يعد USB أو “الناقل التسلسلي العالمي” أحد أقدم الواجهات وأكثرها شيوعًا اليوم. بينما تم تقديمه في البداية كمنفذ للكمبيوتر ، فإنه يُرى الآن على كل قطعة تقنية تقريبًا بما في ذلك الهواتف الذكية وأجهزة الألعاب والكاميرات وما إلى ذلك بشكل أو بآخر. كان الهدف الرئيسي من صنع USB هو توفير اتصال موحد للأجهزة الطرفية بأجهزة الكمبيوتر. اليوم ، يقف USB وفياً لاسمه ، بفضل قبوله الواسع ومجموعة واسعة من الأجهزة والبرامج المدعومة. دعنا نلقي نظرة على السجل الموجز لـ USB بالإضافة إلى قائمة بجميع أنواع الموصلات والمعايير المختلفة.
كيف ظهر USB؟
بدأ تطوير USB في عام 1994 بهدف إنشاء موصل واحد يمكن أن يحل بشكل أساسي محل عدد من الموصلات الموجودة على أجهزة الكمبيوتر. كان الغرض من USB أيضًا هو تقديم تكوين برمجي أكثر بساطة لجميع الأجهزة التي يمكن توصيلها عبر USB ، للسماح بمعدلات بيانات أسرع للأجهزة الخارجية ، ومعالجة مشكلات قابلية الاستخدام للواجهات الحالية. لم يكن USB اختراعًا لرجل واحد. لقد كان جهدًا جماعيًا شمل ما مجموعه سبع شركات هي Compaq و DEC و IBM و Intel و Microsoft و NEC و Nortel. عمل الفريق بقيادة Ajay Bhatt على المعيار في Intel وتم إنتاج الدوائر المتكاملة الأولى التي تدعم USB في عام 1995.
USB 1.0
ظهرت أول مواصفات تسمى USB 1.0 لأول مرة في يناير 1996 حيث قدمت سرعات نقل بيانات تبلغ 1.5 ميجابت في الثانية (سرعة منخفضة) و 12 ميجابت في الثانية (سرعة كاملة). تم اتخاذ قرار إضافة تكوينات ذات سرعتين بحيث يمكن أن تدعم كلاً من الأجهزة عالية السرعة مثل الطابعات ومحركات الأقراص بالإضافة إلى الأجهزة الطرفية منخفضة التكلفة مثل لوحات المفاتيح والماوس. كان USB 1.1 في الواقع أول مواصفات مستخدمة على نطاق واسع حيث ظهر لأول مرة على Apple iMac في سبتمبر 1998. اتبعت مجموعة متنوعة من الشركات المصنعة Apple وبدأت في إنتاج أجهزة كمبيوتر خالية من الإرث مع منافذ USB.
USB 2.0 و USB 3.0
في أبريل 2000 ، تم الإعلان عن مواصفات USB 2.0 بعد الحصول على موافقة من (USB-IF). تم توفيره في عام 2001. دفعت Hewlett-Packard و Intel و Lucent Technologies (Nokia) و NEC و Philips لمعدلات نقل بيانات أعلى ، حيث جلب المعيار الجديد سرعات تصل إلى 480 ميجابت في الثانية. ثم رأينا USB 3.0 ينشر في 12 نوفمبر 2008 لزيادة سرعات نقل البيانات حتى 5 جيجابت في الثانية ، والتي كانت تسمى أيضًا SuperSpeed. ركز المعيار الجديد أيضًا على تقليل استهلاك الطاقة وزيادة خرج الطاقة وتوفير التوافق مع الإصدارات السابقة مع USB 2.0. تم إصدار أول مجموعة من الأجهزة التي تحتوي على USB 3.0 في يناير 2010.
USB 3.1 من الجيل الأول والجيل الثاني
تم الإعلان عن مواصفات USB 3.1 لأول مرة في يوليو 2013 وهنا بدأت الأمور تصبح مربكة بعض الشيء. تم إطلاقه في نسختين ، USB 3.1 Gen 1 و USB 3.1 Gen 2. بينما احتفظ الأول بوضع نقل USB 3.0 بسرعة 5 جيجابت في الثانية (SuperSpeed) ، قدم Gen 2 وضع نقل SuperSpeed + مع أقصى معدل إشارة للبيانات إلى 10 جيجابت في الثانية. في سبتمبر 2017 ، تم نشر مواصفات USB 3.2 والتي أحدثت مرة أخرى تغييرًا في نظام التسمية. كان USB 3.2 Gen 1 في الواقع هو نفسه USB 3.1 Gen 1 ، وكان USB 3.2 Gen 2 هو USB 3.1 Gen 2 الجديد وكان USB 3.2 Gen 2×2 هو أحدث وأسرع سرعات عرض تصل إلى 20 جيجابت في الثانية.
USB4 و USB4 الإصدار 2.0
Lenovo ThinkPad Z13
يُطلق على أحدث معيار اسم USB4 رسميًا (وليس USB 4 لأي سبب من الأسباب) وتم تقديمه في عام 2019 مع وصول الإصدار الأول في عامي 2021 و 2022. أصبحت الأمور مربكة جدًا مع USB 3.1 و 3.2 ومصطلحات Gen 1 و Gen 2 بالكامل و USB يحاول -IF التراجع عن ذلك باستخدام USB4 ، حيث سيتوقف التسويق على سرعة نقل البيانات وليس الإصدار. يأتي USB4 في نسختين: 20 جيجابت في الثانية و 40 جيجابت في الثانية ، ويأمل USB-IF أن يقوم المصنعون بترويج أجهزتهم USB بسرعات بدلاً من USB4 فقط.
لن يتم إخراج أجهزة USB4 2.0 الأولى حتى أواخر عام 2023 على أقرب تقدير.
هناك نقطة إضافية لـ USB4: Thunderbolt. أساس USB4 هو بروتوكول Thunderbolt 3 القديم من Intel ، وبطبيعة الحال ، USB4 متوافق إلى حد ما مع Thunderbolt – مع التركيز إلى حد ما. يمكن أن تكون أجهزة وكبلات USB4 إما 20 جيجابت في الثانية أو 40 جيجابت في الثانية بينما يتطلب Thunderbolt 4 40 جيجابت في الثانية ، لذلك قد لا تكون جميع منافذ وكبلات USB4 مكافئة لـ Thunderbolt.
تم إصدار مواصفات USB4 الإصدار 2.0 في أواخر عام 2022 (مما يجعل USB أكثر إرباكًا للجميع) ، وزاد عرض النطاق الترددي لـ USB4 من 40 إلى 80 جيجابت في الثانية ، مع وضع اختياري 120 جيجابت في الثانية يعمل فقط في اتجاه واحد ، تاركًا الاتجاه الآخر بسرعة 40 جيجابت في الثانية فقط. عرض النطاق. يعد وضع 120 جيجابت في الثانية مفيدًا في المواقف التي يحتاج فيها أحد جوانب الاتصال إلى تلقي بيانات أكثر بكثير من الآخر ، مثل استخدام شاشة عالية الدقة تحتاج إلى الكثير من البيانات لإظهار صورة مفصلة بالكامل. نظرًا لأن المواصفات لم تصدر إلا مؤخرًا ، فلن يتم إصدار أجهزة USB4 2.0 الأولى حتى أواخر عام 2023 على أقرب تقدير.
صاعقة
على عكس معيار USB ، الذي يفتخر بالعالمية والقبول باعتباره “معيارًا” ، يعد Thunderbolt معيارًا تم تطويره وترخيصه بواسطة Intel. ومع ذلك ، تم منح Thunderbolt 3 أساسًا لـ USB-IF وتم استخدامه لإنشاء USB4 ، لذا فإن العلاقة بين الاثنين غامضة الآن. إنه معيار لنقل البيانات والطاقة عبر الأنظمة الأساسية ، ولكن يجب اعتماد الأجهزة للاستخدام مع هذا المعيار ، ومعايير Intel أكثر صرامة من معايير USB-IF.
غالبًا ما يوجد بروتوكول Thunderbolt في أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأحيانًا أجهزة الكمبيوتر المكتبية ، ويمكن استخدامه لتوصيل الأجهزة المتوافقة بما في ذلك الشاشات الخارجية بالإضافة إلى الأجهزة الطرفية PCI Express (PCIe) بما في ذلك بطاقات الرسومات الخارجية ومحركات الأقراص الثابتة وشبكة Wi-Fi أو موصلات Ethernet ، عبر منفذ USB-C. يدعم الجيل الحالي من البروتوكول – Thunderbolt 4 – عرض النطاق الترددي المنبع أو السفلي الذي يصل إلى 40 جيجابت في الثانية. مقارنة بالجيل الأخير من Thunderbolt 3 ، يوفر الإصدار الجديد دعمًا محسّنًا لشاشة 4K (من شاشة 4K إلى شاشتين) ، ومضاعفة عرض النطاق الترددي لـ PCIe ، ويضمن 40 جيجابت في الثانية من النطاق الترددي ، والذي كان اختياريًا لـ Thunderbolt 3.
الجيل القادم من Thunderbolt يلوح في الأفق.
إذاً هناك USB و Thunderbolt ، و USB4 يعتمد على Thunderbolt 3 ، والذي خلفه Thunderbolt 4. إذا كنت مرتبكًا ، فنحن لا نلومك. ما تحتاج إلى معرفته هو أن USB4 لا يضمن الكثير من الأداء بينما يعد Thunderbolt 4 بالمزيد. بينما يعتمد USB4 على Thunderbolt 3 ، فإن هذا لا يعني أن كل جهاز USB4 ومنفذ وكابل سيكون له نفس الميزات والأداء مثل أي اتصال Thunderbolt 3 أو 4.
الجيل القادم من Thunderbolt يلوح في الأفق أيضًا ، ويهدف إلى زيادة النطاق الترددي إلى 80 جيجابت في الثانية ، أي ضعف النطاق الترددي لـ Thunderbolt 4 و Thunderbolt 3’s 40Gbps. ومع ذلك ، فإن 80 جيجابت في الثانية هي سرعة الأجهزة التي تحتاج إلى كميات متساوية من النطاق الترددي في كلا الاتجاهين. يمكن أن تحتوي بعض الأجهزة على 120 جيجابت في الثانية من النطاق الترددي في اتجاه واحد مقابل 40 فقط في الاتجاه الآخر ، مثل USB4 2.0. هذا مفيد لشاشات العرض وربما حتى أجهزة التخزين. لا يوجد تاريخ إصدار لـ Thunderbolt 5 في وقت كتابة هذا التقرير ، على الرغم من أن الإطلاق في وقت لاحق في 2023 أو 2024 أمر معقول.
موصلات ومنافذ USB
قبل أن نتحدث عن الأنواع المختلفة لمنافذ وموصلات USB ، دعنا نتحدث عن الفرق بين الموصل والمنفذ. المنفذ هو ما لديك على جهازك مثل الهاتف الذكي أو الكمبيوتر الشخصي. إنه المكان الذي تقوم فيه بتوصيل كابل أو جهاز خارجي ، على سبيل المثال محرك أقراص الإبهام. عادة ما يتم رؤية الموصل على الكبل نفسه الذي يتم توصيله بالمنفذ. هذا يعني أنك بحاجة إلى منفذ مطابق للموصل المراد توصيله به. يحتاج المرء أيضًا إلى فهم أن معيار USB يعتمد على مجموعة الموصل والمنفذ. أحدث المنفذ / الموصل ، هو المعيار الأحدث الذي يمكن أن يعتمده. بعد قولي هذا ، هناك حالات يقوم فيها المصنعون بتطبيق معايير USB القديمة على منافذ / موصلات أحدث لتوفير التكاليف.
منفذ USB-A
لا يزال أول موصل مستطيل مسطح مشهدًا شائعًا على أجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الألعاب وأجهزة التلفزيون وما إلى ذلك. لقد خدم جيدًا على مر السنين لنقل البيانات والطاقة بكفاءة ويقدم حاليًا معيار USB 3.2. لقد شهدت ترقيات من حيث ممرات الحافلات وسرعات النقل ولكن بشكل عام ، ظل التصميم كما هو.
منفذ USB-B
لم يعد USB-B شائعًا بعد الآن ولكن قد لا تزال ترى هذا المنفذ على الأجهزة الكبيرة ، مثل الماسحات الضوئية أو الطابعات وكذلك على أجهزة صوتية معينة. يتمتع المنفذ بمظهر مربع بينما من المرجح أن يحتوي الجانب الآخر من الكبل على منفذ USB-A للاتصال بجهاز كمبيوتر.
USB صغير
الآن ، كان هذا منفذًا أصغر ولكنه كان يعتمد على منفذ USB-B. تم استخدامه بشكل أساسي لشحن ونقل البيانات من أجهزة مثل الكاميرات ومشغلات MP3 ، على الرغم من أنه لم يعد شائعًا بعد الآن. كان هناك إصدار من النوع A أيضًا ، ولكن سرعان ما تم الاستيلاء على كلاهما بواسطة إصدار أصغر ، micro-USB.
USB مصغر
كان Micro-USB أحد أكثر منافذ USB شيوعًا بفضل اعتماده في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية ومجموعة متنوعة من الأدوات والملحقات المحمولة الأخرى. أثناء التخلص التدريجي منه لصالح منفذ USB-C ، لا يزال بإمكانك العثور على مجموعة متنوعة من الأجهزة التي لا تزال تعتمد على المنفذ.
USB-C
هذا هو المعيار الحالي وهو أخيرًا أول منفذ USB يمكنك توصيله بشكل صحيح دفعة واحدة لأنه قابل للعكس. بصرف النظر عن تقديم البيانات وسرعات توصيل الطاقة بشكل أسرع ، فإنه يوفر أيضًا إمكانية الاتصال بالشاشة مما يجعله المنفذ العالمي المثالي. يمكنك رؤية هذا المنفذ على كل جهاز حديث تقريبًا من الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية وسماعات الرأس وما إلى ذلك. لديها القدرة على توفير 100 واط من الطاقة ، مما يجعلها مناسبة لشحن مجموعة واسعة من الأجهزة بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر المحمولة. هذا أيضًا هو الموصل الجديد لمعيار Thunderbolt الذي يوفر إخراج فيديو بسرعة 40 جيجابت في الثانية و 4 K.
توصيل الطاقة
الآن بصرف النظر عن نقل البيانات ، تم استخدام USB لشحن الأجهزة أيضًا. حتى USB 3.1 ، كانت الطاقة القصوى التي يمكن الحصول عليها 5V / 900mA عبر USB Type-A. تبع ذلك USB Fast Charge ، وهو معيار جديد زاد السرعات إلى 5V / 1.5A. كانت سرعات الشحن هذه مناسبة للأجهزة الصغيرة وبعض الهواتف الذكية أيضًا. ومع ذلك ، مع التحسينات في التكنولوجيا والمتطلبات لسرعات شحن بطارية أعلى بكثير ، قدم USB-IF USB Power Delivery ، الإصدار 3.1 الآن. لقد أصبح أحد المواصفات القياسية المفتوحة في الصناعة والتي يمكن أن توفر شحنًا عالي السرعة يصل إلى 240 واط مع آخر تحديث 3.1 ، اعتمادًا على الجهاز. يمكن استخدام هذا لشحن أي شيء من الهواتف الذكية إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة باستخدام موصل USB-C على كلا الطرفين.
أخيرًا ، أصبح منفذ USB يرقى إلى مستوى اسمه. بعد إجراء المراجعات المختلفة على مدار العام فيما يتعلق بالأجهزة والبرامج ، يمكننا الآن القول إن USB (بفضل النوع C) هو بالفعل معيار مقبول عالميًا. لا يمكنها فقط توفير البيانات والطاقة بسرعات عالية ، بل يمكن أيضًا استخدامها لإدخال أو إخراج الفيديو. لا عجب حتى أن Apple تتحرك ببطء وتستبدل موصل Lightning الخاص بها بـ USB Type-C.