Porturi USB

CAPITOLUL 1

MEMORIU JUSTIFICATIV

Cele mai populare arhitecturi de magistrale seriale de mare viteza pentru sistemele desktop si portabile sunt Universal Serial Bus (USB) si FireWire sau IEEE 1394, care mai este numita i.Link sau FireWire. Acestea sunt porturi de comunicatii de mare viteza, care depasesc cu mult capacitatile vechilor porturilor seriale si paralele standard si pot fi folosite ca o alternativa la interfata SCSI pentru conexiuni periferice externe de mare viteza. Aceste porturi mai noi ofera, în afara de performante, concentrarea dispozitivelor de I/O, ceea ce înseamna ca la ele se pot conecta toate tipurile de periferice externe.

Ultima tendinta în proiectarea magistralelor periferice foarte performante este utilizarea unei arhitecturi seriale, prin care bitii sunt transmisi pe linie, unul câte unul. Deoarece arhitecturile paralele folosesc 8, 16 sau mai multe linii, transmitând bitii simultan, magistrala paralela este mai rapida la aceeasi frecventa de ceas. Totusi, este mult mai simplu sa marim viteza unei conexiuni seriale decât a unei conexiuni paralele. Conexiunile paralele au câteva probleme generale, cea mai serioasa fiind decalarea semnalului (signal skew) si variatia timpului de raspuns (jitter). Decalarea si variatia timpului de raspuns reprezinta motivele pentru care magistralele paralele, ca SCSI, sunt limitate la distante de cel mult 3 metri. Problema este sa, desi cei 8 sau 16 biti de date sunt emisi simultan de transmitator, în momentul în care ajung la receptor, întârzierile în propagare determina ca unii dintre biti sa ajunga înaintea altora. Cu cât cablul este mai lung, cu atât creste intervalul dintre sosirea la celalalt capat a primului si a ultimului bit! Aceasta decalare a semnalului, asa cum este numita, va împiedica sa obtineti fie o rata mai mare de transfer, fie un cablu mai lung, fie ambele. Variatia timpului de raspuns reprezinta tendinĆa semnalului de a atinge nivelul final de tensiune çi de a varia deasupra si dedesubtul acestuia pentru o scurta perioada de timp. În cazul unei magistrale seriale, datele sunt transmise bit cu bit. Deoarece momentul în care ajunge fiecare bit nu reprezinta un motiv de îngrijorare, rata de ceas poate fi marita foarte mult. De exemplu, rata maxima de transfer posibila prin porturile paralele EPP/ECP este de 2 MBps, în timp ce porturile IEEE-1394 (care folosesc tehnologie seriala de mare viteza) suporta rate de transfer de pâna la 400 Mbps (aproximativ 50 MBps) – de 25 de ori mai mult decât porturile paralele. USB 2.0 suporta rate de transfer de 480 Mbps (aproximativ 60 MBps), ceea ce înseamna o viteza de aproximativ 30 de ori mai mare decât venerabilul port paralel de imprimanta!

În cazul ratelor de ceas foarte mari, semnalele paralele au tendinta sa interfereze între ele. Comunicatia seriala, care foloseste una sau doua linii de semnal, are avantajul ca diafonia si interferenta în cablu sunt neglijabile.

În general, cablurile paralele sunt mai scumpe decât cablurile seriale. Pe lânga faptul ca necesita multe fire suplimentare pentru transportul în paralel al mai multor biti, cablul trebuie realizat într-un mod special pentru a preveni diafonia si interferenta între liniile adiacente de date. Acesta este unul dintre motivele pentru care cablurile SCSI externe sunt atât de scumpe. Pe de alta parte, cablurile seriale sunt foarte ieftine, deoarece au foarte putine fire, iar cerintele de ecranare sunt mult mai simple, chiar si pentru viteze foarte mari. Din aceasta cauza, este mai usor sa transmitem date pe distante lungi si în sigurantĺ în modul serial, în timp ce pentru interfetele paralele sunt recomandate lungimi de cablu mai mici decât interfetele seriale. Din aceste motive – pe lânga necesitatea de a avea interfete pentru periferice externe de tip Plug and Play si de a elimina porturile fizice aglomerate pe calculatoarele portabile – au fost realizate aceste magistrale seriale de performanta ridicata. Interfata USB este o caracteristica standard pentru aproape toate PC-urile comercializate în prezent; este utilizata pentru cea mai mare parte a conexiunilor externe de mare viteza, cu destinatie generala si este interfata externa cea mai compatibila, disponibilĺ pe scara larga si cea mai rapida. În plus, interfata IEEE-1394 (cunoscuta mai ales cu numele FireWire), desi este utilizata în principal în anumite domenii specifice – cum ar fi conectarea camerelor video digitale (DV sau digital video) – începe sa fie folosita pe scara larga si pentru alte dispozitive care solicita largimi mari de banda, cum sunt scannerele cu rezolutie mare si unitatile hard externe.