ناقل متسلسل عام
مقالة مفصلة: عرض تقنى للناقل المتسلسل العام
USB أو ناقل متسلسل عام (Universal Serial Bus) هو ناقل من النوع ركب وشغل (Plug and Play) يسمح بوصل الأجهزة الطرفية بالحاسوب لنقل المعلومات تسلسليا.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Universal Serial Bus USB
"Universal Serial Bus USB" هو منفذ تسلسلي خاص للتعامل مع الأجهزة ولقد صممت الUSB للسماح وللتعامل مع الأجهزة الخارجية (الطرفيات) باستخدام منفذ خاص و للتعامل مع اي جهاز تقريبا فور وصله للحاسب اي قدرة الحاسب على التعامل مع الأجهزة دون الحاجة لاعادة تشغبل الحاسب وتشمل ميزات أخرى مريحه لتوفير الطاقة المنخفضه استهلاك الاجهزه دون الحاجة لمصادر طاقة خارجية و السماح أيضا لعدد من الأجهزة بالاتصال بالحاسب دون الحاجة لتعريفات المصنع التي تأتي مع معظم الأجهزة الخارجية (الطرفيات) وهي الحل الامثل لجميع الأجهزة التي تعمل على التفرع وعلى التسلسل ومنفذ USB يستطيع تشغيل العديد من الأجهزة الخارجية الخاصة بالحاسب مثل الفأرة ،لوحة المفاتيح، الكمرات الرقمية، الطابعات و الجهزة الرقمية الحديثة. تستطيع USB وصل عدة طابعات إلى نفس الجهاز بنفس الوقت. برامج قفل USB تستطيع قفل ووقف عمل الذاكرة الخارجية دون توقف بعمل الأجهزة المحيطية الأخرى.حيث أنها صممت بشكل خاص للحواسب [pc] ولكنها أصبحت تستخدم في معظم الأجهزة هذه لأيام مثل أجهزة الالعاب و PDAs وحسب إحائية عام 2004 يوجد مليار جهاز في العالم.
تاريخ
what the hell are they saying USB 1.0 قدمت في تشرين الثاني عام 1994حيث روجت من قبل شركة انتل، مايكروسوفت، فليبس و شركة يو اس روبوتيكس حيث كان يقصد به والهدف الرئيسي من وجوده التخلص من الوصلات الموجودة في الحاسب الشخصي فضلا عن تبسيطه التعامل مع الأجهزة الخارجية دون الحاجة لتعريف معظمها مع نظام التشغيل كان هناك عدة نموذجات لل
- USB 0.7: أطلق ب تشرين الثاني عام 1994.
- USB 0.8: أطلق ب كانون الأول عام 1994.
- 9.USB 0: أطلق ب نيسان عام 1995.
- USB 0. 99: أطلق ب آب عام 1995.
- USB 1. 0: أطلق ب تشرين الأول عام 1995.
- USB 1.0 : حرر له بالنشر ب كانون الثاني عام 1995.
- usb 2.0 : اطلق ب عام 2000
وخصص لهذا النموذج معدلان لنقل الداتا:
- الأول بطيىء السرعة ومعدله 1.5 Mbit/s (Low-Speed) .
- الثاني كامل السرعة ومعدله 12 Mbit/s . (Full-Speed)
وهذا النموذج لا يدفع له قبل الأستحقاق وقليل من الأدوات في الواقع تباع من قبل الاسواق . 2. USB 1.1: حرر له بالنشر ب ايلول عام 1998 وهو يطابق ال USB 1.0 من ناحية تثبيت وتكرار المشاكل وغالباّّّّّ بالإتصال مع ال HUBs . وهو طبعة منقحة (مراجعة) والطبعة الأقدم اتخذت بشكل اوسع .
USB 2.0أطلقت ب نيسان عام 2000 وخصصت لها أعلى واقصى سرعة 480 Mbit/s وتسمى حاليا ب السرعة العليا (now called Hi-Speed) . • هنا اضيفت تعديلات على مواصفات ال USB بواسطة هندسة تغيير الملاحظات : (ECN: Engineering Change Notices ) . • والاكثر آهمية ب ال ECN هو إدخال في مواصفات ال USB 2.0 رزمة قانونية متاحة من ال USB.org وكان لها عدة فروع منها :
- : Mini-B Connector ECN اطلقت ب تشرين الأول عام 2000 ومن مواصفات ال Mini-B يسد الوعاء أو كبح المقبس (plug and receptacle) وهذا لا يربك أو يشوش عمل ال Mini-B .
- : Errata as of December 2000وهو مثل جدول للاخطاء واطلق ب كانون الثاني.
- Pull-up/Pull-down Resistors ECN إنتزاع أو جذب المقاومات: اطلق ب آيار عام. 2002 .
- : Errata as of May 2002جدول خطاء اطلق ب آيار عام 2002.
- Interface Associations ECN جهاز توصيل إتحادات ال ECN : اطلق ب آيار عام 2003 وهو مقياس أو مستوى جديد يصور ويصف ال ECN ويعتبره واجهة أو جهاز توصيل مضاعف أو متعدد يتحد مع تابع مفرد
- : Rounded Chamfer ECN اطلق ب تشرين الأول عام 2003 وهو مقبول أكثر (منصوح به) ومتوافق مع تغيرات ال plug Mini-B وهذه النتيجة تبقي الترابط أو الإتصال أطول .
- : Unicode ECN اطلق ب شباط عام 2005 وخصص له تشفير السلاسل باستخدام ال UTF-16LE.
- : Inter-Chip USB Supplement اطلق ب آذار عام 2006.
- : On-The-Go Supplement 1.3 اطلق ب كانون الأول عام 2006 ومن الممكن ان نجعله ونضعه بين أداتان من ال USB ON-the-GO للأتصال مع بعضهما دون ان نباعد ما بين ال USB host وبالحياة العملية أداة واحدة من ال USB هي التي تمثل ال host للأداة الأخرى.
- Battery Charging Specification 1.0 مواصفات بطارية الشحن : اطلقت ب آذار عام 2007 وأضيفت لدعم الشحن خصيصا (تجهيزات الطاقة مع ال USB connectors المتصل) وشاحن الكومبيوتر (chargers (host وهنا نستطيع تمثيل شاحن الكومبيوتر ب USB وعدم كفاية واحتياط البطارية الذي يخصص ادوات تمرر تيار 100 MA بعد ان تصدر إذا ادوات ال USB اتصلت بالشاحن المخصص أو شاحن الكومبيوتر هنا أعلى تيار يمر الأداة يمكن ان يكون أعلى من 1.5 A .
- : Micro-USB Cables and Connectors Specification 1.01 اطلق ب نيسان عام 2007.
- Link Power Management Addendum ECN إدارة ربط الطاقة : اطلق ب تموز عام 2007 وهنا اضيفت حالة طاقة جديدة بين الحالة الممكنة وحالة التوقف المؤقت والأداة بهذه الحالة لا تتطلب إنقاص الطاقة أو إستهلاكها ومع ذلك مفتاح التحويل أو مفتاح الكهرباءبين الحالة الممكنة وحالة النوم أكثر سرعة من مفتاح التحويل بين الحالة الممكنة وحالة التوقف المؤقت الذي يخصص الأداة لتنام إذا أصبحت غير فعالة أو كسولة .
- High-Speed Inter-Chip USB Electrical Specification Revision 1.0: اطلق ب ايلول عام 2007 .
USB 3.0 : • ( USB 3.0 (Future versionالنسخة المستقبلية :ب 18 ايلول عام 2007 يشرح ال Pat Gelsinger لماذا فشلت المطور INTEL بالأجتماع أو المنتدى • USB 3.0 اتخذ هدفا نحو الوصول لعشرة أزمان تيار الموجة (BW : bandwidth ) للوصول تقريبا إلى 5.0 Gbit/s بواسطة الاستفادة من إضافة زوج تفاضلي سرعته عالية كنموذج للسرعة الممتازة لأمكانية إدخال الإتصال البصري . • ومواصفات ال USB 3.0 خطط لها أن تطبق بالنصف الأول من عام 2008 . • والمنتجات التجارية متوقع ان تصل السوق بعام 2009 أو 2010 •Backwards-Compatibility and Efficiency فعالية وتوافق الرجوع العكسي: ال USB 3.0 صمم للعودة عكسيا ليتوافق مع ال USB 2.0 ومع ال USB 1.1 . •وتوظيف أكثر البروتوكولات فعالية للحفاظ على الطاقة .
تحكم المضيف
أجهزة الكمبيوتر التي تملك القدرة على التحكم بالمضيف أو الأجهزة الفرعية
تقسيمات الاجهزة
الأجهزة الموصولة إلى ممر المعلومات يمكن ان تقسم إلى أجهزة شاملة . هذه التقسيمات تحدد طريقة تعامل الأجهزة مع الوسط المحيط بها وبرنامج التشغيل المفترض يقوم بالتعامل مع الأجهزة المحيطية ويمكن تقسيمها كما في الجدول التالي :
| Class | الاستخدم | الوصف | أمثلة |
|---|---|---|---|
| 00h | Device | غير محدد | |
| 01h | Interface | صوت | مكبرات الصوت.كروت الصوت |
| 02h | Both | الاتصالات | كرت الشبكة, مودم, منفذ تسلسلي |
| 03h | Interface | أجهزة التعامل مع البشر | لوحة المفاتيح, الفأرة |
| 05h | Interface | التحكم الفيزيائي | عصا التحكم |
| 06h | Interface | الصور | الكمرة الرقمية |
| 07h | Interface | الطابعات | lالطابعات الليزرية الطابعات الحبرية |
| 08h | Interface | أجهزة التخزين | قارئ كروت الذاكرة, |
| 09h | Device | USB موزع | سرعة نقل عالية |
| 0Ah | Interface | اتصالات | |
| 0Bh | Interface | الكروت الذكية | قارئ الكروت الذكية |
| 0Dh | Interface | من اجل الامان | |
| 0Eh | Interface | فديو | كمرات الويب |
| 0Fh | Interface | الرعاية الصحية | |
| E0h | Interface | اللاسلكي | Wi-Fi جهاز, Bluetooth |
| EFh | Both | متنوعة | أجهزة التبادل |
| FEh | Interface | تطبيقات محددة | جسور الاشعة تحت الحمراء |
اجهزة التخزين USB mass-storage
أجهزة التخزين المحمولة أو التي تدعى فلاش هي خير مثال على احهزة التخزين المحمولة. تقوم ال يو اس بي بتوصيل العديد من أجهزة التخذين باستخدام مجموعة من الاسس ،المقصود بها أجهزة التخذين المغنطيسية والضوئية ولكنها قد طورت وتطورت لتشمل العديد من الأجهزة خصوصا أجهزة الفلاش حلت محل أقراص التخذين حيث أن معظم أجهزة الكمبيوتر قادرة على التعامل مع أجهزة الفلاش و أهم ميزة تتمتع بها هذه الأجهزة أنها يمكن ان تركب دون الحاجة لفتح الحاسب والتعامل مع الممر بشكل مباشر والتعامل مع الأجهزة الخارجية.
التعامل مع الاوساط الخارجية Human-interface devices (HIDs)
لوحة التحكم و الفأرة غالبا ما توصل عن طريق يو اس بي ولكن بما أن معظم أجهزة الكمبيوترتحوي PS/2 مما يؤدي إلى بقا استخدام PS/2 في عملية التواصل مع الوسط الخارجي.
التوافق
إن أجهزة ل يو اس بي ينتج عنها نسبة ضئيلة من الضجيج و نسبة سماحية مقبولة و لتقلل نسبة عدم التوافق بين الأجهزة المختلفة رغم تعدد هذه الأجهزة تقوم اليو اس بي بتحديد عدد محدد من الأجهزة الطرفية الموصولة مع الجهاز هذه الطريقة استخدمت لمنع التداخل بين الأجهزة
الكابل
أقصى طول للوصلة هو 5 امتار أي 16.5 قدم و السبب الرئيسي لهذا الطول هو وجود التاخير الذي يساوي تقريبا 1500 نانو ثانية اذا لم يجب المضيف على طلب ال يو اس بي خلال هذه الفترة تفقد المعلومات المرسلة وفي ال يو اس بي 2.0 التاخير يساوي 5.2 نانو ثانية لكل متر هذا يعني 5 امتر هو الطول الاعظمي على كل حال يمكن تطويل الوصلة حتى تصل 50 متر اي 160 قدم اذا استخدمنا التصنيف الخامس من الكابلات CAT5 أو إلى 10 كم اذا استخدمنا الالياف الضوئية
| Pin | Name | Cable color | Description |
|---|---|---|---|
| 1 | VCC | Red | +5V |
| 2 | D− | White | Data − |
| 3 | D+ | Green | Data + |
| 4 | GND | Black | Ground |
القدرة
نظام الـ USB يزود بعض الطرفيات بالقدرة اللازمة لعملها وقد قلنا بعض لأن هذا الأمر له خصوصية معينة حيث تمتلك النقطة رقم 1 في المآخذ جهدا تعطى قيمته الوسطية بحوالي +5V يتحرك هذا الجهد ارتفاعا إلى قيمة +5.25 V في حالة اللاحمل وينخفض إلى مقدار +4.75 V عند استهلاك قيم عظمى للتيار . نستطيع عمليا تأمين تيار يصل إلى حوالي 100 mA يستجر من ثقب الـ USB عبر الكابل إلى الطرفيات . إذا تم استهلاك قيمة أكبر من القيمة 100 mA فإن التغذية سوف تقطع بواسطة فاصمة منصهرة.نأتي الآن إلى بعض الخصوصية فإن بعض الطرفيات الـ USB تحتاج إلى تغذية خارجية مستقلة وذلك لأنها تستهلك تيارا أكبر من تلك القيمة التي يزود مأخذ الـ USB بها وذلك لإدارة وتحريك أدواتها الخاصة والتي إما أن تكون محركات تيار مستمر أو محركات خطوية فهذه الأجهزة تحتاج إلى تيار كبير نسبيا لذلك نلاحظ وجود كابل تغذية مستقل في الطابعات والماسحات التي تعمل على مسرى الـUSB . تستطيع حاليا بعض الأجهزة الحديثة تأمين تيار يصل إلى حوالي 500MA مما يعني أنه بوسعنا الآن الاستغناء بشكل موسع أكثر عن التغذية المستقلة .
مقارنة بين FireWire و USB
FireWire أو IEEE 1394 هو مسرى خارجي تسلسلي عالي السرعة لوصل التجهيزات مع الحاسب يدعم الوصل والتشغيل Plug & Play و التبديل الساخن للأجهزة أي عدم الحاجة لإعادة تشغيل النظام لتركيب أو إزالة الأجهزة ، وهو مصمم لتغذية الأجهزة الموصولة به طورته في البداية شركة Apple وزودت أجهزتها به كمسرى وصل خارجي للتجهيزات وطرأت عليه العديد من التحسينات ثم أصبح معيارياً ويتوفر الآن في العديد من الحواسب الشخصية PC الحديثة هناك نوع من المنافسة بين المسريين USB و FireWire، وخاصة بعد صدور الإصدار USB2 الذي اقترب من السرعة المرتفعة في النقل التي كان يتفرد بها IEEE1394، أهم الفروق بينهما :
- يدعم USB وصل حتى 127 جهازاً في حين يدعم IEEE 1394 فقط 63 جهازاً، يتم هذا العدد من الأجهزة باستخدام الموزعات Hubs
- يمكن لمنفذ USB أن يزود الأجهزة الموصولة معه بتيار أعظمي 500 mA عند جهد منظم 5V ± 0.25V، في حين أن IEEE 1394 يزود باستطاعة أكبر بكثير قد تصل إلى 45 W عادة بجهد غير منظم تماماً
- السرعة العظمى للنقل على مسرى IEEE 1394 نظرياً في آخر إصدار متداول حوالي 400 Mb/s وهو بذلك أسرع من الإصدار 1.1 لمسرى USB 12 Mb/s ولكن أبطأ بقليل من USB 2 480 Mb/s
مع ذلك يقال أن التطبيق العملي يظهر أن FireWire لا يزال أسرع من USB2
- تستطيع الأجهزة الموصولة على FireWire التخاطب فيما بينها بدون حاسب مضيف كجزء من معياريته (مثلاً طابعة وماسح ضوئي) في حين لا يتاح ذلك في USB تم إطلاق المعيارية USB GO مؤخراً كإضافة على معايير USB لتحقيق ذلك ، أيضاً IEEE 1394 يمكّن من وصل حاسبين بكبل فقط وبإعداد أصغري
- لكل منهما مواصفات محددة للكبلات بما في ذلك الأطوال العظمى المسموحة.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
أنظر أيضاً
وصلات خارجية
- USB من موقع - وزارة الاتصالات وتكنولوجيا المعلومات