О г л а в л е н и е:
Спецификация USB……………………………………………………………………………………3
Создатели……………………………………………………………………………………………….3
Работа USB……………………………………………………………………………………………..3
Виды периферийного оборудования, которые поддерживает USB………………………………...4
Программное обеспечение, которое нужно для работы USB……………………………………….4
Значение USB для поставщиков систем и периферии………………………………………………4
Применение USB при наличие двух систем, например ноутбука и настольного компьютера…..5
Возможность увеличения длины соединения устройств через шину USB до 50-200 метров (например, используя оптоволокно)………………………………………………………………….6
Разница между соединителями серии "A" и "B"…………………………………………………….6
Разница между основным хабом и обычным с точки зрения аппаратной реализации и программного обеспечения……………………………………………………………………………7
Технология USB 2.0……………………………………………………………………………………7
Флэш-память……………………………………………………………………………………………25
Compact Flash…………………………………………………………………………………………...26
SmartMedia………………………………………………………………...……………………………27
MultiMediaCard…………………………………………………………………………………………27
Secure Digital……………………………………………………………………………………………28
Memory Stick……………………………………………………………………………………………28
Считыватели……………………………………………………………………………………………29
Внешние считыватели …………………………………………………………………………………29
Внутренние считыватели………………………………………………………………………………30
Считыватели – переходники………………………………………………………………….30
Список использованных материалов………………………………………………………...31

Спецификация USB.
Спецификация периферийной шины USB разработана лидерами компьютерной и телекоммуникационной промышленности -- Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft,
NEC и Northern Telecom -- для подключения компьютерной периферии вне корпуса машины по стандарту plug'n'play, в результате отпадает необходимость в установке дополнительных плат в слоты расширения и переконфигурировании системы. Персональные компьютеры, имеющие шину USB, позволяют подключать периферийные устройства и осуществляют их автоматическое конфигурирование, как только устройство физически будет присоединено к машине, и при этом нет необходимость перезагружать или выключать компьютер, а так же запускать программы установки и конфигурирования. Шина USB позволяет одновременно подключать последовательно до 127 устройств, таких, как мониторы или клавиатуры, выполняющие роль дополнительно подключенных компонентов, или хабов (т.е. устройство, через которое подключается еще несколько).
Создатели.
USB была разработана группой из семи компаний, которые видели необходимость во взаимодействии для обеспечения дальнейшего роста и развития расцветающей индустрии интегрированных компьютеров и телефонии. Эти семь компаний, продвигающие USB, следующие: Compaq, Digital Equipment Corp, IBM PC Co.,
Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom.
Работа USB.
USB определяет, добавлено устройство или отключено, благодаря своей разумности, обеспечиваемой основной системой. Шина автоматически определяет, какой системный ресурс, включая программный драйвер и пропускную способность, нужен каждому периферийному устройству и делает этот ресурс доступным без вмешательства пользователя. Владельцы компьютеров, оснащенных шиной USB имеют возможность переключать совместимые периферийные устройства, так же просто, как они вкручивают новую лампочку в лампу.
Виды периферийного оборудования, которые поддерживает USB.
Вы знаете эти устройства: телефоны, модемы, клавиатуры, мыши, устройства чтения CD ROM, джойстики, ленточные и дисковые накопители, сканеры и принтеры, MP3-плееры и флаш-драйвы. Скорость прокачки в 480 мегабит/секунду позволяет подключать через USB все современное поколение периферийных устройств, включая аппаратуру для обработки видео данных формата MPEG-2, перчатки для управления виртуальными объектами и дигитайзеры. Также, с ожиданием большого роста в области интеграции компьютеров и телефонии, шина
USB может выступать в качестве интерфейса для подключения устройств
Цифровой сети с интегрированными услугами (ISDN) и цифровых устройств
Private Branch eXchange (PBX), позволяющих подключать большое количество телефонов к небольшому количеству линий связи.
Программное обеспечение, которое нужно для работы USB.
Операционная система Windows 95 (начиная с версии OSR 2.1, выпущенной 29 октября 1996г.) поставляется уже со встроенными драйверами, которые позволяет Вашему персональному компьютеру распознавать USB периферию. В результате, Вам не нужно покупать или инсталлировать дополнительное программное обеспеченье для каждого нового периферийного устройства. Тем не менее, вместе с новой USB периферией вы получите дискету с новыми драйверами. Однако, не все так радужно - например, корректную работу принтера с интерфейсом USB способна обеспечить только OC Windows 98 и выше.

Значение USB для поставщиков систем и периферии.
Совместимость USB строится на основе технологически целостной и открытой спецификации, которая удовлетворяет потребностям потребителей в легко расширяемых компьютерах. В свою очередь, для поставщиков и реселлеров компьютеров, периферии и программного обеспечения, совместимость USB принесет прибыль, за счет использования новых методов маркетинга:

. "Готовая платформа" позволяет логично связать аппаратное и программное обеспечение для совместной поставки покупателю.

. USB может снизить риск возможной несовместимости периферийного и программного обеспечения, поставляемого с компьютерами, за счет поставки готовых систем по ключ, которые удовлетворяют требованиям специализированных рыночных ниш.

. USB-совместимая периферия может предложить частным и корпоративным покупателям больший выбор оборудования, без страха снижения функциональных возможностей аппаратных средств.

. Реселлеры получают большую гибкость в подборе аппаратуры и готовых систем, для стимуляции покупательского спроса, за счет возможности комбинирования комплектов поставляемой периферии, без опасений, что что-то с чем-то не будет работать в паре.

. USB может обеспечить поставщикам периферии дополнительную выгоду, за счет поставки нового оборудования для систем, использующих технологию MMX™.

. USB может помочь поставщикам снизить их затраты на разработки, что в свою очередь позволит им устанавливать новые, более конкурентоспособные, цены.
Применение USB при наличие двух систем, например ноутбука и настольного компьютера.
Применение маленького адаптера, который будет определен в качестве устройства для каждой USB системы, которая входит в соединение. Два USB контроллера периферии с общим буфером памяти будет наиболее оптимальным решением, стоимость которого не должна превысить $50. Корпус адаптера может выглядеть, как маленькая капля в середине кабеля или, может быть, небольшое утолщение, расположенное на одном из его концов. Кабель, подобный описанному, сможет выполнять так же и функции хаба, всего лишь за небольшую дополнительную плату, а это уже гораздо более ценный продукт.
Возможность увеличения длины соединения устройств через шину USB до 50-200 метров (например, используя оптоволокно).
Периферийный интерфейс USB предназначен для настольных систем, а расстояние в 200 метров, похоже, соответствует очень большему столу. Многие компании, входящие в сообщество внедрения USB, уже долгое время обсуждают проблему применения шины на больших расстояниях и думают о создании продуктов, которые позволили бы сделать это возможным. Устройство расширения выглядит как два хаба для шины USB, однако использует другие протоколы (например, для оптоволокна) между точками соединения кабеля. На каждом конце электрический сигнал в USB должен быть транслирован в или из сигнала для длинных расстояний. Для того, что бы все это стало возможным, необходимо решить вопросы, связанные с протоколом передачи пакетов данных и временными задержками, которые должны быть совместимы и соответствовать спецификации
USB.
Разница между соединителями серии "A" и "B".
Коннекторы серии "A" разработаны для всех устройств USB, и являются разъемом для периферии и гнездом для персонального компьютера. В большинстве случаев, кабель USB должен быть встроен в периферийное устройство. Это снижает стоимость соединителей, избавляет от несовместимости, возможной в случае разного сопротивления кабелей, и упрощает действия пользователей по подключению. Однако в некоторых случаях встроенный кабель нельзя использовать. Хорошим примером могут служить очень большие и тяжелые устройства, плохо сочетатающиеся с тонким кабелем, который нельзя удалить, а так же устройства, подключаемые только изредка, которые интенсивно используются, когда не являются подключенными. Для таких случаев и были созданы коннекторы серии "B". Две серии коннекторов различаются внешне, это сделано для предотвращения соединений, которые бы могли нарушить топологию архитектуры USB.
Разница между основным хабом и обычным с точки зрения аппаратной реализации и программного обеспечения.
Все хабы совершенно одинаковы с точки зрения программного обеспечения
(кроме разницы, как устройств имеющих питание и нет). Основной хаб (или корневой), это просто первый хаб, обнаруженный при нумерации. Во многих реализациях основной хаб может быть интегрирован в ту же микросхему, что и основной контроллер, это позволяет снизить стоимость.

Технология USB 2.0

Следующий год, по прогнозам аналитиков, должен стать переломным в пользу нового (относительно) USB 2.0. А ведь многие еще и с первым-то незнакомы.
Скорости с которой производители "компьютерных железяк" разрождаются новыми творениями можно только удивляться.
Бедняжка пользователь в таком огромном потоке высокотехнологичных устройств часто теряется, и многие технологии остаются за гранью его внимания. Так вот и шина USB, какой бы новой многим она ни казалась, - технология в возрасте. Десятилетний юбилей не за горами. Жизнь ее началась в далеком
1995 году, когда многие компании, стремясь следовать провозглашенному принципу Plug'n'Play стремились создать нечто, позволяющее сделать процедуру добавления новых устройств в систему настолько простой, насколько это вообще возможно, да и к тому же универсальное, пригодное для большого числа разного вида устройств. Эта идея объединила лидеров компьютерной и телекоммуникационной промышленности в лицах Compaq, DEC, IBM, Intel,
Microsoft, NEC и Northern Telecom. Мы же простые пользователи, с трепетом ожидали окончания разработок.
Ведь если новая технология действительно будет работать, то это позволит забыть о проблеме постоянной нехватки коммуникационных портов, с которой в те годы благодаря значительно увеличившейся доступности периферии многим уже довелось столкнуться.
Что ж. Их мучения не прошли даром. И хотя поначалу внедрение шло с очень большим скрипом, сегодня сотни миллионов компьютеров по всему миру оснащены шиной USB, а периферийных устройств с этим интерфейсов всех не перечесть: от мышек и клавиатур до жестких дисков, приводов для записи CD и DVD и др.
Причиной скрипа при внедрении был замкнутый круг: естественно, что новая шина должна была поддерживаться операционной системой, а Windows 95 этим похвастаться не могла. Microsoft не горела желанием работать не пойми для чего - устройства с USB интерфейсом можно было пересчитать едва ли не на пальцах, а в производители аппаратного обеспечения в свою очередь не хотели делать устройства для не поддерживающейся популярной ОС шины.
Выход обновлений OSR2.1 не сильно изменил ситуацию, так как сделано все было в нем через пень-колоду (кстати, а в NT системах она так и не появилась. до Windows 2000). Основная поддержка была со стороны компаний производителей систем и системных компонентов - для них это было источником прибыли (по данным аналитиков Dataquest объем продаж систем с USB должен был составить в 1997 году 30 млн штук и в 1998 все продаваемые компьютеры должны были быть оснащены этой шиной (возможно так и было, но не у нас:-
))), и, потом, товарищи верили, что взойдет она, звезда пленительного счастья.
Пусть не сегодня, завтра, но взойдет. Так и случилось. Переломным моментом в истории USB стал выход Windows 98: появилась поддержка, начался выпуск устройств, и технология начала свое существование не только у разработчиков, но и у пользователей, кстати, многие из которых относят появление именно к этому моменту.
Сегодня USB - это очень популярная универсальная последовательная шина.
Предназначена для легкого подключения различного вида устройств это клавиатуры, мыши, джойстики, колонки, модемы, мобильные телефоны, ленточные, дисковые, оптические и магнитооптические накопители, флэш-диски, сканеры и принтеры, дигитайзеры, словом все, что подключается к ПК. Также, с ожиданием большого роста в области интеграции компьютеров и телефонии, шина USB может выступать в качестве интерфейса для подключения устройств цифровой сети с интегрированными услугами (ISDN) и цифровых устройств
Private Branch eXchange (PBX).
Пропускной способности в 480 Мбит/с в версии 2.0 достаточно для удовлетворения потребностей всех этих применений в полной мере. Добавление устройств больше не сопряжено с установкой дополнительных адаптеров, выполнением сложного конфигурирования, ручным инсталлированием дополнительного программного обеспечения: система автоматически определяет, какой ресурс, включая программный драйвер и пропускную способность, нужен каждому периферийному устройству и делает этот ресурс доступным без вмешательства пользователя. Популярная периферия сегодня доступна в вариантах с USB гораздо чаще, чем с другими.
Существовавшей раньше разницы в цене в 10-15-20 долларов (автор помнит как
5 лет назад приобретая сканер переплачивал 20 долларов за USB модель) и заоблачных цен на внешние USB-контроллеры нет, более того, уже давно USB- контроллеры интегрируются в чипсеты материнских плат, и пользователь получает их в свое распоряжение практический задаром. USB вышел в массы и нужно констатировать тот факт, что COM LPT и PS/2 порты медленно умирают.
Что ж. Давно пора была избавиться от многочисленных пережитков прошлого.
Это та красивая внешняя сторона, которой USB обращена к пользователю.
Наверное многие слышали о том что USB шина позволяет подключать до 127 устройств. И в тоже время на задней стенке обычно находится 2 или 4 порта.
И у многих наверняка возник вопрос - нас обманули, на нас сэкономили
(меньше портов - дешевле система. Хотя… 127 портов разместить на задней панели… Даже представить сложно) или что-то еще. Оказывается дело все в том, что шина USB позволяет многоуровневое каскадирование. Наглядно это объясняет следующий рисунок:

[pic]
Так мы выходим на первую архитектурную особенность шины USB: ее логическая топология - многоуровневая звезда.

[pic]
Самым верхним уровнем является корневой концентратор, который обычно совмещается с USB контроллером. Если функции контроллера понятны, то концентратор - устройство для периферийных интерфейсов не привычное. В данном случае его функция такая же, что и концентраторов сетей передачи данных - добавление новых портов для подключения большего числа устройств.
Ничего большего, чем просто разветвитель.
К корневому концентратору могут быть подключены либо устройства, либо еще концентраторы, для увеличения числа доступных портов. Допускается организация до пяти уровней. Концентратор может быть выполнен в виде отдельного устройства, либо быть встроенным в какое-то другое. С этой точки зрения устройства подключаемые к USB можно подразделить на функциональные устройства, т.е. те которые выполняют какую-то конкретную функцию и не берут на себя никаких дополнительных задач (например, мыши) устройства- концентраторы в чистом виде выполняющие только функцию только разветвления, и совмещенные (комбинированные) устройства, т.е. имеющие в своем составе концентратор, расширяющие набор портов и позволяющие подключать другие устройства (в качестве наиболее часто встречающихся примеров можно назвать мониторы, позволяющие по USB осуществлять настройку параметров, и обычно имеющих еще несколько дополнительные порты, для подключения других устройств или клавиатуры, с разъемами для подключения мышей).
Обратите внимание, на то, что на пятом уровне комбинированное устройство использоваться не может. Кроме того отдельно стоит упомянуть о хосте, являющемся скорее программно-аппаратным комплексом, нежели просто устройством. Физическая топология шины - звезда

[pic]
Это объясняется тем, что каждый концентратор обеспечивает прозрачно для хоста соединение с устройством.
А отношения клиентского программного обеспечения и USB устройств вообще сказка. В отличие от привычных старых интерфейсов, где взаимодействие можно было (и нужно) осуществлять обращаясь к устройству по конкретным физическим адресам памяти и портам ввода вывода, USB предоставляет для взаимодействия программный интерфейс и только его, позволяя клиентскому ПО существовать в отрыве от конкретного подключенного к шине устройства и его конфигурации.
Для клиентской программы USB - это лишь набор функций.
Все классы устройств уже были упомянуты. Теперь можно о каждом поговорить немного подробнее.
Хост. Как уже было сказано ранее, программно-аппаратный комплекс.
В обязанности хоста входит:

. Слежение за подключением и отключением устройств

. Организация управляющих потоков между USB-устройством и хостом.

. Организация потоков данных между USB-устройством и хостом

. Контроль состояния устроств и ведение статистики активности

. Снабжение подключенных устройств электропитанием
Аппаратной частью является хост контроллер - посредник между хостом и устройствами на шине.
Программные функции (перечисление устройств и их конфигурирование, управление энергопотреблением, процессами передачи, устройствами на шине и самой шиной) возложены на операционную систему. Первой популярной операционной системой, в которой поддержка USB реализована была в полном объеме стала Windows 98 Second Edition. Некоторые устройства могут быть работоспособными и под более ранними версиями (98 без SE, и изредка 95), но далеко не все и не всегда.
Концентратор (хаб). Позволяет множественные подключения к одному порту, создавая дополнительные порты. Каждый хаб имеет один восходящий порт, предназначенный для подключения к имеющемуся в наличии свободному порту, и несколько нисходящих, к которым могут быть подключены или снова концентраторы, или конечные устройства, либо совмещенные устройства.

[pic]
Хаб должен следить за подключением и отключением устройств, уведомляя хост об изменениях, управлять питанием портов. В концентраторе стандарта USB 2.0 можно выделить 3 функциональных блока: контроллер, повторитель, транслятор транзакций. Контроллер отвечает за соединения с хостом. Понятие повторитель в USB несколько отличается от принятого в сетях передачи данных. Его обязанность - соединять входной и какой-то нужный из выходных портов.
Транслятор транзакций появился лишь в USB 2.0 и нужен, как всегда, из соображений совместимости с предыдущими версиями. Вкратце его суть в том, что бы обеспечивать максимальную скорость соединения с хостом. Подключенное к высокоскоростному (USB 2.0) порту старое медленное (USB 1.1) устройство съедало бы значительную часть времени, а следовательно и полезной пропускной способности шины, ведя обмен с хостом на низкой скорости (почему так происходит мы выясним позже при рассмотрении механизма обмена данными хост-устройство). Как метод борьбы транслятор транзакций буферизирует поступающий с медленного порта кадр, а затем на максимальной скорости передает его хосту, или же буферизирует получаемый на максимальной скорости кадр от хоста, передавая его затем устройству на меньшей, приемлемой для него скорости. Помимо разветвления и трансляции транзакций хаб должен осуществлять конфигурирование портов и слежение за корректным функционированием подключенных к ним устройств. Нужно сказать также, что при использовании старых и новых концентраторов вместе возможно создание неоптимальных с точки зрения производительности конфигураций. Для того что бы избежать создания узких мест в своей цепи, подключайте низкоскоростные устройства к низкоскоростным хабам, которые в свою очередь делайте последними уровнями ветвления и не подключайте их в середину высокоскоростной цепочки.

Функциональное устройство. С точки зрения USB, устройство - это набор конечных точек с которыми возможен обмен данными. Число и функции точек зависят от устройства и выполняемых им функций, и определяются при производстве. В обязательном порядке присутствует точка с номером 0 - для контроля состояния устройства и управления им. До осуществления конфигурирования устройства через точку 0 остальные каналы не доступны.
Каждая конечная точка устройства описывается следующими параметрами:

. Частотой обращения к шине и требованиями к задержкам

. Необходимой полосой пропускания

. Номером конечной точки

. Требованиями к обработке ошибок

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки