USB-Geschichte

Eine Gruppe von sieben Unternehmen begann 1994 mit der Entwicklung von USB: Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC und Nortel. Ziel war es, den Anschluss externer Geräte an PCs grundlegend zu vereinfachen, indem die Vielzahl an Anschlüssen auf der Rückseite von PCs ersetzt, die Benutzerfreundlichkeitsprobleme bestehender Schnittstellen behoben, die Softwarekonfiguration aller an USB angeschlossenen Geräte vereinfacht und größere Möglichkeiten ermöglicht werden Datenraten für externe Geräte. Ein Team, zu dem auch Ajay Bhatt gehörte, arbeitete bei Intel an dem Standard. Die ersten integrierten Schaltkreise, die USB unterstützen, wurden 1995 von Intel hergestellt.

Die ursprüngliche USB 1.0-Spezifikation, die im Januar 1996 eingeführt wurde, definierte Datenübertragungsraten von 1,5 Mbit/s „Low Speed“ und 12 Mbit/s „Full Speed“. September 1998. Die Datenrate von 12 Mbit/s war für schnellere Geräte wie Festplattenlaufwerke und die niedrigere Rate von 1,5 Mbit/s für Geräte mit niedriger Datenrate wie Joysticks gedacht.

Die USB 2.0-Spezifikation wurde im April 2000 veröffentlicht und Ende 2001 vom USB Implementers Forum (USB-IF) ratifiziert. Hewlett-Packard, Intel, Lucent Technologies (jetzt Alcatel-Lucent), NEC und Philips leiteten gemeinsam die Initiative eine höhere Datenübertragungsrate zu entwickeln, wobei die daraus resultierende Spezifikation 480 Mbit/s erreicht, eine 40-fache Steigerung gegenüber der ursprünglichen USB 1.1-Spezifikation.

Ein USB-Standardstecker vom Typ A, der gebräuchlichste USB-Stecker

Die USB 3.0-Spezifikation wurde am 12. November 2008 veröffentlicht. Ihre Hauptziele waren die Erhöhung der Datenübertragungsrate (bis zu 5 Gbit/s), die Senkung des Stromverbrauchs, die Steigerung der Leistungsabgabe und die Abwärtskompatibilität mit USB 2.0. USB 3.0 enthält parallel zum USB 2.0-Bus einen neuen, schnelleren Bus namens SuperSpeed. Aus diesem Grund wird die neue Version auch SuperSpeed genannt. Die ersten mit USB 3.0 ausgestatteten Geräte wurden im Januar 2010 vorgestellt.

Im Jahr 2008 gab es auf dem Weltmarkt etwa sechs Milliarden USB-Anschlüsse und -Schnittstellen, und jedes Jahr wurden etwa zwei Milliarden verkauft.

Versionsgeschichte

Vorveröffentlichungen

Eine PCI-USB-2.0-Karte für ein Computer-Motherboard
Vorveröffentlichungen
Der USB-Standard entwickelte sich vor seiner offiziellen Veröffentlichung im Jahr 1996 in mehreren Versionen weiter:

• USB 0.7 – veröffentlicht im November 1994
• USB 0.8 – veröffentlicht im Dezember 1994
• USB 0.9 – veröffentlicht im April 1995
• USB 0.99 – veröffentlicht im August 1995
• USB 1.0 Release Candidate – veröffentlicht im November 1995

Eine PCI-USB-2.0-Karte für ein Computer-Motherboard

USB 1.x
USB 1.0 wurde im Januar 1996 veröffentlicht und spezifizierte Datenraten von 1,5 Mbit/s (Low-Bandwidth) und 12 Mbit/s (Full-Bandwidth). Aus zeitlichen und leistungstechnischen Gründen war der Einsatz von Verlängerungskabeln oder Durchgangsmonitoren nicht möglich. Bis zur Veröffentlichung von USB 1.1 im August 1998 gelangten nur wenige USB-Geräte auf den Markt. Damit wurden die in 1.0 festgestellten Probleme behoben, die hauptsächlich mit der Verwendung von Hubs zusammenhingen. USB 1.1 war die erste Version, die weithin angenommen wurde.

USB 2.0

Das Hi-Speed USB-Logo
USB 2.0 wurde im April 2000 veröffentlicht (heute „Hi-Speed“ genannt) und bietet eine höhere maximale Signalrate von 480 Mbit/s (aufgrund von Buszugriffsbeschränkungen ist der effektive Durchsatz auf 35 MB/s oder 280 Mbit/s begrenzt). zusätzlich zur „USB 1.x Full Speed“ Signalisierungsrate von 12 Mbit/s.

Eine PCI-USB-2.0-Karte für ein Computer-Motherboard

Weitere Änderungen an der USB-Spezifikation wurden über Engineering Change Notices (ECN) vorgenommen. Die wichtigsten dieser ECNs sind im USB 2.0-Spezifikationspaket enthalten, das von USB.org erhältlich ist:

• Mini-A- und Mini-B-Stecker ECN: Veröffentlicht im Oktober 2000.
Spezifikationen für Mini-A- und B-Stecker und -Buchse. Auch eine Steckdose, die beide Stecker für unterwegs aufnimmt. Diese sollten nicht mit Micro-B-Stecker und -Buchse verwechselt werden.
• Errata vom Dezember 2000: Veröffentlicht im Dezember 2000
• Pull-up-/Pull-down-Widerstände ECN: Veröffentlicht im Mai 2002
• Errata vom Mai 2002: Veröffentlicht im Mai 2002
Interface Associations ECN: Veröffentlicht im Mai 2003.
Es wurde ein neuer Standarddeskriptor hinzugefügt, der die Zuordnung mehrerer Schnittstellen zu einer einzelnen Gerätefunktion ermöglicht.
• Rounded Chamfer ECN: Veröffentlicht im Oktober 2003.
Ein empfohlener, kompatibler Wechsel zu Mini-B-Steckern, der zu langlebigeren Steckverbindern führt.
• Unicode ECN: Veröffentlicht im Februar 2005.
Dieses ECN gibt an, dass Zeichenfolgen mit UTF-16LE codiert werden. USB 2.0 spezifizierte Unicode, gab jedoch keine Codierung an.
• Inter-Chip-USB-Ergänzung: Veröffentlicht im März 2006
• On-The-Go-Ergänzung 1.3: Veröffentlicht im Dezember 2006.
USB On-The-Go ermöglicht die Kommunikation zweier USB-Geräte miteinander, ohne dass ein separater USB-Host erforderlich ist. In der Praxis fungiert eines der USB-Geräte als Host für das andere Gerät.
• Batterieladespezifikation 1.1: Veröffentlicht im März 2007 (aktualisiert am 15. April 2009).
Fügt Unterstützung für dedizierte Ladegeräte (Netzteile mit USB-Anschlüssen), Host-Ladegeräte (USB-Hosts, die als Ladegeräte fungieren können) und die No-Dead-Battery-Bestimmung hinzu, die es Geräten ermöglicht, nach dem Anschließen vorübergehend 100 mA Strom zu ziehen. Wenn ein USB-Gerät an ein spezielles Ladegerät angeschlossen ist, kann die maximale Stromaufnahme des Geräts bis zu 1,8 A betragen. (Beachten Sie, dass dieses Dokument nicht mit dem USB 2.0-Spezifikationspaket, sondern nur mit USB 3.0 und USB On-The-Go verteilt wird.)
• Spezifikation 1.01 für Micro-USB-Kabel und -Anschlüsse: Veröffentlicht im April 2007.
• Link Power Management Addendum ECN: Veröffentlicht im Juli 2007.
Dadurch wird „Ruhezustand“ hinzugefügt, ein neuer Energiezustand zwischen aktivierten und angehaltenen Zuständen. In diesem Zustand muss das Gerät seinen Stromverbrauch nicht reduzieren. Der Wechsel zwischen aktiviertem und Ruhezustand ist jedoch viel schneller als der Wechsel zwischen aktiviertem und angehaltenem Zustand, wodurch Geräte im Leerlauf in den Ruhezustand versetzt werden können.
• Batterieladespezifikation 1.2: [20] Veröffentlicht im Dezember 2010.
Mehrere Änderungen und höhere Grenzwerte, darunter die Zulassung von 1,5 A an Ladeanschlüssen für nicht konfigurierte Geräte, die Zulassung von Hochgeschwindigkeitskommunikation bei einem Strom von bis zu 1,5 A und die Zulassung eines maximalen Stroms von 5 A.

USB 3.0
Hauptartikel: USB 3.0

USB 3.0 wurde im November 2008 veröffentlicht. Der Standard definiert einen neuen SuperSpeed-Modus mit einer Signalgeschwindigkeit von 5 Gbit/s und aufgrund des Codierungs-Overheads einer nutzbaren Datenrate von bis zu 4 Gbit/s (500 MB/s). Ein USB 3.0-Anschluss ist normalerweise blau gefärbt und abwärtskompatibel mit USB 2.0.

Das SuperSpeed USB-Logo

Die USB 3.0 Promoter Group gab am 17. November 2008 bekannt, dass die Spezifikation der Version 3.0 fertiggestellt und an das USB Implementers Forum (USB-IF), das Verwaltungsgremium der USB-Spezifikationen, übergeben wurde. Dieser Schritt öffnete die Spezifikation effektiv für Hardware Entwickler für die Umsetzung in Produkte.

Der neue SuperSpeed-Bus bietet zusätzlich zu den von früheren Versionen unterstützten Modi einen vierten Übertragungsmodus mit 5,0 Gbit/s (Rohdatenrate). Der Nutzlastdurchsatz beträgt 4 Gbit/s (mit 8b/10b-Kodierung), und die Spezifikation hält es für angemessen, etwa 3,2 Gbit/s (0,4 GB/s oder 400 MB/s) zu erreichen, was mit zukünftigen Hardware-Fortschritten noch steigen sollte. Im SuperSpeed-Übertragungsmodus erfolgt die Kommunikation im Vollduplexmodus. In den zuvor von 1.x und 2.0 unterstützten Modi erfolgt die Kommunikation halbduplex, wobei die Richtung vom Host gesteuert wird.

Wie bei früheren USB-Versionen gibt es USB 3.0-Anschlüsse in Low-Power- und High-Power-Varianten, die 150 mA bzw. 900 mA liefern und gleichzeitig Daten mit SuperSpeed-Raten übertragen. Darüber hinaus gibt es eine Batterieladespezifikation (Version 1.2 – Dezember 2010), die die Belastbarkeit auf 1,5 A erhöht, jedoch keine gleichzeitige Datenübertragung zulässt. Die Batterieladespezifikation erfordert, dass die physischen Anschlüsse selbst in der Lage sind, einen Strom von 5 A zu verarbeiten [Zitat erforderlich], die Spezifikation begrenzt jedoch die maximale Stromaufnahme auf 1,5 A.

USB 3.1
Eine Pressemitteilung der USB-Gruppe vom Januar 2013 enthüllte Pläne, USB 3.0 auf 10 Gbit/s zu aktualisieren und es damit bis Mitte 2013 effektiv mit Thunderbolt gleichzusetzen. Die USB 3.1-Spezifikation wurde am 31. Juli 2013 veröffentlicht und führt einen schnelleren Übertragungsmodus ein „SuperSpeed USB 10 Gbit/s“; Das Logo trägt die Überschrift „Superspeed+“ (stilisiert als „SUPERSPEED+“). Der USB 3.1-Standard erhöht die Signalrate auf 10 Gbit/s, doppelt so viel wie bei USB 3.0, und reduziert den Leitungskodierungs-Overhead auf nur 3 %, indem das Kodierungsschema auf 128b/132b geändert wird. Einige erste Tests zeigten jedoch brauchbare Übertragungsgeschwindigkeiten von nur 7,2 Gbit/s, was zu einem Gesamt-Overhead von 30 % führt.

Der USB 3.1-Standard ist abwärtskompatibel mit USB 3.0 und USB 2.0. Mithilfe von drei Leistungsprofilen der in der USB Power Delivery Specification definierten Profile können Geräte mit größerem Energiebedarf höhere Ströme und Versorgungsspannungen von konformen Hosts anfordern – bis zu 2 A bei 5 V (für einen Stromverbrauch von bis zu 10 W). und wahlweise bis zu 5 A bei wahlweise 12 V (60 W) oder 20 V (100 W).