Jakie są rodzaje i jak działa USB? Oto co musisz wiedzieć

Kiedyś dosłownie tonęliśmy w różnorakich kablach, dzisiaj... akurat to się nie zmieniło, bo nadal w domu mamy stosy kabli. Jednak to, co się zmieniło to fakt, że toniemy w konkretnym typie kabli: USB. "Zwykłe" USB, micro USB czy USB-C towarzyszą nam każdego dnia, dlatego całkiem ważne jest, by zrozumieć różnice pomiędzy poszczególnymi rodzajami USB oraz ich działaniem.

USB (skrót od Universal Serial Bus) to popularny interfejs umożliwiający komunikację różnych urządzeń elektronicznych za pomocą kabla. Najczęściej o USB mówimy w kontekście smartfonów, tabletów czy pendrive, ale obecnie USB to także standardowy sposób na połączenie z komputerem myszki, klawiatury, kamery internetowej czy drukarki. Ponadto - w przeciwieństwie do rozwiązań popularnych jeszcze kilka lat temu - USB umożliwia także natychmiastowe działanie sprzętu bez konieczności instalowania jakiegokolwiek oprogramowania lub ponownego uruchamiania komputera. Dzięki specyfice działania samego interfejsu USB umożliwia również ładowanie urządzeń, takich jak smartfony i tablety, dostarczając energię elektryczną za pośrednictwem kabla.

Działanie USB opiera się na przesyłaniu danych i energii elektrycznej za pomocą kabla z czterema przewodami wewnątrz. Jeden przewód przenosi napięcie dodatnie, drugi przewód przenosi napięcie ujemne, a dwa pozostałe przewody pozwalają na przesyłanie i odbiór danych. Przewody do przesyłania danych wykorzystują metodę zwaną komunikacją szeregową, co oznacza, że w bardzo szybkim tempie wysyłają bity (podstawową jednostkę informacji, reprezentowaną przez 1 oraz 0) jeden po drugim. Natomiast komputer i urządzenie połączone kablem "uzgadniają" prędkość i format danych, dzięki czemu mogą się wzajemnie "zrozumieć" i wykonywać różne czynności, zwykle po prostu przesyłać pliki.

Przeglądając specyfikację urządzenia, które chcesz zakupić lub czytając recenzję, możesz się często natknąć się na jednoczesne wspomnienie dwóch "rodzajów" USB, np. USB-C i USB 3.2. Nie oznacza to, że masz "dwa różne USB", a oznacza odpowiednio złącze oraz standard.

Złącze USB (zwykle oznaczane czysto literowo, np. USB-C, USB-A, micro USB) to część kabla USB lub urządzenia, którą podłącza się do portu USB. Z kolei port USB to otwór lub gniazdo w komputerze, lub innym urządzeniu, do którego wpina się kable (lub urządzenia) zakończone złącza USB.

Natomiast standard USB (oznaczany liczbowo, np. USB 3.0) to zestaw zasad i specyfikacji, które określają, w jaki sposób złącza USB, porty, kable i urządzenia powinny ze sobą współpracować. Standardy USB różnią się pomiędzy sobą pod wieloma względami, takimi jak możliwa do osiągnięcia szybkość przesyłu danych, moc, napięcie i natężenie prądu, ale i możliwe do wykorzystania złącza (np. mini USB współpracuje tylko ze standardami USB 1.0, USB 1.1 i USB 2.0).

USB typu C - popularnie zwane po prostu USB-C, są charakterystyczne ze względu na swoje zaokrąglone rogi. Złącza USB-C znajdziemy jedynie w standardzie USB 3.1, lecz na rynku dostępne są liczne adaptery zapewniające wsteczną kompatybilność ze standardami USB 3.0 i 2.0. USB-C rozwiązało często problem tego czy "wsadzasz do góry, czy do dołu" i docelowo ma się stać głównym standardem USB dominującym w elektronice konsumenckiej na rynku

USB typu B - oficjalnie nazywane USB Standard-B, a zwykle USB-B, to prawdopodobnie najmniej popularny typ złącza USB. Poznamy je po kwadratowym złączu (lub porcie), które dodatkowo w standardzie USB 3.0 posiada dodatkową "narośl" na górze. Wtyczki USB 1.1 typu B i USB 2.0 typu B są fizycznie kompatybilne z gniazdami USB 3.0 typu B, ale wtyczki USB 3.0 typu B nie są kompatybilne z gniazdami USB 2.0 typu B lub USB 1.1 typu B.

USB typu A - zapewne znane ci także jako USB-A lub po prostu USB, to złącze o charakterystycznym prostokątnym kształcie. Złącze A jest prawdopodobnie najpopularniejszym złączem na świecie, a to za sprawą kompatybilności. Wtyczki i gniazda USB-A w standardach USB 1.1, USB 2.0 i USB 3.x są fizycznie kompatybilne, dzięki czemu nadal możesz podłączać kable w standardzie USB 3.0 do portów USB 2.0 i cieszyć się poprawnym działaniem nowych sprzętów (aczkolwiek nie szybszą prędkością przesyłu danych).

Oprócz złącz USB-A, USB-B oraz USB-C, na rynku możemy spotkać także warianty mini i micro: USB mini-A, USB mini-B, USB micro-A oraz micro-B. Są one charakterystyczne dla (obecnie już) starszych smartfonów, aparatów, odtwarzaczy MP3 oraz konsol do gier (port USB micro-B posiada chociażby kontroler Dualshock 4 konsoli Playstation 4). Złącza mini i micro w dużej mierze zostały wyparte z użytku na rzecz USB-C, które jest nie tylko poręczniejsze, ale i szybsze. Bowiem w większości wspierają one jedynie wychodzące z użytku USB 1.0, 1.1 i USB 2.0.

USB 1.0 to pierwsza wersja USB, wprowadzona na rynek w 1996 roku. Umożliwiała ona przesyłanie danych z prędkością 1,5 megabitów na sekundę (Mb/s), czyli około 0,18 megabajta na sekundę (MB/s). Było to wystarczające dla urządzeń takich jak klawiatury i myszy, ale nie dla szybszych urządzeń, takich jak drukarki i skanery. USB 1.0 posiadało dwa rodzaje złączy: USB-A i USB-B.

Z kolei USB 1.1 to ulepszona wersja USB 1.0, wydana w 1998 roku. Zwiększono prędkość przesyłania danych do 12 Mb/s, czyli około 1,43 MB/s. Ten standard okazał się znacznie lepszy dla urządzeń takich jak drukarki i skanery, ale osiągane przez niego prędkości wciąż pozostawiały wiele do życzenia przy korzystaniu z aparatów fotograficznych i przenośnych nośników pamięci. USB 1.1 wprowadziło również nowy typ złącza: USB mini-B, które było mniejsze niż USB-B i używane w niektórych urządzeniach przenośnych.

W 2000 roku w ręce konsumentów oddano największą dotychczas aktualizację interfejsu, która zdominowała rynek na wiele lat: USB 2.0. Zwiększyła ona prędkość transferu danych do 480 Mb/s, czyli około 57 MB/s, naprawiając główny problem poprzedniego standardu. USB 2.0 wprowadziło również nowy typ złącza: USB micro-B, który był jeszcze mniejsze niż USB mini-B. USB 2.0 było wstecznie kompatybilne z USB 1.1, co oznacza, że urządzenia USB 2.0 mogły współpracować z portami USB 1.1 i odwrotnie. USB 2.0 działa w trybie half-duplex, czyli pozwala na jednoczesny przesył danych z tylko jednego urządzenia.

Kolejna duża aktualizacja interfejsu przyszła w 2008 roku za sprawą USB 3.0. Dzięki niej prędkość transferu danych osiągała do 5 gigabitów na sekundę (Gbps), czyli około 625 MB/s. Było to dziesięciokrotnie szybsze niż USB 2.0 i pozwoliło na wykorzystanie USB jako złącza w profesjonalnych aparatach, ale i przenośnych dyskach twardych. USB 3.0 wprowadziło również nowy typ złącza: obecnie popularne USB-C, które ma owalny kształt i mogło być podłączane w dowolny sposób. Ponadto nowy standard pozwala na obsługę sygnału audio i wideo, umożliwiając podłączenie monitorów i głośników. USB 3.0 jest wstecznie kompatybilne z USB 2.0 - urządzenia USB 3.0 mogą współpracować z portami USB 2.0 i odwrotnie, wykluczając z użytku archaiczne USB 1.0 i USB 1.1. W przeciwieństwie do USB 2.0, USB 3.0 działa w trybie full-duplex pozwalający na jednoczesne przesyłanie i odbieranie danych z obu urządzeń.

USB 3.1: to ulepszona wersja USB 3.0, wydana w 2013 roku. Dzięki niej prędkość transferu danych zwiększyła się do 10 Gb/s - około 1,25 GB/s. Było to dwa razy szybciej w porównaniu do oryginalnego USB 3.0 i pozwoliło na obsługę przez USB urządzeń takich jak monitory 4K. USB 3.1 poprawiło również możliwości zasilania USB-C, umożliwiając szybsze ładowanie podłączonych urządzeń. USB 3.1 jest wstecznie kompatybilne z USB 3.0 i USB 2.0, co oznacza, że urządzenia USB 3.1 mogą współpracować z portami USB 3.0 i USB 2.0 i odwrotnie.

Najnowszą aktualizacją standardu USB dostępną na rynku jest USB 3.2 z 2017 roku. Zwiększyła ona prędkość transferu danych do 20 Gb/s, czyli około 2,5 GB/s - dwa razy więcej w porównaniu do USB 3.1. USB 3.2 poprawiło również możliwości zasilania USB-C, pozwalając na dostarczanie do 240 watów mocy elektrycznej do urządzeń. USB 3.2 jest wstecznie kompatybilne z USB 3.1, USB 3.0 i USB 2.0.

Więcej na temat USB: