які у свою чергу робітьостанніми рівнями розгалуження і не підключайте їх в серединувисокошвидкісний ланцюжка.
Функціональне пристрій. З точки зору USB, пристрій - це набіркінцевих точок з якими можливий обмін даними. Число і функції точокзалежать від пристрою і виконуваних ним функцій, і визначаються привиробництві. В обов'язковому порядку присутня точка з номером 0 - дляконтролю стану пристрою та управління ім. До здійсненняконфігурування пристрою через точку 0 інші канали не доступні.
Кожна кінцева точка пристрою описується наступними параметрами:
. Частотою звернення до шини та вимогами до затримок
. Необхідною смугою пропускання
. Номером кінцевої точки
. Вимогами до обробки помилок
. Максимальним розміром кадру який може бути прийнятий або посланий.
. Типом підтримуваної передачі даних
. Напрямом здійснення передачі між кінцевої точної і хостом.
Для низькошвидкісних (low-speed) пристроїв можливе існування до двохдодаткових точок; для full-speed пристроїв їх кількість обмежується лишеможливостями протоколу і може досягати 15-ти для введення і 15-ти длявиводу.
Взагалі кінцева точка - це кінець логічного каналу даних між хостом іпристроєм. У свою чергу канал - це логічне з'єднання між хостомі пристроєм. Так як кінцевих точок у пристрою передбачаєтьсядекілька, то це означає, що обмін даними між хост-контролером іпристроєм на шині може проіхсодіть по декількох каналах, так званийбагатоканальний режим. Смуга пропускання шини ділитися між усімавстановленими каналами. У розпорядження шина USB може надати каналинаступних типів:
. Канали повідомлень. Чи є двонаправленими каналами і служать, не важко здогадатися, для передачі повідомлень, що мають суворо визначений у специфікації формат, необхідний для забезпечення надійної ідентифікації та передачі команд. Виникає канал при відсиланні хостом запиту до пристрою, і управляє передачею тільки хост. Канали повідомлень використовується для передач тільки керуючого типу (що таке дивимося нижче).
. Потокові канали. Є односпрямованим. На відміну від чітко визначених повідомлень не мають певного закріпленого в стандарті формату, що означає можливість передачі даних будь-якого виду. Ці передачі можуть контролюватися не тільки хостом, але і пристроєм. Використовується для передач даних типу переривання, групова пересилання, ізохронний (дивимося нижче). У специфікації в залежності від типу переданих даних, пропонованих вимог до швидкості обробки, затримки доставки і т.п. визначені наступні типи передач.
. Керуючі передачі. Використовуються для конфігурування пристроїв під час підключення і виконання інших специфічних функцій над пристроєм, включаючи організацію нових каналів.
. Переривання. Використовуються для спонтанних, але гарантованих передач з гарантованими швидкостями і затримками. Використовуються зазвичай для передачі введених даних від клавіатури або відомостей про зміну положення покажчика миші, в пристроях зворотного зв'язку, и.т.д
. Групова пересилання. Використовується для гарантованої передачі даних великих обсягів без пред "явленні вимог до швидкостей і затримок.
Займає під себе всю вільну пропускну здатність шини. У будь-який момент доступна смуга може бути спрощена при необхідності здійснення передач інших видів з вищим пріоритетом, або додана, при звільненні іншими пристроями. Зазвичай такі передачі використовується між принтерами, сканерами, накопичувачами та ін
. Ізохронний передачі. Використовуються для потокових передач даних у реальному часі. Резервують певну смугу пропускання шини, гарантують певні величини затримок доставки, але не гарантують доставку (у разі виявлення помилки повторної передачі не відбувається. Передачі цього виду використовуються для передачі аудіо та відео трафіку.
Обмін даними може здійснюватися в трьох швидкісних режимах:
. Low Speed. Низькошвидкісний режим. Швидкість передачі складає 1.5
Мбіт/с.
. Full Speed. Повношвидкісне режим. Швидкість передачі 12 Мбіт/с.
. High Speed. Високошвидкісний режим. З'явився лише в специфікації 2.0.
Швидкість передачі 480 Мбіт/с.
Інформація по шині передається пакетами. Всього їх визначено 4 види:
. Маркерні пакети. o In - інформують USB пристрій, що хост хоче читати дані з пристрою o Out - інформує USB пристрій, що хост хоче передавати дані в пристрій o Setup - використовуються для позначення початку керуючого типу передачі даних o SOF - пакети початку кадру (Start of Frame Packets )
. Пакети даних. o Існують два типи пакетів даних - DATA0, DATA1, кожен з яких здатен містити до 1024 байтів даних. У високошвидкісних пристроїв для пакетів даних визначені два інших PID-a: DATA2 і MDATA.
. Пакети підтвердження. o ACK - підтвердження того, що пакет був успішно прийнятий o NAK - інформує, що пристрій в даний момент не може приймати або надсилати дані. А в Interrupt транзакції повідомляє хосту, що пристрій не має нових даних для передачі. o STALL - вказує, що пристрій не здатне передавати або отримувати дані і потрібне втручання хоста.
. Спеціальні. o PRE - передує повільної швидкості передачі даних.
Пристрої на шині USB діляться на ведучі і ведені. Фактично, провіднихпристроїв на шині може бути тільки одне, і таким є хост. Всіпередачі даних ініціюються хостом відповідно певної часовоїпрограмою. Функціональні пристрої самі не можуть ініціювати передачу,а лише відповідають на запити хоста. Обмін даними можливий тільки міжхостом і пристроєм, і не можливий на пряму між пристроямипідключеними до шини (це означає, що в принципі в першу чергу USB --це шина виводу. Пізніше ми зрозуміємо чому). Транзакції на USB шині складаються здвох-трьох актів: посилки пакету маркера, який визначає, що буде слідуватидалі (тип транзакції, адресу пристрою та його кінцеву точку), системиданих (опціонально), та пакету статусу транзакції (для підтвердженнянормального виконання операції або повідомлення про помилку).
Ми не будемо опускатися у розгляді до рівня кадрів і мікрокадров, такяк це зовсім не завадить нам зрозуміти загальні принципи робота шина.
Фізичні канали зв'язку організовуються концентраторами та з'єднувальнимипроводами. З концентраторами ми вже майже розібралися раніше. Провідщо використовується для підключення USB пристроїв представляє собоюекрановані виту пару. Для високошвидкісних пристроїв пред'являютьсявисокі вимоги до її якості. Низькошвидкісні до цього елементуфізичного інтерфейсу відносяться не критично, і без проблемно можутьфункціонувати на неекранованої невітом дроті. Всього в USB кабелівикористовується 4 проводів.
Два для передачі сигналу та два для подачі напруги. Для підключенняпристроїв призначені з'єднувачі двох типів: типу "A" і типу "B". Якмені здається створення двох різних видів конекторів було необхідно длятого, що б уникнути зайвої плутанини при підключенні пристроїв ізахиститися від дурня, позбавивши його можливості підключити що-небудь не так.
Крім того, вони характеризуються різним зусиллям необхідним для вставки ісилою утримання в роз'єми.
Конектори типу "А" використовуються для підключення до комп'ютера, забезпечуютьжорстке і надійне кріплення і не призначені для частогопідключення/від'єднання.
З'єднувачі ж типу "B", навпаки, потрібні в тих місцях, де існуєнеобхідність частого підключення/відключення, і застосовуються вони з бокупериферії.
В живу вони ось так виглядають.
Крім того у новій версії USB визначений коннектор miniUSB типу "B".
Він призначений для застосування на малогабаритних пристроях типу мобільнихтелефонів, фотоапаратів, плеєрів, де немає можливості розміститистандартний повнорозмірний роз'єм. (За абсолютно незрозумілим для менепричин, з доступністю кабелів miniUSB ситуація складається не кращимчином: і хоча це дуже поширений останнім часом типпідключення, дістати його часто дуже проблемно, а якщо й можливо, то занього просять часом 10-20 $, при тому що зі звичайною виделкою типу "B" можнапридбати на кожному кутку за 1 $. Це і власне спостереження, та досвідспілкування з людьми в різних містах і країнах) Від дрібної периферії, типуклавіатур, мишок, де розміщення сполучних роз'ємів незручно та йвзагалі безглуздо, кабель може взагалі не від'єднатися. Конструктивно роз'ємизадумані так, що спочатку відбувається з'єднання шини харчування, потім шиниданих.
За підписів D + і D-на схемі кабелю має бути ви вже здогадалися, що USBвикористовує диференціальну передачу (втім, кожен порт крімдиференціального приймача має ще й лінійні для кожного сигналу),додам ще що застосовується потенційне кодування за методом NRZI (Non
Return to Zero Invert to ones, без повернення до нуля з інверсією дляодиниць) і бітстаффінг для поліпшення самосінхронізірующіхся властивостей потоку.
Це загалом. Глибше ми не будемо заглиблюватися. Зовсім ні до чого.
Підключаються пристрої, що споживають невеликий струм, можуть бути запитані відшини USB. Максимальний струм, який може забезпечити шина дорівнює 500 мА. Цеструм, доступний всіх пристроїв на шині, а не, як приходить деяким вголову, на кожне з 127 можливих пристроїв (при цьому на стадіїпідключення і конфігурування струм споживання не повинен перевищувати 100 мА,в іншому разі пристрій просто не буде ініційовано). Для збільшеннядоступною потужності харчування на шині, концентратори можуть оснащуватися своїмвласним блоком харчування, однак таке рішення не популярно.
Тепер, володіючи необхідним мінімумом відомостей про шині USB, пристрояхпротоколах і пр. можна спробувати в загальних рисах розібратися з тим як жевсе це працює.
Отже, до шини підключено новий пристрій. Напевно ви задавалися питанням,яким чином відбувається виявлення. Відповідь проста: виявлення пристрою,а також і його швидкісний режим визначається за стрибка напруги, якиймає місце бути при включенні на шині даних. Цей стрибок створюєтьсяпідключенням резистора до напруги 3.3 В. Для низькошвидкісних пристроївцей резистор підключається до шини D-, для повно-і високошвидкісних - дошині D +. Зазвичай той резистор робиться програмно керованим для того, щоб після виявлення пристрою його можна було відключити і збалансуватилінію. Отже, новий пристрій підключено і виявлено.
Конфігурування здійснюється через кінцеву точку з номером 0 (дляцікавих можна сказати, що обмін інформацією в цей момент відбувається вповношвидкісне режимі!). Завантажуються необхідні драйвери. Пристрійготове до роботи.
Обмін даними. Випадок перший: передача від хоста до пристрою. У принципі,ніякої складності немає. Як тільки така необхідність виникла, хост можеініціювати передачу. Для цього він посилає пристрою пакет out (на знактого, що дані буде передавати він), потім посилає самі дані, а потімприймає пакет ACK, що підтверджує, що дані пристроєм отримані безпомилок (якщо це не ізохронний тип передачі, для якого підтвердження непередається).
Обмін даними. Випадок другий: від пристрою до хосту. У пристрої виникланеобхідність передати дані. АЛЕ! Воно не може ніяким чином дати знатипро це хосту. Таких коштів в USB просто не передбачено. Для того, щоб виконати таку передачу, хост повинен звернутися у пристрою запитанням, чи не має воно бажання чого-небудь йому сказати (пославши пакет in).
У відповідь на що пристрій надішле йому наявні дані і дочекається отриманняпідтвердження (знову ж, якщо ведеться не ізохронний передача).
Відповідно, якщо хост не звернутися з таким питанням, то дані ніколине будуть передані.
Обмін керуючою інформацією. В принципі має ту ж логіку, алевикористовується передача типу управління і канал повідомлень і спеціальніпакети.
Під час простоїв в енергозберігаючих цілях пристрої переводяться встан suspend (і вихід з цього стану, передача інформації пропробудженні - єдиний випадок, коли пристрій може стати ініціаторомтранзакції). Взагалі станів в яких може перебувати пристрій набагатобільше, але це основне з того, що нам було необхідно знати дляформування загального уявлення про принципи роботи.
Флеш-пам'ять
Слід визнати той факт, що цифрові технології все ширше входять внаше життя. За останні п'ять років з'явилося безліч різних МРЗ -плеєрів, камер, кишенькових комп'ютерів та іншої цифрової апаратури. А всеце стало можливим завдяки створенню компактних і потужних процесорів.
Однак при купівлі будь-якого пристрою, що міститься у кишені, неварто оріентіроваться лише на процесорну потужність, оскільки в спискупріоритетів вона стоїть далеко не на першому місці.
При виборі портативних пристроїв найважливіше, на мій погляд - часавтономної роботи при розумних масі і розмірах елемента живлення. Багато в чомуце від пам'яті, яка визначає обсяг збереженого матеріалу, і,тривалість роботи без підзарядки акумуляторів. Можливість зберіганняінформації в кишенькових пристроях обмежується скромними енергоресурсами
Пам'ять, зазвичай використовувана в ОЗУ комп'ютерів, вимагає постійної подачінапруги. Дискові накопичувачі можуть зберігати інформацію і безбезперервної подачі електрики, зате при записі і зчитуванні данихвитрачають його за трьох. Гарним виходом виявилася флеш-пам'ять, нерозряджаються мимовільно. Носії на її основі називаютьсятвердотільними, оскільки не мають рухомих частин. На жаль, флеш -пам'ять - дороге задоволення: середня вартість її мегабайта складає 2долара [1], що у вісім разів вище, ніж у SDRAM, не кажучи вже про жорсткідисках. А ось відсутність рухомих частин підвищує надійність флеш-пам'яті:стандартні робочі перевантаження дорівнюють 15 g, а короткочасні можутьдосягати 2000 g, тобто теоретично карта повинна чудово працювати примаксимально можливих космічних перевантаженнях, і витримати падіння зтриметрової висоти. Причому в таких умовах гарантується функціонуваннякарти до 100 років.
Багато виробників обчислювальної техніки бачать пам'ять майбутньоговиключно твердотелой. Наслідком цього стало практично одночаснепоява на ринку комплектуючих декількох стандартів флеш-пам'яті.
Compact Flash
Цей стандарт був запропонований в 1994 р. компанією SanDisk, а в 1995 р.його стала просувати асоціація CFA, створена такими великими компаніями,як Hewlett-Packard, Hitachi, IBM, Motorola та ін Зараз до неї входять вжебільше 165 фірм.
Модулі пам'яті Compact Flash (CF) являють собою модифікацію PC -карт. Щоправда, вони менші за обсягом і мають всього 50 контактів замість 68, алеїх можна підключати в роз'єми PCMCIA через пасивний перехідник бездодаткового ПЗ. Пристрої CF діляться на два типи, зовні розрізняютьсятовщиною. Розміри CF типу I - 36,4 x42, 8x3, 3 мм, a CF типу II мають ту жплощу, але їх товщина більше - 5 мм. Карти типу II несумісні зроз'ємами типу I, тоді як для карт типу I підходять порти обох видів.
Для роботи модулі CF використовують напруга 3,3 чи +5 В і струм до 100 мА.
У підсумку, за твердженням виробників, вони споживають у 20 разів меншеенергії, ніж стандартні жорсткі диски, так що не потрібно часто замінюватибатарейки.
Максимальна ємність карт типу I становить 256 Мбайт (у компаній PQI і
Delkin), а карт типу II - 512 Мбайт (у фірми SiliconTech). Причому цінаекспоненціально залежить від розміру модуля. Наприклад, SiliconTech за своюполугігабайтную мікросхему типу II вимагає 1608 дол, а найбільш вигідніза критерієм "долар за мегабайт" 128 - і 256-Мбайтние карти коштують від 205 і
420 дол відповідно. Пам'ять типу I дорожче, ніж типу II, так як у неїте саме число мікросхем треба мати на менший об'єм.
Стандарт Compact Flash вже досить бурх
