USB

USB（USB）是一種用于連接計算機與外部設備的位串行數據傳輸系統。 配備 USB 的設備或存儲介質，例如 USB 記憶棒，可以在運行期間相互連接（熱插拔），并且可以自動識別連接的設備及其屬性。 在 USB 推出之前，有多種不同的接口類型和各種各樣的連接器，用于將附件和xxx設備連接到家用和個人計算機。 幾乎所有這些接口變體都已被 USB 取代，這為用戶簡化了操作，但大量不同的 USB 插頭和插座已將其納入考慮范圍。 USB 于 1996 年作為 USB 1.0 推出，最大數據傳輸速率為 12 Mbit/s。 2000 年，指定了 USB 2.0 版本，速度為 480 Mbit/s，它仍然是當今最廣泛使用的版本。 隨著 2014 年推出的 USB 3.1 Gen 2 標準，SuperSpeed+ 的xxx總數據傳輸速率為 10 Gbps。 2017 年，USB 3.2 被指定傳輸速率高達 20 Gbit/s。 盡管在 USB 名稱中使用了術語“總線”，但 USB 使用以根集線器為根的樹形拓撲。

USB 以串行方式傳輸數據，即各個位一個接一個地傳輸。傳輸通過一對對稱的線進行差分傳輸：如果xxx條線為高電平，則第二條線為低電平，反之亦然。 信號接收器評估終端電阻上的差分電壓。 兩個邏輯狀態 0 或 1 來自它們的符號。 由于差分工藝和雙絞線的使用，很大程度上消除了電輻射干擾。 這提高了傳輸安全性并抑制了共模干擾。 數據通過同一對電線以高達 480 MBit/s 的數據傳輸速率雙向傳輸（從和到xxx設備）； 只有 USB 3.0 引入的更快模式需要額外的線對。 兩條額外的電線為連接的設備提供能量。 通過在一根電纜中僅使用四根電線（最高可達 480 MBit/s），與并行接口相比，它可以做得更薄且制造成本更低。 與 IEEE 1284（“Centronics”）等位并行連接相比，可以用相對較少的努力實現高數據傳輸速率，因為不必同時傳輸具有相同電氣特性的多個信號。

提供一系列不同的傳輸速度。 根據應用產生的要求，xxx數據傳輸速率可以在 1.5 Mbit/s 和近 40 Gbit/s 之間（參見數據速率部分）。 xxx數據傳輸速率的選擇會影響各種參數，例如實施工作、電纜材料的選擇、連接器類型或使用的信號電壓。

電氣連接為直接連接（點對點連接）； USB只是成為物理層面之上的總線系統。 總線規范提供了一個中央主機控制器（主控制器）來協調連接的xxx設備（所謂的從客戶端）。 理論上，最多可以連接 127 臺不同的設備。 一個 USB 端口一次只能連接一個 USB 設備。 如果要將多個設備連接到主機，則分配器（集線器）必須確保它們的耦合。 集線器創建的樹結構都以主機控制器結尾。

USB 適用于許多設備，如大容量存儲設備（如硬盤驅動器、軟盤、DVD 驅動器）、打印機、掃描儀、網絡攝像頭、鼠標、鍵盤、有源揚聲器，以及加密狗甚至圖形卡和顯示器。 USB 可以為鼠標、電話、鍵盤等低功耗設備供電，也可以為 CIS 掃描儀或一些 2.5 英寸硬盤和外部聲卡供電。

今天，可以通過 USB 連接多種設備類型，而在引入 USB 之前，這些設備是通過大量不同的接口類型連接的。 被替換的舊類型包括串行（RS-232、鍵盤和鼠標的 PS/2 接口、Apple Desktop Bus）、并行（Centronics 接口）和模擬（游戲端口）接口。 一些舊接口在一些電腦主板和筆記本電腦上仍然可用，即使相應的設備已經不再市售。 但是，許多地方仍然可以使用具有串行 56k 調制解調器或并行打印機等連接的舊設備。 在工業領域，RS-232 仍然經常通過舊 PC 或使用適配卡是因為相應的 USB 適配器不具備實時能力，而且這種環境下的xxx設備要耐用得多。 與此同時，USB 也在很大程度上取代了外部 SCSI 接口。

與以前的解決方案相比，USB 提供了明顯更高的數據傳輸速率。 但是，數據以數據包的形式傳輸。 因此，它不太適合某些對時間要求嚴格的應用程序 - 例如，數據包僅包含幾個字節會降低傳輸速率，或者如果收集字節來填充數據包會延遲傳輸。

自從引入 USB 2.0 規范以來，已經可以實現相對較高的數據傳輸速率。 這使得 USB 適合連接其他類型的設備，例如硬盤驅動器、電視接口和相機。 在外部大容量存儲解決方案方面，USB 與 FireWire 和 eSATA 競爭，并且幾乎完全取代了它們，至少在家庭中是這樣。

雙因素身份驗證的通用附加因素還可以通過 USB 與操作系統或 Web 瀏覽器通信，例如用于開放 U2F 標準的安全令牌。

通用串行總線 (USB 1.0) 由康柏、DEC、英特爾、IBM、微軟、NEC 和北電公司組成的聯盟開發，并于 1996 年推出。 英特爾 Ajay Bhatt 領導的開發團隊做出了重要貢獻。 USB 取代了許多以前的 PC 接口，并標準化了鍵盤和xxx設備的連接。

為 Pentium Pro 開發并與 Pentium II 一起使用的 440FX 是 1996 年首批支持 USB 協議的芯片組之一，盡管在 ATX 主板推出之前幾乎沒有宣傳過。 原因之一是 Windows 95 和 Windows NT 4.0 操作系統提供的 USB 支持較低。 一開始也缺少USB設備。

USB 1.1 規范在 1998 年糾正了 1.0 規范中的錯誤和歧義，并添加了中斷輸出傳輸。 USB 1.x 不是 Apple 的 FireWire 標準 (IEEE 1394) 的競爭對手，該標準從 1995 年開始傳輸 400 Mbit/s，并在 2003 年加速到 800 Mbit/s。 盡管如此，Apple在1998年發布的iMac G3中使用了USB 1.1版本中的接口，從而取代了ADB。

USB 2.0 于 2000 年指定。 這使得 480 Mbit/s 的數據速率成為可能。 這些使用的產品包括 2002 年的硬盤驅動器和視頻設備。

USB 3.0 SuperSpeed 規范于 2008 年發布。 這里傳輸5 Gbit/s。 這是使用的線路代碼 8b10b 的數據速率，其中 8 個用戶數據位被編碼在 10 個信道位中用于傳輸。 這導致xxx總數據傳輸速率為 4 Gbit/s。 可能的凈數據速率略低于總數據速率。 為此，引入了新的插頭、電纜和插座，其中一些與舊的兼容。

從 2011 年 7 月開始，AMD 將 USB 3.0 集成到 A75 芯片組中，這意味著主板上不需要額外的芯片。 額外的芯片增加了主板制造商的成本和工作量，因此集成到芯片組中對 USB 3.0 的普及做出了決定性的貢獻。 大約一年后，英特爾也將 USB 3.0 集成到 7 系列芯片組中。

與 USB 3.0 相比，2013 年 7 月通過的 USB 3.1 Superspeed 規范將傳輸速度提高了一倍，達到 10 Gbit/s。 使用 128b132b 的更高效的線路代碼在算術上啟用了 1.2 GB/s。 這導致了重命名。 USB 3.0 規范合并到 USB 3.1 規范中，現在稱為 USB 3.1 Gen 1。

更快的 SuperSpeed+ 標準也稱為 USB 3.1 Gen 2。

USB 3.2 通過電纜兩端的 USB-C 連接器將數據速率提高一倍，最高可達 20 Gbit/s。 并聯使用完全有線的 USB-C 電纜中的第二對電線。

命名上區分 USB 3.2 Gen 1 或 SuperSpeed USB（5 Gbit/s）、USB 3.2 Gen 2 或 SuperSpeed USB 10 Gbps（10 Gbit/s）和 USB 3.2 Gen 2×2 或 SuperSpeed USB 20 Gbps（20 Gbit/秒）。 在 5 Gbps 和 10 Gbps 的速度下，這只是一個新命名； 從技術上講，與 USB 3.1 使用的協議沒有區別。

USB4 規范于 2019 年發布。 USB4 是 USB 3.2 和 Thunderbolt 3 的聯合繼承者。Thunderbolt 規范已于 2019 年初移交給 USB-IF。 這現在支持樹狀分支結構（集線器拓撲），就像使用集線器的 USB 一樣。 USB-C 端口也已成為強制性要求。