Код
#статьи

Что такое USB и как не путаться в видах разъёмов

Нельзя просто так взять и подключить его правильно с первого раза...

Иллюстрация: Катя Павловская для Skillbox Media

Ситуация в магазине:

— Здравствуйте, мне нужен кабель для зарядки.

— Хорошо, подскажите, с каким разъёмом?

— Ну, мне для айфона.

Продавец по привычке отдаёт покупателю «лайтнинг». Тот забирает провод, приходит домой и понимает, что для его нового айфона нужен был Type-C, да ещё и с поддержкой быстрой зарядки. Как итог — кабель нужно возвращать.

Чтобы не попадать в такие ситуации, разбираемся в типах разъёмов.

Содержание

Что такое USB

USB (Universal Serial Bus) — это универсальный интерфейс для подключения устройств. Слово «универсальный» означает сразу две вещи: во-первых, он используется одновременно и для зарядки, и для обмена данными. А во-вторых, с помощью USB можно подключать много разных девайсов: от принтеров до смарт-часов.

Дело в том, что в далёкие 1990-е в мире был целый зоопарк разных разъёмов. Мыши, клавиатуры, принтеры, джойстики — всё это имело свои интерфейсы, для работы многих из них нужно было устанавливать драйверы.

Так, например, выглядел PS/2, порт для подключения мышек и клавиатур (олды помнят, да и на некоторых машинах его до сих пор можно встретить до сих пор).

Инфографика: Майя Мальгина для Skillbox Media

А это — LPT-порт, через который наши предки подключали принтер.

Инфографика: Майя Мальгина для Skillbox Media

Другая проблема была в ограниченном количестве портов на материнской плате. Чтобы подключить, например, одновременно принтер и сканер через LPT, надо было покупать дополнительные платы расширения. В общем, полная катавасия…

И собрались тогда инженеры мировых корпораций (Microsoft, IBM, Intel и других), окинули взглядом этот бардак и решили — надо что-то менять. И создали USB — недорогой в производстве разъём, который умеет передавать данные и питать устройство без внешних источников.

Вот его основные фишки:

  • Компактность. В первых версиях разъёма было всего четыре контакта: два для питания, один для передачи и один для приёма данных.
Инфографика: Майя Мальгина для Skillbox Media
  • Plug and Play. Можно подключать устройство без всяких драйверов: воткнул и пользуйся. А если надо отсоединиться, это можно сделать прямо на ходу, без всяких рисков для устройства и компьютера. Порт LPT, к слову, за горячую замену может наказать сожжением порта…
  • Множественное подключение. К одному компьютеру можно подключить до 127 устройств. Конечно, мало какая машина содержит столько разъёмов, но эту проблему можно решить покупкой USB-хаба.

Новый разъём был так хорош, что его тут же взяли в оборот: сначала поддержку USB в Windows добавила Microsoft, потом Apple выпустила новый iMac с двумя портами USB на борту. И тут, что называется, завертелось:

«Я думал, что это разовая история на 40 млн долларов. Я не мог даже представить, как разовьётся идея с USB и что с ним будет дальше. Это превзошло самые безумные мои фантазии».

Аджай Бхатт,
один из создателей USB со стороны Intel, в интервью CNN

Кстати, именно Аджаю мы обязаны философии Plug and Play, реализованной в USB. Если бы он не донимал этой идеей дремучих боссов Intel, современные мышки, наверное, так бы и продавались в комплекте с драйверами…

Какое-то время USB уживался по соседству со старыми портами, но потом конкуренты стали один за другим отправляться в музей.

Разъёмы разных типов на старых материнских платах
Инфографика: Майя Мальгина для Skillbox Media

С тех пор USB претерпел множество модернизаций — менялся внешний вид коннекторов, скорость передачи данных, сила тока, появлялись версии для мобильных устройств и так далее. Подробнее об этом поговорим дальше.

Эволюция USB: виды разъёмов

Оригинальный USB 1.0 и его модернизированная версия USB 1.1 сегодня неактуальны. На рынке не осталось ни компьютеров с этими версиями интерфейса, ни устройств, которые бы его поддерживали.

Хотя в 1990-е эта первая версия разъёма произвела фурор — по словам авторов, при скорости 12 Мбит/с USB 1.0 работал быстрее всего, что было в то время на рынке. Из-за этого у инженеров даже были проблемы с недорогой периферией вроде мышек и клавиатур — высокая скорость вызывала помехи в дешёвых неэкранированных кабелях и приводила к потерям данных.

Однако эту проблему быстро исправили — а ещё спустя четыре года свет увидела вторая версия интерфейса.

USB 2.0

USB 2.0 появился в начале нулевых и был хорош для простой периферии: флешек, мышек, клавиатур, КПК и смартфонов. Для них силы тока в 500 мА, используемой в разъёме, вполне хватало — однако для подключения внешних жёстких дисков нужен был второй порт или дополнительный блок питания.

Скорость передачи — от 25 до 480 Мбит/с, но обычно в районе 175 Мбит/с. За минуту можно было скопировать файл размером 1 ГБ.

Инфографика: Майя Мальгина для Skillbox Media

USB 3.0

Новый стандарт появился в 2008 году и принёс и новые скорости: 5 Гбит/с вместо 480 Мбит/с. Для этого инженеры увеличили количество контактов с четырёх до девяти. Ток тоже усилили — с 500 мА до 900 мА, поэтому внешние жёсткие диски больше не нуждались в дополнительном питании.

Важная оговорка

Если у вашего ноутбука есть разъём USB 3.0, это не значит, что данные будут передаваться со скоростью 5 Гбит/с. Этот показатель обозначает лишь скорость передачи в идеальном мире. В реальности всё работает куда медленнее из-за физических ограничений самого порта. Можно провести аналогию с машиной — если на спидометре есть отметка 220 км/ч, далеко не факт, что вы всегда будете двигаться с такой скоростью.

У разъёма есть обратная совместимость с USB прошлых версий, но скорость работы в этом режиме снижается до стандартной для предыдущих поколений. Это значит, что устройство с USB 2.0 в разъёме USB 3.0 не становится быстрее.

Инфографика: Майя Мальгина для Skillbox Media

Визуально новые интерфейсы можно опознать по голубой расцветке:

Инфографика: Майя Мальгина для Skillbox Media

Но это работает далеко не всегда. На деле производители материнок часто отходят от аутентичных цветовых схем в пользу фирменных. Например, порты на игровых платах MSI красного цвета, а некоторые вендоры и вовсе красят разъёмы разных поколений чёрным цветом (стандартным для USB 2.0).

В этом плане надёжнее всего ориентироваться на количество контактов или вообще заглянуть в спецификацию материнской платы.

USB 3.1

Здесь начинается самое интересное. В 2013 году вышел USB 3.1 — новый стандарт, который увеличил скорость передачи данных до 10 Гбит/с. А чуть позже компания — разработчик USB совершила маркетинговый кульбит и переименовала старый USB 3.0… тоже в USB 3.1 Как их различать?

Следите за руками:

  • Старый USB 3.0 со скоростью 5 Гбит/с 👉 USB 3.1 Gen 1 (SuperSpeed)
  • Новый USB 3.1 со скоростью 10 Гбит/с 👉 USB 3.1 Gen 2 (SuperSpeed+)

Примерно в то же время инженеры представили новый двусторонний коннектор Type-C, навеянный «яблочным» Lightning. В отличие от прошлых поколений компактных коннекторов (microUSB и miniUSB), он был предназначен не только для мобильных, но и для десктопных устройств.

USB 3.2

В 2017 году инженеры пошли дальше и увеличили скорость интерфейса до 20 Гбит/с. Правда, работает это только для разъёма Type-C благодаря его особой конструкции: 24 контакта по обеим сторонам гнезда позволяют лить данные в двухканальном режиме — в две линии по 10 Гбит/с. Передать файл размером 100 ГБ таким образом можно всего за 40 секунд.

А потом маркетологи опять перехитрили сами себя, вендоров и пользователей и в очередной раз переименовали все стандарты.

Оригинальное названиеНазвание до 2017 годаСовременное название Скорость
USB 3.0USB 3.1 Gen 1USB 3.2 Gen 1 (SuperSpeed)5 Гбит/с
USB 3.1USB 3.1 Gen 2USB 3.2 Gen 2(SuperSpeed+)10 Гбит/с
USB 3.2USB 3.2 Gen 2x2(SuperSpeed+)20 Гбит/с

Получается, если вы в 2015 году купили материнскую плату с разъёмом USB 3.0, он без вашего участия превратился сначала в USB 3.1, а затем в USB 3.2 Gen 1. А вы говорите, маркетологи зря едят свой хлеб :)

От «А» до «Яблока»: типы USB-разъёмов

Помимо технических характеристик, разъёмы USB различаются по форм-фактору.

USB Type-A

Стандарты: USB 2.0, USB 3.2 Gen 1, USB 3.2 Gen 2.

Количество контактов: от 4 до 8.

Самый популярный разъём, который можно встретить в любом современном компьютере. Служит для подключения периферии и USB-накопителей. Раньше считался стандартным, но с 2014 года постепенно уступает место Type-C.

Инфографика: Майя Мальгина для Skillbox Media

USB Type-B

Стандарты: USB 2.0, USB 3.2 Gen 1, USB 3.2 Gen 2.

Количество контактов: от 4 до 8.

Предназначен в основном для офисной техники: принтеров, сканеров, внешних жёстких дисков. Мини-версия коннектора долгое время использовалась для зарядки смартфонов, плееров и электронных читалок.

Инфографика: Майя Мальгина для Skillbox Media

MicroUSB в своё время сделал для мобильного рынка примерно то же, что и Type-A для десктопного — помог привести разъёмы к одному виду. А ещё в мини- и микроверсии впервые появился режим OTG, который позволил подключать к мобилкам флешки, мышки и клавиатуры.

Есть также вариант Type-B для внешних жёстких дисков с дополнительным питанием, но после появления Type-C он почти не используется.

Инфографика: Майя Мальгина для Skillbox Media

USB Type-C

Стандарты: USB 3.2 Gen 1, USB 3.2 Gen 2, USB 3.2 Gen 2×2.

Количество контактов: 24.

Разъём, который решил главную проблему USB — теперь кабель можно вставлять любой стороной. Умеет всё: заряжать ноутбуки, подключать периферию, питать жёсткие диски и даже передавать изображение, если компьютер поддерживает стандарт Thunderbolt.

А ещё он одинаково хорошо подходит и для десктопа, и для «мобилок»: с microUSB и Lightning он уже разобрался и уже вовсю теснит «настольные» Type-A.

Инфографика: Майя Мальгина для Skillbox Media

Новый разъём так всем понравился, что европейские власти даже сделали его единым стандартом для мобильных гаджетов. По замыслу законодателей, это позволит пользователям сэкономить более 250 млн евро в год, избавив их от необходимости покупать кучу кабелей для разных устройств.

А вот кому новая норма не понравилась, так это Apple, которая зарабатывала приличные деньги на сертификации фирменных «лайтнингов». В компании заявили, что такое решение европейских властей ударит по экологии и ограничит инновации. Впрочем, это не помешало купертиновцам оснастить свежие поколения iPhone и AirPods новыми универсальными разъёмами.

Apple Lightning

Стандарты: USB 2.0.

Количество контактов: 16.

А вообще, Apple придумала двухсторонний интерфейс ещё до того, как это стало мейнстримом. Компактный 8-пиновый разъём позволяет не только заряжать устройства и передавать данные, но и подключать наушники и даже выводить картинку на монитор при наличии переходника на HDMI.

Устроена двухсторонняя механика просто: на коннекторе есть две площадки с пинами, а в гнезде — всего одна. Когда вы подключаете кабель в разъём, на коннекторе активируется одна из площадок и соединение стартует. Правда, некоторые модели айпадов поставлялись c двумя рядами коннекторов, что даже позволяло передавать данные по стандарту 3.0.

А ещё в «лайтнинге» есть специальный чип верификации, который позволяет Apple говорить «ни-ни» сторонним разработчикам аксессуаров, если они не соответствуют требованиям и не платят компании пошлину (что, впрочем, почти одно и то же).

Инфографика: Майя Мальгина для Skillbox Media

Что дальше

А дальше нас ждёт эпоха USB4. Четвёрка на конце означает, что теперь мы можем передавать данные на скорости 40 Гбит/с. А ещё — заряжать телефоны на мощности 240 Вт и выводить изображение в 8К. И это не мечты, а вполне себе реальность — кабели с таким интерфейсом можно купить на российских маркетплейсах.

Мало того, в 2022 году вышла спецификация USB4 2.0. В ней скорость прокачали аж до 80, а в некоторых случаях и до 120 Гбит/с. До чего же всё-таки дошла техника…

Больше интересного про код — в нашем телеграм-канале. Подписывайтесь!

Научитесь: Профессия Специалист по кибербезопас­но­сти Узнать больше
Понравилась статья?
Да

Пользуясь нашим сайтом, вы соглашаетесь с тем, что мы используем cookies 🍪

Ссылка скопирована