Предыдущий уровень изложения текущего раздела   Текущий уровень изложения предыдущего раздела   Текущий уровень изложения следующего раздела   Первый уровень изложения следующего раздела   Уровень:


Шина USB

Особенности шины USB.

Скорость обмена информацией

Первичный канал передачи данных USB поддерживает скорость до 12 Мбит/с, благодаря чему шина может работать с различными высокопроизводительными приложениями. Например, в телекоммуникационных приложениях, требующих связи типа ISDN или T-1, USB без проблем сможет поддерживать 128 Кбит/с ISDN или 1,5 Мбит/с T-1, не оказывая при этом отрицательного влияния на производительность других периферийных устройств.

Этот широкий диапазон также может обеспечивать работу мультимедийных приложений, например считывание потока сжатых видеоданных с CD-ROM.

Высокой скорости USB будет более чем достаточно для большинства периферийных устройств, особенно учитывая затраты на экранирование 12 Мбит/с кабеля. Поэтому USB также поддерживает 1 Мбит/с подканал для устройств с меньшими потребностями, например клавиатур, мышей, принтеров и планшетов. Для недорогих моделей лучше всего подойдет неэкранированный кабель, который можно использовать с этими устройствами.

Режимы передачи информации

Поддерживая такие разнообразные устройства, шина USB должна обеспечивать связь и в синхронном, и в асинхронном режимах передачи данных. Например, приложения для проведения телеконференций по ISDN требуют, чтобы звук, исходящий из динамиков, совпадал с движениями губ человека на "живом" видеоизображении. В таких ситуациях синхронная связь обеспечивает постоянный поток данных на периферийное устройство и с него.

В тех случаях, когда нет необходимости в постоянном потоке данных или он нежелателен из-за того, что другие устройства имеют более высокий приоритет, USB поддерживает асинхронный режим передачи данных. В такой ситуации периферийное устройство или хост-контроллер могут передавать данные, например клавиатурные коды или задания на печать, тогда, когда диапазон свободен.

Протокол передачи информации

Во всех коммуникациях между хост-машиной и периферийным устройством используются три транзакции.

  1. Каждая связь инициализируется, когда хост-контроллер через равные промежутки отправляет на периферийное устройство маркерный пакет, который содержит информацию о типе и направлении транзакции и о USB-адресе периферийного устройства.
  2. После этого хост или периферийное устройство отправляет пакет данных в зависимости от определенного хост-контроллером типа транзакции.
  3. Чтобы закончить транзакцию, получатель отправляет пакет установки связи, чтобы подтвердить успешную передачу или запросить повторную.

Топология

Из-за большого числа и разнообразия типов устройств, поддерживаемых шиной USB она должна использовать топологию многоуровневой звезды, используя всего два порта компьютера. Поскольку USB определяет связи из точки в точку и обеспечивает поддержку 63 устройств через единый хост-компьютер, топология многоуровневой звезды позволяет подключать периферийные устройства к хосту через другие периферийные устройства с интегрированными концентраторами, которые работают как повторители.

Питание на шине

Кроме того, такая установка позволяет распределять питание между периферийными устройствами при помощи одного кабеля. Хотя USB распределяет питание в 5 В, большая часть периферийных устройств получит гораздо меньше, учитывая длину кабеля и разъемы.

Чтобы обеспечить питание, в некоторые периферийные устройства придется включать питаемые концентраторы. Эти концентраторы будут регулировать питание так, что периферийные устройства смогут работать с меньшим напряжением - 3,3 В. Только концентраторы клавиатур будут лишены питания, чтобы избежать затрат.

Питаемый концентратор может быть подключен к непитаемому. Имеет смысл размещать питаемые концентраторы в других периферийных устройствах, например в мониторах и принтерах, поскольку это не так повлияет на их цену.

"Горячее" подключение

Спецификация, которая сейчас существует в версии 0.99, с середины 1996 года будет применяться в новых периферийных устройствах. Она также поддерживает "горячее" подключение устройств к портам, так что пользователи смогут добавлять их, не перезагружая своих систем.

Что касается конечных пользователей, то USB будет поддерживать "горячее" подключение устройств точно так же, как разъемы PC Card в блокнотных ПК поддерживают "горячее" подключение PC-карт. Это достигается за счет интеграции регистрации состояния в каждый концентратор и периодического опроса регистров состояния хост-контроллером.

Когда пользователи включают свои машины, регистратор состояния в каждом концентраторе определяет, к каким портам подключены периферийные устройства, измеряя уровень напряжения в проводах, идущих к этим портам.

Хост-контроллер может отобразить адреса устройств, опрашивая каждый концентратор и подключенные устройства, чтобы определить их функции. После этого он присваивает устройству адрес и продолжает постоянно опрашивать концентраторы, чтобы определить, какие устройства были подключены или отключены.

После внедрения этой технологии вид задней панели ПК совершенно изменится. Сейчас на большинстве ПК сзади установлены порты для клавиатуры, мыши, джойстика, два аудио, параллельный и два последовательных порта. Похоже, что все они исчезнут и их заменят всего два-три порта шины USB.

Стандарт универсальной последовательной шины (Universal Serial Bus, USB) многие считают настоящей находкой. К единственному высокоскоростному разъему USB можно последовательно подключить монитор, клавиатуру, манипулятор, принтер, сканер, цифровую камеру и несколько других устройств.