USB

Universal Serial Bus (USB) (universell seriebuss) er en seriell databuss for å koble enheter til en datamaskin. Det er en industristandard som ble lansert i januar 1996, og som definerer kabler, kontakter, kommunikasjonsprotokoller og strømforsyning mellom datamaskiner og elektronisk utstyr.

USB ble lansert for å standardisere forbindelsen mellom datamaskiner og periferiutstyr, og har effektivt erstattet en mengde tidligere slike grensesnitt, deriblant serielle porter, parallellporter, såvel som separate batteriladere. USB benyttes idag på tastatur, datamus, skrivere, digitalkameraer, portable mediaspillere, eksterne lagringsenheter (minnepinner og harddisker), nettverkskort, smarttelefoner, personlige digitale assistenter, spillkonsoller og mange andre utstyrstyper.

Første versjon hadde en overføringshastighet på 1,5 Mbit/s; i USB 1.1 (1998) ble den økt til 12 Mbps. USB 2.0 ble lansert i 2000 med en teoretisk hastighet på 480 Mbps, men grunnet tekniske begrensninger har hastigheten i praksis vært inntil 35 Megabyte i sekundet eller 280 Mbps. I 2008 ble USB 3.0 lansert, med en effektiv overføring på 4 Gbps. I juli 2013 ble spesifikasjonen USB 3.1 lagt frem, med en teoretisk båndbredde på 10 Gbps, og reell båndbredde på over 7,2 Gbps (900 MBps) mellom to maskiner.^[1]

Et USB-system har et asymmetrisk design som består av en enkelt vert og et antall porter og periferienheter som kan kobles sammen i en hierarkisk struktur ved å bruke spesielle hub-enheter (knutepunkt). Opptil 127 enheter kan kobles til en enkelt vert, hub-enheter medregnet, så det totale reelle antall blir noe mindre. Det trengs ingen terminator på en USB-buss slik det for eksempel gjør for SCSI.

Mål og muligheter

Målet med USB var å fjerne behovet for å installere separate utvidelseskort i datamaskinens ISA- eller PCI-busser, og å forbedre plug-and-play-mulighetene ved å la enhetene bli koblet til eller fra systemet uten å måtte starte datamaskinen på nytt. Når en nye enhet blir koblet til, vil vertsmaskinen identifisere den og laste inn driveren for å kjøre den.

Det er mulig å koble til periferiutstyr som mus, tastatur, scanner, digitalt kamera, skrivere, platelager og nettverkskomponenter via USB. For multimediaenhter som scannere og digitale kamera er USB blitt standard tilkoblingsmetode. USB er også blitt populær for skrivere og har erstattet parallellporter for lokale skrivere som ikke kobles til lokalnettet.

Som standard blir det forsynt strøm til den tilkoblede enheten. Noen enheter trenger minimalt med strøm, og på den måten kan man koble sammen flere uten å trenge ekstra strømforsyning. Mange hubber har egen strømforsyning som vil gi strøm til enheter som er koblet gjennom dem, men noen enheter trekker så mye strøm at de trenger sin egen kraftforsyning. Hubber med strømforsyning gir kraft til tilknyttede enheter (innenfor visse grenser, vanligvis 500 mA) uten å trekke strøm fra sin vertsenhet.

Med USB 2.0 var hastigheten høyere enn det datidens ATA (IDE) og SCSI tilkoblinger for harddisker hadde, og ble dominerende for eksterne harddisker og minnepenner fordi tilkobling og frakobling var så enkelt. Oppdateringer av Serial ATA, og grensesnitt som M.2, gjør at interne harddisker sjelden bruker USB.

Per 2016 hadde USB utkonkurrert FireWire ^[2]^[3]. USB hadde også overtatt for PS/2, selv om noen hovedkort fremdeles også hadde PS/2 innganger.

I 2004 hadde de fleste hovedkort flere USB 2.0-høyhastighetsporter. I 2016 hadde praktisk talt alle nye hovedkort USB 3.0 eller USB 3.1, og USB var blitt standard for Android- og Windows-mobiltelefoner. MacBook kom i 2015 med bare én utgang, USB Type-C. ^[4]

Versjoner

Mens USB 1.0 bare støtter en dataoverføring med en hastighet på 1,5 Mbit/s for tastatur, mus, joysticker og lignende, har USB 1.1 en full speed-modus på 12 Mbit/s.

Hovedegenskapen til USB 2.0 er dets høyhastighetoverføring på 480 Mbit/s. Den retter opp også mindre tekniske feil. Ved sin høyeste fart konkurrerer den direkte med FireWire, unntatt når det gjelder overføring av video og lyd i sanntid fra digitale videokameraer, der USB har teknologiske begrensinger som gjør at den ikke er brukbar. USB blir derimot brukt når man overfører video fra kameraer i form av filer, dvs. fra kameraer som bruker minnekort eller harddisk som lagringsmedium.

Forvirrende nok har USB Forum omdøpt USB 1.1 til USB 2.0 Full Speed og USB 2.0 til USB 2.0 High Speed.

Spesifikasjonene for USB 1.0, 1.1 og 2.0 definerer to sorter kontakter for tilkobling av enheter til bussen: A og B. Men den mekaniske delen har blitt forandret i noen tilfeller. Et eksempel er IBM UltraPort som er en egendesignet USB-kontakt som sitter på toppen av IBM's notebook LCDer. Den bruker en annen mekanisk tilkobling, men bevarer signaltypen og protokollen for USB. Andre fabrikanter av mindre enheter har også utviklet sine egne små formfaktortilkoblinger, og et stort antall varianter av disse har dukket opp. For spesifikasjonsformål ble disse enhetene behandlet som om de hadde fast kabel.

Et tillegg til USB som blir kalt USB-On-The-Go, tillater en å bruke en enkelt port som enten host eller enhet – noe som bestemmes av hvilken ende av kabelen man bruker. Til og med etter at kabelen er tilkoblet og enhetene kommuniserer med hverandre, kan man bytte tilkobling under programkontroll. Målgruppen for dette er enheter som PDAer der USB-linken kan koble til en PC som en enhet i ett tilfelle, eller være host selv for et tastatur eller mus i et annet tilfelle. USB-On-The-Go har også definert to små formfaktorkontakter, mini-A og mini-B. Dette burde stoppe egendesign.

Strøm og adaptere

Mikro USB har vært standard for mobilladere.

Noen USB-adaptere kan kobles til en strømkilde (strømnettet eller sigarettenner i bil/båt) for å lade for eksempel mobiltelefoner, mp3-spillere eller digitalkamera, eller for å gi strøm til små LED-lamper som gir leselys. Mikro-USB ble etter den kom standardplugg for lading av smarttelefoner, nettbrett og mye annen elektronikk ^{[trenger referanse]}. USB Type-C ser (per 2018) ut til å gradvis overta som elektronikkprodusentenes førstevalg.

Strømspesifikasjoner

Navn på standard	Dato	Effekt	Merknader
USB Battery Charging 1.0	2007-03-08	5 V, 1.5 A
USB Battery Charging 1.1	2009-04-15
USB Battery Charging 1.2	2010-12-07	5 V, 5 A
USB Power Delivery revision 1.0 (version 1.0)	2012-07-05	20 V, 5 A	Prioriterer FSK protokoll over effekt (V_BUS)
USB Power Delivery revision 1.0 (version 1.3)	2014-03-11
USB Type-C 1.0	2014-08-11	5 V, 3 A	Nye plugg- og kabel-spesifikasjoner.
USB Power Delivery revision 2.0 (version 1.0)	2014-08-11	20 V, 5 A	Bruker BMC protokoll via kommunikasjonskanalen på C-type kabler
USB Type-C 1.1	2015-04-03	5 V, 3 A
USB Power Delivery revision 2.0 (version 1.1)	2015-05-07	20 V, 5 A
USB Power Delivery revision 2.0 (version 1.2)	2016-03-25	20 V, 5 A
USB Power Delivery revision 3.0 (version 1.1)	2017-01-12	20 V, 5 A

USB-plugger

USB kom originalt med type-A- og type-B han- og hun-plugger, der type-A var ment for datamaskinen mens type-B var ment for utstyret som kobles til. Stadig mindre telefoner og annet utstyr gjorde at det i oktober 2000 kom en standard for Mini-B plugger til USB 2.0.^[5] Det kom også mini-A og mini_AB, men disse ble faset ut fra mai 2007.^[6]

I januar 2007 kom micro-USB type-A, -B og -AB. Disse var flatere enn mini-pluggene, og ble designet for å tåle å bli plugget inn og ut mange ganger.

Med USB 3.0 kom Super Speed i type-A og -B ^[7], der selve pluggen er kompatibel med tidligere type-A og -B, men der selve pluggen normalt er blå for å vise at utstyret er kompatibelt med USB 3.0.

I desember 2013 kom USB-C, basert på USB 2.0 og USB 3.1 ^[8]. Type-C har en symmetrisk plugg. Type-C er kompatibel med tidligere typer kabler og utstyr, men er designet for strøm opp til 5 Ampere som ladekabel (3 Ampere for annet utstyr) og spenninger opp mot 20 Volt, og kan levere opp til 100 Watt.^[9] Thunderbolt 3 kom i 2015, og er kompatibel med USB-C. Alle plugger og kabler som passer til USB-C kan også brukes til Thunderbolt 3, selv om ikke alle enheter som bruker USB-C trenger å støtte Thunderbolt 3.^[10]