ناقل متسلسل عام

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
شعار منفذ USB
مأخذ USB من الصنف A
العديد من الانواع لمنفذ USB

USB أو ناقل متسلسل عام (بالإنجليزية: Universal Serial Bus) هو ناقل بيانات واتصالات وطاقة معتمد من النوع ركب وشغل (بالإنجليزية: Plug and Play) يسمح بوصل أغلب الملحقات الطرفية والأجهزة المقترنة بالحاسوب لنقل المعلومات بينهما تسلسليا وهو أشهر منافذ توصيل البيانات حتى الآن.

وهو منفذ تسلسلي خاص للتعامل مع الأجهزة ولقد صممت الUSB للسماح وللتعامل مع الأجهزة الخارجية (الطرفيات) باستخدام منفذ خاص وللتعامل مع اي جهاز تقريبا فور وصله للحاسب أي قدرة الحاسب على التعامل مع الأجهزة دون الحاجة لاعادة تشغيل الحاسب وتشمل ميزات أخرى مريحه لتوفير الطاقة المنخفضه استهلاك الاجهزه دون الحاجة لمصادر طاقة خارجية والسماح أيضا لعدد من الأجهزة بالاتصال بالحاسب دون الحاجة لتعريفات المصنع التي تأتي مع معظم الأجهزة الخارجية (الطرفيات) وهي الحل الأمثل لجميع الأجهزة التي تعمل على التفرع وعلى التسلسل ومنفذ USB يستطيع تشغيل العديد من الأجهزة الخارجية الخاصة بالحاسب مثل الفأرة ،لوحة المفاتيح، الكميرات الرقمية، الطابعات والأجهزة 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 إحصائية عام 2004 يوجد مليار جهاز في العالم.

تاريخ[عدل]

USB 1.0 قدمت في تشرين الثاني عام 1994 حيث روجت من قبل شركة انتل، مايكروسوفت، فليبس وشركة 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
  • usb 3.0  : اطلق ب عام 2008
  • usb 3.1  : اطلق ب عام 2013

وخصص لهذا النموذج معدلان لنقل الداتا:

    • الأول بطيئ 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 بالاتصال مع ال HUBs. وهو طبعة منقحة (مراجعة) والطبعة الأقدم اتخذت بشكل اوسع.

USB 2.0أطلقت ب نيسان عام 2000 وخصصت لها أعلى وأقصى 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 2000 وهو مثل جدول للاخطاء واطلق ب كانون الثاني.
  • Pull-up/Pull-down Resistors ECN انتزاع أو جذب المقاومات: اطلق ب آيار عام. 2002.
  • : Errata as of May 2002 جدول 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 الاتصال 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 أن 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 أن 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 استهلاكها 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.
  • USB 3.0 : تم الإعلان عنه في 17 نوفمبر، 2008.[1] ويمثل مستقبلا واعدا ذا خصائص مفتوحة تسهل لمطوري العتاد إلحاق منتجات مستقبلية. تم الإعلان عن أول منتج من نوع USB 3.0 في 5 يناير، 2010 في لاس فيغاس، متضمنا نوعين من اللوحات الأم من ASUS وGigabyte Technology.[2][3]

أحد مزايا هذا النوع هب أنه ناقل "فائق السرعة"، إذ تصل إلى 5.0 Gbit/s. سامحا بنقل بيانات ذات معدل يصل إلى 400 ميغابايت في الثانية.[4]

تحكم المضيف[عدل]

أجهزة الكمبيوتر التي تملك القدرة على التحكم بالمضيف أو الأجهزة الفرعية

تقسيمات الأجهزة[عدل]

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

أجهزة التخزين USB mass-storage[عدل]

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 التخزين 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 وأهم 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)[عدل]

لوحة التحكم والفأرة 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[عدل]

إن أجهزة ل يو اس بي ينتج عنها نسبة ضئيلة من الضجيج ونسبة سماحية مقبولة ولتقلل 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[عدل]

أقصى طول للوصلة هو 5 امتار أي 16.5 قدم والسبب الرئيسي لهذا الطول هو وجود التأخير 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 التأخير 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 إذا استخدمنا التصنيف الخامس من الكابلات CAT5 أو إلى 10 كم إذا استخدمنا الالياف الضوئية

الأطراف الداخلية[عدل]

 تتراوح أطراف كابل ال usb الداخلية ما بين 2 و4 و5 أسلاك 

هناك الطرف الأول والرابع (الأحمر والأسود) وهما المزودين للطاقة وغالبا ما يستخدما في عمليات الشحن. حيث يتوسطهما الطرفين (الأبيض والأخضر) الخاصين بتبادل البيانات .. أما الطرف الخامس وهو نادر استخدامه حيث يصل المربع المعدني (+) بالمربع المعدني (-) وذلك لتأمين الهواتف المحمولة من الشحنة الزائدة القادمة من جهاز الكمبيوتر ويطلق عليه بإختصار (التأريض).

Pin Name Cable color Description
1 VCC Red +5V
2 D− White Data −
3 D+ Green Data +
4 GND Black Ground

القدرة[عدل]

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[عدل]

FireWire أو IEEE 1394 هو مسرى خارجي تسلسلي عالي السرعة لوصل التجهيزات مع الحاسب يدعم الوصل والتشغيل Plug & Play والتبديل 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.

المصادر[عدل]

  1. ^ "Usb.org" (PDF). اطلع عليه بتاريخ 2010-06-22. 
  2. ^ "First Certified USB 3.0 Products Announced". PCWorld. 2010-01-07. اطلع عليه بتاريخ 2010-06-22. 
  3. ^ http://www.usb.org/press/SuperSpeed_USB_Consumer_Cert_FINAL_2_.pdf
  4. ^ Universal Serial Bus 3.0 Specification, 4.4.11 "Efficiency"

أنظر أيضاً[عدل]

وصلات خارجية[عدل]

  • USB من موقع - وزارة الاتصالات وتكنولوجيا المعلومات