Obnovit stránku

Jak se navrhoval Universal Serial Bus

Aktualizováno • Autor: Michal Rybka

První specifikace rozhraní USB spatřila světlo světa v roce 1996 – a šlo o spolupráci mezi firmami IBM, Intel a Microsoft, která si kladla za cíl sjednotit a zlepšit připojení periferií k PC. Aby bylo jasno, PC mělo sadu perfektně vyspělých portů, které sloužily ke všem možným účelům: paralelní port pro tiskárny, dokonce v několika verzích včetně EPP (Enhanced Parallel Port) a ECP (Enhanced Capability Port), které se daly použít i pro obousměrnou komunikaci.

USB

Jak se navrhoval Universal Serial Bus – OBSAH

  1. Moc portů, moc problémů
  2. Řetězení
  3. Počítače potřebují rozbočovače

Moc portů, moc problémů

Sériový port RS-232, který dovoloval připojení myši, světelného pera – ale taky třeba modemu. Gameport, který dovoloval připojení analogových joysticků. PS/2 porty specificky určené pro připojení klávesnic a myší, u kterých nabízely vyšší rychlosti, a tedy přesnější odečítání reakcí uživatele. A tak dále, a tak dále. Byla tu celá řada problémů, které bylo třeba řešit – kromě toho zjevného, totiž že těch portů bylo už moc.

Za prvé, kabeláž měla různou kvalitu, kterou port neuměl rozeznat, takže jste mohli používat drahý a precizně provedený kabel, přes který vše fungovalo – ale jakmile se do toho zapojil kabel jiný, hroutily se všechny náročnější přenosy.

Za druhé, i když byla šance, že počítač přežije vysunutí nebo zasunutí kabelu za chodu, nebyla to vůbec jistota. Zasunutí nebo vysunutí kabelu může vygenerovat proudový náraz na poměrně citlivé obvody řadiče, které nemusí vůbec přežít. V té době bylo více než obvyklé, že na PC odcházely hlavně sériové porty a PS/2 porty prostě proto, že tam lidé opakovaně zasunovali a vysunovali kabely.

Už v éře osmibitů se vyřešila otázka zasunutí zařízení za provozu (hot plug) a řada portů na PC to teoreticky podporovala, ale praxe byla taková, že se před podobným zapojováním varovalo a příručky žádaly, že je třeba počítač nejprve vypnout, zapojit zařízení a pak zase zapnout. To bylo velmi nepohodlné.

USB
USB (zde USB-A) už někdy viděl snad každý.

Za třetí bylo zapínání a vypínání žádoucí také proto, aby operační systém správně zareagoval na změny. U PC s MS DOS bylo obvyklé, že se ovladače zařízení zaváděly pouze po startu – a když se zařízení zapojilo později, systém prostě nevěděl co si s ním počít. To měla nahradit metoda Plug and Play, kdy měl operační systém zjistit změnu – a sám instalovat potřebné ovladače, kdykoliv to bylo nutné.

Podobnou technologii Microsoft použil už u osmibitů standardu MSX (MicroSoft eXtended, 1984), ale v kombinaci s hot plug, tedy zasunutím kdykoliv, to byla novinka. A bylo to složité: sám Bill Gates způsobil crash systému Windows 98 na Comdexu 1998 poté, co zasunul nové zařízení!

Řetězení

Jak jsem už zmínil v článku o předchůdcích USB, ty byly vybaveny funkcí řetězení, kdy se nové zařízení zapojovalo do předchozího v řetězci. Tento systém by si teoreticky vystačil s jediným portem v počítači a dovolil by připojit desítky jiných, ale také nebyl dokonalý. Tak za prvé – pokud byste chtěli odpojit zařízení uprostřed řetězce, odpojili byste ve skutečnosti celý řetěz zařízení za ním. Nepraktické pro uživatele – a to nemluvím o systému, který by musel zpracovat nejprve celou ztrátu odpojené větve a potom ji zase obnovit, až by uživatel zapojil kabel zpátky.

Za druhé, řetězení je docela složitá technologie, která se trochu podobá počítačovým sítím. USB používá podstatně jednodušší systém hostitel-host, kde každé zařízení je připojené k právě jednomu svému kontroléru. Tím odpadá nutnost vyjednávání změn při každé změně zapojení, a naopak po zasunutí či vysunutí USB zařízení vygeneruje jeho příslušný řadič událost, kterou pošle komunikačním stromem až do kořenového kontroléru (root controller), který informuje operační systém, že došlo k takové a k takové změně.

i

Zasuň – otoč – zasuň – otoč – zasuň: nelehká práce s USB!

Počítače potřebují rozbočovače

Cenou za toto designové rozhodnutí je to, že USB potřebuje využívat rozbočovače (huby). Každý kořenový řadič podporuje až 127 zařízení – stačí zapojit rozbočovače a on se s tím popere sám. Nutno podotknout, že ne každý port v počítači je nutně kořenový. Většina rad s nefunkčností USB říká „zapojte kabel přímo do počítače“, tím se ale obcházejí pouze problémy s externími USB huby. Většina počítačů má jen několik, případně pouze jeden kořenový kontrolér a už porty, které vidíte na počítači, jsou zapojené přes první rozbočovač. Ten je ale typicky podstatně kvalitnější a lépe otestovaný než levné externí huby, takže s ním potíže nebudou.

USB
USB-C v současnosti vede. Zejména svým univerzálním tvarem.

Podle typu kontroléru se reálný limit připojených zařízení omezuje zhruba na stovku, což je v praxi více než dost. V případě, že potřebujete více zařízení, lze pořídit karty se samostatnými USB kontroléry, ale potom pravděpodobně způsobíte těžkou hlavu operačnímu systému: mohou mu dojít písmena na označování disků, bude mít příliš mnoho tiskáren a podobně. USB vám dovoluje připojit třeba pět klávesnic a tři myši najednou – ale opravdu je potřebujete?

USB má celou řadu problémů, které se často týkají faktu, že se navrhovalo levně, a hlavně zpočátku mělo poměrně nízké nároky na kvalitu kabeláže a podobně. Většina praktických problémů s USB se týká toho, že komponenty, kabely a huby mají velmi různorodou kvalitu a je obtížné udržet chod komplikovaného zapojení s minimem chyb.

i Mohlo by vás zajímat

Vcelku ale můžeme říci, že se návrh USB povedl, byl od začátku dobrý a vyhověl většině požadavků, které se na něj v první polovině 90. let kladly – dnes si jen málokdo dovede představit, že by po zasunutí USB flashdisku musel povinně restartovat počítač!

USB-C Notebooky

Na vašem soukromí nám záleží

My, společnost Alza.cz a.s., IČO 27082440 používáme soubory cookies k zajištění funkčnosti webu a s Vaším souhlasem i mj. k personalizaci obsahu našich webových stránek. Kliknutím na tlačítko „Rozumím“ souhlasíte s využívaním cookies a předáním údajů o chování na webu pro zobrazení cílené reklamy na sociálních sítích a reklamních sítích na dalších webech.

Více informací
Rozumím Podrobné nastavení Odmítnout vše
P-DC1-WEB14