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Universal Serial Bus (USB) é um tipo de conexão Plug and Play que permite a conexão de periféricos sem a necessidade de desligar o computador.
Antigamente instalar periféricos em um computador obrigava o usuário a abrir a máquina, o que para a maioria das pessoas era uma tarefa quase impossível pela quantidade de conexões internas que muitas vezes eram feitas através de testes perigosos para o computador, sem falar que na maioria das vezes seria preciso configurar jumpers e interrupções IRQs, tarefa difícil até para profissionais da área.
O surgimento do padrão PnP (Plug and Play) diminuiu toda a complicação existente na configuração desses dispositivos. O objetivo do padrão PnP foi tornar o usuário sem experiência, capaz de instalar um novo periférico e usá-lo imediatamente sem mais delongas. Mas esse padrão ainda era suscetível à falhas, o que causava dificuldades para alguns usuários.
O USB Implementers Forum foi concebido na óptica do conceito de Plug and Play, revolucionário na altura da expansão dos computadores pessoais, feito sobre um barramento que adota um tipo de conector que deve ser comum a todos os aparelhos que o usarem, assim tornando fácil a instalação de periféricos que adotassem essa tecnologia e diminuiu o esforço de concepção de periféricos, no que diz respeito ao suporte por parte dos sistemas operacionais (SO) e hardware. Assim, surgiu um padrão que permite ao SO e à placa-mãe diferenciar, transparentemente:
A classe do equipamento (dispositivo de armazenamento, placa de rede, placa de som, etc);
As necessidades de alimentação elétrica do dispositivo a uma distancia de ate 5 metros sem a necessidade de outro equipamento, caso este não disponha de alimentação própria;
As necessidades de largura de banda (para um dispositivo de vídeo, serão muito superiores às de um teclado, por exemplo);
As necessidades de latência máxima;
Eventuais modos de operação internos ao dispositivo (por exemplo, máquina digital pode operar, geralmente, como uma webcam ou como um dispositivo de armazenamento - para transferir as imagens).
Ainda, foi projetado de maneira que possam ser ligados vários periféricos pelo mesmo canal (i.e., porta USB). Assim, mediante uma topologia em árvore, é possível ligar até 127 dispositivos a uma única porta do computador, utilizando, para a derivação, hubs especialmente concebidos, ou se por exemplo as impressoras ou outro periféricos existentes hoje tivessem uma entrada e saida usb, poderíamos ligar estes como uma corrente de até 127 dispositivos, um ligado ao outro, os quais o computador gerenciaria sem nenhum problema, levando em conta o tráfego requerido e velocidade das informação solicitadas pelo sistema. Estes dispositivos especiais (os hub's anteriormente citados) - estes também dispositivos USB, com classe específica -, são responsáveis pela gestão da sua sub-árvore e cooperação com os nós acima (o computador ou outros hubs). Esta funcionalidade foi adaptada da vasta experiência em redes de bus, como o Ethernet - o computador apenas encaminhará os pacotes USB (unidade de comunicação do protocolo, ou URB, do inglês Uniform Request Block) para uma das portas, e o pacote transitará pelo bus até ao destino, encaminhado pelos hubs intermediários.
Tridente símbolo do USB
O padrão USB foi desenvolvido por um consórcio de empresas, entre as quais destacam-se: Microsoft, Apple, Hewlett-Packard, NEC, Intel e Agere.
Foi muito difícil para estas empresas encontrar um consenso sobre a abordagem do controlador. Dividiram-se então as opiniões, formando dois grupos distintos:
UHCI, Universal Host Controller Interface, apoiado majoritariamente pela Intel, que transferia parte do processamento do protocolo para o software (driver), simplificando o controlador eletrônico;
OHCI, Open Host Controller Interface, apoiado pela Compaq, Microsoft e National Semiconductor, que transferia a maior parte do esforço para o controlador eletrônico, simplificando o controlador lógico (driver).
Isto gerou algumas incompatibilidades e lançou a ameaça de dispersão do padrão. Pela experiência anterior em casos de adaptação de padrões (como o caso das extensões individualistas do HTML da Microsoft e da Netscape à versão 3 deste protocolo que, frequentemente, quebrava a compatibilidade entre sites), agora podia-se confirmar a desvantagem de não se conseguir a universalização. Porém, traria novas conclusões para a versão 2.0 deste protocolo, desta vez unidos sob o modelo EHCI, Enhanced Host Controller Interface, permitindo colmatar as falhas e reunir as qualidades dos dois modelos anteriores; mas sem dúvida, o avanço notável desta versão seria o aumento da largura de banda disponível - tornava-se agora possível, com um único driver, transferir som, vídeo e ainda assim usar a impressora, portudo isto pelo mesmo canal - até um total de 480 Mbits/s.
História das Versões
USB 0.7: Lançado em novembro de 1994.
USB 0.8: Lançada em dezembro de 1994.
USB 0.9: Lançada em abril de 1995.
USB 0.99: Lançado em agosto de 1995.
USB 1.0: Lançado em janeiro de 1996, com taxas de transferência de dados de 1,5 Mbit / s (baixa velocidade) e 12 Mbit / s (Velocidade máxima).
USB 1.1
O padrão 1.1 foi lançado em 1998 para corrigir problemas encontrados no padrão 1.0. Ao ser lançado o padrão USB 1.1 trouxe uma série de vantagens pois graças a uma interface única, a tarefa de conectar diversos tipos de aparelho ao computador tornou-se mais fácil, e aumentou o diversificação de tipos de periféricos, porém tinha como um grande ponto fraco a baixa velocidade na transição de dados (1,5 a 12 Mbps), elevado em consideração as portas seriais, mas muito deficiente em relação a outros tipos de baramentos como o SCSI (80 a 160 Mbps) e o FireWire (400Mbps),principal concorrente cujo o maior desenvolvedor era a Apple. Até então a baixa transição não era um agravante para as aplicações da época, mas à medida que o uso crescia aumentava a necessidade de taxas maiores na transferência de dados entre um dispositivo e o computador, prejudicando o uso de equipamentos como HDs removíveis, gravadores de DVDs externos , e scanner de alta resolução tornando-se nesse necessário o upgrade do padrão.
USB 2.0
O padrão USB 2.0 foi lançado em abril de 2000 com a velocidade de 480 Mbps, o equivalente a cerca de 60 MB por segundo. O conector continuou sendo o mesmo das versão anterior, totalmente compatível com dispositivos que funcionam com o USB 1.1, mas nesse caso com a mesma velocidade de transferência reduzida do padrão 1.1. Isso ocorre porque o barramento USB 2.0 tentará se comunicar à velocidade de 480 Mbps. Se não conseguir, tentará a velocidades mais baixas até obter êxito.
Uma outra novidade importante e que a partir dessa versão, fabricantes poderiam adotar o padrão em seus produtos sem a obrigatoriedade de pagar uma licença de uso da tecnologia. Esse foi um fator importante para a ampliação de novos periféricos que usam a tecnologia e barateamento desses periféricos.
O lançamento também trouxe outra vantagem à USB: o padrão FireWire foi padronizado principalmente para trabalhar com aplicações que envolvem vídeo e áudio, mas como a velocidade do USB 2.0 supera a velocidade das primeiras implementações do FireWire, ele também se tornou uma opção viável para aplicações multimídia, o que aumentou seu leque de utilidades.
USB 3.0
Encontra-se disponível as especificações da versão 3.0 mas ainda não existem dispositivos no mercado de consumo.Mantendo praticamente a mesma arquitetura e a mesma praticidade do USB 2.0. A designação comercial será USB SuperSpeed. Caracteriza-se principalmente por um aumento das velocidades de transferencia que serà de 4,8 Gigabits por segundo, e ser full-duplex (transferindo dados bidirecionalmente capacidades semelhantes a ligações de rede).
Alguns dispositivos
Entre os mais conhecidos dispositivos que utilizam-se da interface USB estão:
Webcam
Teclado
Mouse
Unidades de armazenamento (HD, Pendrive, CD-ROM)
Joystick
Gamepad
PDA
Câmera digital
Impressora
Placa-de-Som
Modem
MP3 Player
Alguns dispositivos usam apenas a alimentação eléctrica da USB sem nenhuma função de comunicação ou controle. São exemplos: pequenas luminárias e ventiladores.
Adaptadores Bluetooth
Entre os Sistemas Operacionais que oferecem suporte nativo à interface USB podemos citar:
Linux
FreeBSD
Microsoft Windows 95 OSR 2.0, 2.1, 2.5 (apenas para a versão 1.1)
Microsoft Windows 98, 98 (Second Edition)
Microsoft Windows ME
Microsoft Windows 2000
Microsoft Windows XP
Microsoft Windows 2003
Microsoft Windows Vista
Mac OS
Mac OS X
BeOS
Solaris
