Полный путеводитель по USB: различия стандартов и версий

USB 1.0, выпущенный в 1996 году, стал первым стандартом, который имел универсальный разъем для подключения периферийных устройств, таких как клавиатуры и мыши. Скорость передачи данных USB 1.0 составляла от 1,5 до 12 Мбит/с, пользователи могли выбирать между режимами работы с низкой и высокой пропускной способностью. В USB 1.1 производители улучшили стабильность интерфейса, его совместимость с устройствами и исправили технические ошибки прошлой версии, однако, скорость передачи данных осталась та же. Обе версии использовали разъемы USB-A и USB-B. Мощность, которую могли предоставить первые модели USB, была ограничена 2.5 Вт.

USB 2.0 выпустили в 2000 году и это стало огромным шагом вперед не только по сравнению с предыдущими моделями этой же серии, но и для всей технологической индустрии. В новом стандарте скорость передачи данных смогли увеличить до значений от 25 до 480 Мбит/с в зависимости от выбора режима: Low-Speed, Full-Speed и High-Speed. Однако, скорость до 480 Мбит/с была лишь теоретической — на практике максимальная скорость передачи данных была значительно ниже. Это объясняется тем, что в USB 2.0 была полудуплексная шина — для передачи данных в обе стороны использовался один и тот же набор проводников, а одновременная передача данных происходила только в одну сторону. Кроме того, в новых USB 2.0 появились два новых типа разъемов:

• Mini-USB: Использовался для подключения фотоаппаратов, видеокамер, плееров, флеш-накопителей и прочих портативных периферийных устройств, в том числе дешевых моделей смартфонов Android;
• Micro-USB: Использовался для подключения и зарядки смартфонов Android более высокого уровня.

Это сделало USB 2.0 гораздо более универсальным интерфейсом, который можно подключать к большему количеству типов устройств. Мощность новых интерфейсов не изменилась с прошлых версий, поэтому стандарт по-прежнему не мог поддерживать одновременную подачу питания и передачу данных на энергозатратные устройства, вроде ноутбуков и мониторов.

USB 3.0 2008-ого года стал важной вехой в эволюции USB. В стандарте USB 3.0 увеличилось количество контактов и произошел переход к полному дуплексу. Вместо 4-х контактов по стандарту USB 2.0, в USB 3.0 появилось еще 5 проводников, что было необходимо для высокоскоростной передачи данных. Новые контакты в разъёмах USB 3.0 расположены отдельно от старых в дополнительном контактном ряду. В результате этого скорость передачи данных увеличили до колоссальных на тот момент значений — до 5 Гбит/с. Кроме того, у нового стандарта улучшили передачу питания до 4.5 Вт, а также выпустили новые разъемы Micro-B. Благодаря этому, USB 3.0 стал совместим с более сложными устройствами, требующими высокой скорости передачи данных. Также характеристик интерфейса было вполне достаточно для питания внешних HDD. Благодаря высокой скорости передачи данных, эта версия USB нашла свое применение для работы с большими объемами данных, например, при передаче видео высокого разрешения. Сочетание всех этих факторов сделало USB 3.0 по-настоящему революционным стандартом.

USB 3.1 2013-ого года выпуска продолжил развитие USB 3.0, предложив ещё большую скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Этот стандарт также ввел новый разъем, который сейчас известен на весь мир под названием USB Type C. USB-C очень быстро стал одним из самых популярных видов разъемов благодаря своей компактности и универсальности. USB Type C полностью симметричен, поэтому кабели и разъемы можно подключать любой стороной — ранее такой возможности не предлагала ни одна из разновидностей интерфейсов. Все последующие версии USB используют этот тип разъема. Эта, казалось бы, мелочь, значительно увеличила удобство использования USB-портов. Также в новом стандарте USB 3.1 увеличилась максимальная возможная мощность до 100 Вт для питания портативных устройств — это стало возможным благодаря интеграции технологии быстрой зарядки Power delivery. Таким образом, этот тип разъемов можно подключать к устройствам с гораздо большим потреблением энергии, чем ранее, например, к различным сканерам и высокопроизводительному вычислительному оборудованию. В USB 3.1 впервые появилась спецификация интерфейсов по поколениям:

• USB 3.1 Gen 1: Скорость передачи данных до 5 Гбит/с;
• USB 3.1 Gen 2: Скорость передачи данных до 10 Гбит/с.

USB 3.2 2017-ого года выпуска представил новый уровень скорости передачи данных — она возросла в два раза до 20 Гбит/с. Мощность USB 3.2 тоже претерпела изменения, увеличившись до 240 Вт благодаря доработке технологии Power delivery. Эта версия интерфейсов также имела несколько спецификаций, отличающихся режимами скорости передачи данных:

• USB 3.2 Gen 1: Скорость передачи данных до 5 Гбит/с и кодирование 8b/10b;
• USB 3.2 Gen 2: Скорость передачи данных до 10 Гбит/с и кодирование 128b/132b;
• USB 3.2 Gen 2x2: Скорость передачи данных до 20 Гбит/с и кодирование 128b/132b по двум линиям.

Версия USB4 вышла в 2019 году и продолжила тенденцию увеличения скорости передачи данных в два раза с каждой новой моделью — теперь скорость составляла до 40 Гбит/с. Этот стандарт поддерживает совместимость с предыдущими версиями со всеми предыдущими версиями. Помимо этого, USB4 совместим с Thunderbolt 3, что расширяет его возможности для подключения внешних графических карт, мониторов высокого разрешения и других сложных устройств мощностью до 240 Вт. USB4 предложил улучшенные возможности для передачи видеосигнала и технологии улучшенной обработки и передачи данных на высоких скоростях.

USB4 2.0 — на данный момент последняя версия интерфейсов USB, вышедшая в 2022 году. USB4 2.0 поддерживает передачу данных на скорости 80 Гбит/с и совместим с DisplayPort 2.1, поэтому через интерфейс можно подключать 4К мониторы с частотой в 240 Гц или 10К мониторы с частотой в 60 Гц. Сейчас USB4 2.0 активно внедряется в самые современные устройства, например, ноутбуки Apple на процессорах серии M, флагманские ноутбуки от ведущих мировых производителей, игровые материнские платы на базе топовых чипсетов и так далее. 

Это распространенный универсальный порт, который используется для подключения персональных компьютеров, старых моделей ноутбуков, телевизоров, игровых консолей, медиаплееров и прочей бытовой цифровой техники. Совместим со всеми стандартами USB до версии 3.2 Gen 2. Совместимость со стандартами выше USB 3.0 обеспечивалась наличием дополнительного контактного ряда. Недостаток этого типа USB-портов состоит в том, что он занимает очень много места в корпусе поддерживающих его устройств.

Порт, используемый для подключения принтеров, музыкального оборудования. Доступны две вариации: одна для стандартов USB 1.1/ USB 2.0 с 4-мя контактами, и вторая, имеющая дополнительный контактный ряд для стандартов USB 3.0 и последующих конфигураций.

Устаревший порт, который использовался для зарядки небольших портативных устройств, чаще всего маломощных смартфонов и КПК. Был совместим с разъемами USB 1.1 и USB 2.0. Главное преимущество этих портов заключается в его компактности. USB mini-A имел стандартное количество контактов по стандарту USB 2.0. Ввиду невозможности интеграции дополнительных проводников, этот тип коннектора не получил продолжения в последующих версиях портов.

Стандарт для зарядки планшетов, плееров, фото и видеокамер. Был более распространен, нежели USB mini-A — помимо бытовой техники, он поддерживался более специфичными устройствами, вроде видеорегистраторов, навигаторов, измерительных приборов и так далее. USB mini-B поддерживал интерфейсы USB 1.1 и USB 2.0. USB mini-B также имел стандартное количество контактов и ввиду этого не имел возможности модернизации до более современных версий USB.

Этот USB-порт стал заменой устаревших портов USB mini-B. Широко применялся для зарядки смартфонов, планшетов, беспроводных наушников и других небольших портативных устройств с поддержкой стандарта USB 2.0. Совместим со стандартами USB 1.1 и USB 2.0, так как имел стандартное количество контактов. Этот стандарт был очень популярен и вы наверняка встречали его на различных Android-устройствах. Помимо стандартного формата питания USB 2.0, этот разъем также сертифицирован по стандарту Battery Charging 1.2. Благодаря этому мощность зарядки устройств увеличивалась до 7.5 Вт.

Стандарт Micro USB, который представлял из себя тот же USB micro-A, но с дополнительными 5-ю контактами, благодаря которым он мог поддерживать интерфейсы USB 3.0. Использовался для подключения внешних жестких дисков и был далеко не так широко распространен, как USB micro-A. Совместим с USB 2.0 и всеми последующими стандартами. Порты USB micro-B были обратно совместимы с USB micro-A, но в таком случае передача данных происходила только в режиме USB 2.0.

Тип порта, разработанный для устройств с меньшим форм-фактором, который стал заменой для всех предыдущих стандартов USB. Сейчас этот разъем стал общим стандартом и объединил в себе многие другие стандарты, такие как: DisplayPort, MHL, HDMI. Также этот разъем совместим с Thunderbolt 3 и Thunderbolt 4. USB Type C имеет широкий спектр применения — от подключения мобильных устройств до мониторов и периферийных устройств. В USB Type C число контактов увеличилось до 24 штук, благодаря чему этот стандарт и получил совместимость с большим количеством различных интерфейсов.

USB OTG (On-The-Go) — это стандарт, появившийся в 2006 году, который стал по-настоящему инновационным для технологической индустрии. Технология позволяла устройствам с поддержкой USB взаимодействовать друг с другом напрямую, без необходимости в компьютере или другом хост-устройстве. С помощью USB OTG можно подключать к мобильным устройствам такие аксессуары, как флеш-накопители, клавиатуры, мыши и даже другие смартфоны. Технология USB OTG в разы расширяла функциональность устройств, позволяя им работать в качестве хоста и принимать данные с внешних периферийных устройств, что было особенно полезно в ситуациях, когда доступ к компьютеру ограничен — если у вас был USB OTG, вы наверняка помните, насколько было удобно скачивать данные с флешки прямо на смартфон. Технологию высоко оценили во всем мире, так как для 2006 года это было настоящим прорывом, поэтому USB OTG значительно поспособствовала росту популярности и распространению стандартов USB.

С каждым новым стандартом USB становился все более производительным и универсальным интерфейсом для подключения различных устройств. От базовых возможностей USB 1.0/1.1 до высокой скорости передачи данных и расширенных возможностей USB4, каждая версия добавляла новые функции и улучшения, соответствующие требованиям времени. USB продолжает развиваться, и, вероятно, в будущей версии USB5 мы увидим еще более инновационные улучшения, которые снова изменят всю технологическую индустрию. Несмотря на трудное начало пути USB и вынужденную конкуренцию с более скоростным аналогом в лице FireWire, стандарт USB смог стать универсальным интерфейсом, который используется в большинстве современных устройств — от портативной техники до сложного профессионального оборудования. Сейчас USB активно соперничает с интерфейсами Thunderbolt, и несмотря на то, что USB снова отстают в скорости передачи данных, он все равно остается более популярным благодаря своей доступности. Во многом успех стандартов USB определялся политикой обратной совместимости разъемов. Вместо выпуска новых стандартов, создатели USB вносили изменения в уже существующие разъемы, в результате чего сформировалась огромная база устройств с единым стандартом портов.