От провала к революции: как изменился USB

Протокол USB существует в четырех основных поколениях: от USB 1.0 до USB4. В каждом поколении добавлялись определенные функции или улучшались характеристики, но не каждое обновление было значительным. Портал makeuseof.com рассказал об истории USB, от худших версий к лучшим.

USB 1.0 — 1,5/12 Мбит/с (1996 г.)

Первоначальный протокол USB не был идеальным началом для серии универсальной последовательной шины; При запуске у него были проблемы с совместимостью, а поддерживающие его чипсеты стали широко доступны лишь год спустя. Кроме того, учитывая, что на тот момент протокол был новым, потребители принимали его медленно и неохотно. Было очень мало устройств, поддерживающих эту технологию. И Windows тоже не особо помогла: самая популярная операционная система в мире получила поддержку USB 1.0 лишь через полтора года. А позже внедрение драйверов привело к тому, что во время презентации Windows 98 Билл Гейтс подключил к компьютеру USB-сканер, и система зависла. Прямо на сцене.

USB 1.1 — 12 Мбит/с (1998 г.)

Только с появлением USB 1.1 люди действительно начали массово использовать этот разъем. Обычно эти «промежуточные» выпуски не привлекают особого внимания, но в USB 1.1 исправлено множество ошибок, от которых страдали пользователи USB 1.0. Также зафиксировал максимальную скорость и в целом сгладил впечатления от оригинального протокола.

Еще одним важным моментом была поддержка Apple. Компьютер Apple iMac G3 поступил в продажу без каких-либо старых разъемов — все перешло на USB. А поскольку этот протокол продвигался как в MacOS 8.1, так и в Windows 98, производители периферийных устройств последовали тенденциям и начали выпускать USB-мыши, клавиатуры и принтеры.

USB 3.1 (и 3.2) Gen 2 — 10 Гбит/с (2013 г.)

Довольно спорный релиз. С одной стороны, он предложил много хорошего. Скорость выросла вдвое с 5 до 10 Гбит/с, что оказалось полезно для многих приложений, плюс обновленный протокол избавился от некоторых ограничений предшественника. Например, USB 3.0 мог кодировать только 8–10 бит, а версии 3.1 и 3.2 увеличивали битрейт до 128–132 бит. То есть протокол позволял отправлять большие блоки данных за раз, тем самым существенно увеличивая пропускную способность.

При этом именно с этого момента именование USB превратилось в кашу. 3.0 был переименован в 3.1 Gen 1, а 3.1 был переименован в 3.1 Gen 2, поэтому протоколы с разной скоростью теперь имели почти одинаковые имена. Кроме того, в этом поколении был запущен USB-C, что еще больше усложнило связь между протоколами.

USB4 версии 2.0 — 80 Гбит/с (2022 г.)

На бумаге USB4 v2 выглядел великолепно. Симметричная скорость 80 Гбит/с или асимметричная скорость 120 Гбит/с для дисплеев с высоким разрешением, PCIe 4.0 и DisplayPort 2.1, подача питания до 240 Вт. Старый алгоритм кодирования NRZ был заменен на PAM-3, что позволило передавать больше данных по кабелям, изготовленным из тех же материалов.

Запланировался самый значительный скачок вперед с момента появления оригинального USB4... Но сертифицированные кабели на 80 Гбит начали поступать в продажу только в 2025-2026 годах. Даже сейчас реализация протокола не идеальна; он по-прежнему конкурирует с Thunderbolt 5, который в целом можно назвать более продвинутым стандартом.

USB 3.0/3.1 Gen 1/3.2 Gen 1 — 5 Гбит/с (2008 г.)

10-кратный скачок по сравнению с USB 2.0, фирменной технологией SuperSpeed ​​и до сих пор являющейся золотым стандартом для большинства внешних накопителей. Он добавил дополнительные контакты к разъему USB-A, увеличил мощность шины до 900 мА, чтобы внешние соединения наконец могли работать без дополнительного источника питания, и получил синюю цветовую кодировку, чтобы вы могли сразу идентифицировать порт.

USB4 — 40 Гбит/с (2019 г.)

USB4 стал серьезным обновлением. Порт, построенный на протоколе Thunderbolt 3, требует USB-C и добавляет туннельную архитектуру, которая передает данные USB, видео DisplayPort и трафик PCIe через один разъем. Вот почему мы можем использовать внешние графические процессоры и два изображения высокого разрешения через один порт.

Но, как всегда с USB, реальность не так проста. Например, туннелирование PCIe не является обязательным; пользователь не всегда получает то, что думает, когда покупает кабель USB4 или подключается к порту. Собственно, именно из-за этого в Thunderbolt 4 пришлось уточнить необходимость туннелирования.

USB 2.0 — 480 Мбит/с (2000 г.)

USB 2.0 создал современный мир периферийных устройств. Без него не было бы флэш-накопителей, внешних жестких дисков, веб-камер, сканеров, принтеров, камер, зарядных устройств и почти всех других устройств, о которых вы только можете подумать. USB 2.0 был в 40 раз быстрее своего предшественника, что шокировало многих и произвело революцию в том, как мы сегодня взаимодействуем с электроникой.