يو إس بي

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
(بالتحويل من ناقل متسلسل عام)
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
يو إس بي
Certified USB.svg
اللوجو المعتمد للناقل التسلسلي العالمي USB
المصمم Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC and Nortel
تاريخ التصميم يناير 1996; منذ 20 سنوات (1996-01)
تاريخ الإنتاج Since May 1996[1]
حل محل Serial port, parallel port, game port, Apple Desktop Bus, and PS/2 connector
الطول 2–5 ‮م‬ (قالب:Convert/Dual/LoffAnd) (by category)
العرض
  • 12 mm (type-A)[2]
  • 8.45 mm (type-B)
  • 6.8 mm (mini/micro)
  • 8.25 mm (type-C)
الارتفاع
  • 4.5 mm (type-A)[2]
  • 7.26 mm (type-B)
  • 10.44 mm (type-B SuperSpeed)
  • 1.8–3 mm (mini/micro)
  • 2.4 mm (type-C)
Hot pluggable Yes
خارجي Yes
كابل
  • 4 wires plus shield
  • 9 wires plus shield (SuperSpeed)
سنون
  • 4: 1 power, 2 data, 1 ground
  • 5 (On-the-Go)
  • 9 (SuperSpeed)
  • 11 (Powered-B SuperSpeed)
  • 24 (type-C)
الموصل Unique
الإشارة 5 V DC
أقصى تيار كهربي
  • 0.5 A (USB 2.0)
  • 0.9 A (USB 3.0)
  • 5 A (BC 1.2)
  • 3 A (type-C)
  • Up to 5 A (PD)
إشارة البيانات Packet data, defined by specifications
عرض البيانات بالبت 1 bit
معدل البت (Bitrate) 1.5, 12, 480, 5,000, 10,000 Mbit/s (depending on mode)
أقصى عدد للأجهزة 127
بروتوكول Serial
USB.svg
The type-A plug (left) and type-B plug (right)
سن 1 Pin      VBUS (+5 V)
سن 2 Pin      Data−
سن 3 Pin      Data+
سن 4 Pin      Ground
Bus
شعار منفذ USB
مأخذ USB من الصنف A
العديد من الأنواع لمنفذ USB

الناقل التسلسلي العالمي أو ناقل متسلسل عام (بالإنجليزية: Universal Serial Bus) ويختصر الى USB وهو 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 ويعد هذا المنفذ أشهر منافذ توصيل البيانات حتى الآن .

وهو منفذ تسلسلي خاص للتعامل مع الأجهزة ولقد صممت اليو إس بي USB للسماح و للتعامل مع الأجهزة الخارجية (الطرفيات) عن طريق منفذ خاص وايضا للتعامل مع أي جهاز (تقريبا) فور توصيله باي حاسب (أي حاسب له قدرة التعامل مع أجهزة التي لها وصلات يو اس بي ) دون الحاجة لإعادة تشغيل الحاسب , وتشمل ميزات أخرى مريحه لتوفير الطاقة المنخفضه استهلاك الأجهزة 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 الألعاب و PDAs وحسب إحصائية عام 2004 يوجد مليار جهاز في العالم.

تطويره[عدل]

يشرف على تطوير تقنيات USB منظمة منتدى منفذي اليو إس بي (USB Implementers Forum) وهي منظمة مستقلة لا تهدف للربح يشترك فيها العديد من الشركات التقنية الكبرى المتخصصة في تصنيع الحواسيب والهواتف الذكية والأجهزة الطرفية.

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 : أطلق ب عام 2000
  • usb 3.0  : أطلق ب عام 2008
  • usb 3.1  : أطلق 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 أطلقت 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: أطلق ب آيار عام. 2002.
  • : Errata as of May 2002 جدول خطاء أطلق ب آيار عام 2002.
  • Interface Associations ECN جهاز توصيل إتحادات ال ECN : أطلق 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 أطلق 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 أطلق ب شباط عام 2005 وخصص له تشفير السلاسل باستخدام ال UTF-16LE.
  • : Inter-Chip USB Supplement أطلق ب آذار عام 2006.
  • : On-The-Go Supplement 1.3 أطلق 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 : أطلقت 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 أدوات تمرر تيار 100 MA بعد أن تصدر إذا أدوات ال USB اتصلت بالشاحن المخصص أو شاحن الكومبيوتر هنا أعلى تيار يمر الأداة يمكن أن يكون أعلى من 1.5 A.
  • : Micro-USB Cables and Connectors Specification 1.01 أطلق ب نيسان عام 2007.
  • Link Power Management Addendum ECN إدارة ربط الطاقة  : أطلق 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.[3] 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 وجيجابايت.[4][5]

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.[6]

تحكم المضيف[عدل]

أجهزة الكمبيوتر التي تملك القدرة على التحكم بالمضيف أو الأجهزة الفرعية

تقسيمات الأجهزة[عدل]

الأجهزة الموصولة إلى ممر المعلومات يمكن أن 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 أجل 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 الأشعة تحت الحمراء

أجهزة التخزين USB mass-storage[عدل]

أجهزة التخزين المحمولة أو التي تدعى فلاش هي خير مثال على أجهزة التخزين المحمولة. تقوم ال يو اس بي بتوصيل العديد من أجهزة التخزين باستخدام مجموعة من الأسس ،المقصود بها أجهزة التخزين المغناطيسية والضوئية ولكنها قد طورت وتطورت لتشمل العديد من الأجهزة خصوصاً أجهزة الفلاش حلت محل أقراص التخزين حيث أن معظم أجهزة الكمبيوتر قادرة على التعامل مع أجهزة الفلاش وأهم ميزة تتمتع بها هذه الأجهزة أنها يمكن أن 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 إذا 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 أي 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 عبارة عن شريط سلوفان فضي اللون يحيط بمجموعة الأطراف من داخل غلاف الكابل الخارجي حيث يصل المربع المعدني (+) بالمربع المعدني (-) بكلا الطرفين كمثال لذلك لتأمين الهواتف المحمولة من الشحنة الزائدة القادمة من جهاز الكمبيوتر

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. ^ "82371FB (PIIX) AND 82371SB (PIIX3) PCI ISA IDE XCELERATOR". Intel. May 1996. اطلع عليه بتاريخ 2016-03-12. 
  2. ^ أ ب "USB ‘A’ Plug Form Factor Revision 1.0" (PDF). USB Implementers Forum. 23 March 2005. صفحة 1. اطلع عليه بتاريخ 2012-04-04. 
  3. ^ "Usb.org" (PDF). اطلع عليه بتاريخ 2010-06-22. 
  4. ^ "First Certified USB 3.0 Products Announced". PCWorld. 2010-01-07. اطلع عليه بتاريخ 2010-06-22. 
  5. ^ http://www.usb.org/press/SuperSpeed_USB_Consumer_Cert_FINAL_2_.pdf
  6. ^ Universal Serial Bus 3.0 Specification, 4.4.11 "Efficiency"

أنظر أيضاً[عدل]

وصلات خارجية[عدل]

  • USB من موقع - وزارة الاتصالات وتكنولوجيا المعلومات