Vas begajo USB specifikacije?

Toda pod enakim logotipom USB se danes skrivajo povezave, katerih zmogljivost se lahko razlikuje tudi za več razredov. USB 2.0 doseže hitrost največ 480 Mb/s, najnovejši USB4 pa lahko podatke prenaša z 80 Gb/s in v posebni asimetrični konfiguraciji nameni eni smeri celo do 120 Gb/s.

Razvoj pa ni potekal enakomerno. Nekatere generacije so uporabnikom prinesle ogromno, druge so bile predvsem tehnično vmesno obdobje, pri nekaterih pa je bilo bolj opazno novo ime kot dejanska sprememba.

Če bi posamezne korake v razvoju USB razvrstili glede na to, koliko so dejansko spremenili uporabo naprav, bi bila lestvica precej drugačna od preprostega zaporedja številk.

USB 3.1 Gen 1 oziroma USB 3.2 Gen 1 – novi imeni, ista hitrost

Najmanj navdušujoč del razvoja USB-ja je bilo obdobje, ko je standard predvsem menjal imena. Prvotni USB 3.0 s hitrostjo 5 Gb/s je postal USB 3.1 Gen 1 in kasneje še USB 3.2 Gen 1. Za uporabnika se ob tem ni zgodilo praktično nič. Hitrost je ostala 5 Gb/s. Zmeda je postala še večja, ker je ob predstavitvi USB 3.2 standard pod isto oznako združil tri različne zmogljivostne razrede: 5, 10 in 20 Gb/s. USB-IF (organizacija, ki skrbi za razvoj, standardizacijo in promocijo standarda USB) je zato pozneje začel proizvajalce spodbujati, naj pri izdelkih raje jasno navajajo dejansko zmogljivost, na primer USB 5Gbps, USB 10Gbps ali USB 20Gbps.

Če je uporabnik zamenjal napravo USB 3.0 za napravo z napisom USB 3.2 Gen 1 in pričakoval hitrejše prenose, ni dobil prav ničesar. Šlo je za eno najmanj uporabniku prijaznih epizod v zgodovini USB standarda.

USB 3.2 Gen 2×2 je zelo hiter standard, ki ga je trg skoraj preskočil

USB 3.2 Gen 2×2 je bil na papirju precej bolj zanimiv. Uporabil je dve 10-gigabitni povezavi in skupno zmogljivost povečal na 20 Gb/s, kar je že dovolj za zelo hitre zunanje SSD-je. USB-IF je USB 3.2 zasnoval tako, da lahko USB-C uporablja več podatkovnih stez hkrati.

Težava je bila drugje. Podpora je ostala precej omejena. Številni prenosniki so iz 10 Gb/s neposredno prešli na Thunderbolt ali USB4. Tudi če uporabnik kupi 20-gigabitni zunanji SSD, mu priključek USB-C sam po sebi še ne zagotavlja, da bo teh 20 Gb/s sploh dobil. Zato je USB 20Gbps danes nekoliko nenavadna vmesna stopnja. Tehnološko je zelo uporaben, vendar nikoli ni postal tako univerzalen, kot bi glede na zmogljivost pričakovali.

USB 1.x – počasen, a brez njega današnjega USB-ja ne bi bilo

Vrnimo se na začetek. Prve različice USB-ja danes delujejo skoraj smešno počasne. USB je ponujal 1,5 Mb/s za počasnejše naprave in 12 Mb/s v načinu Full-Speed. Toda hitrosti pri prvem USB-ju pravzaprav niso bile bistvene. Njegova najpomembnejša naloga je bila poenostaviti kaos priključkov na računalnikih.

Pred USB-jem so bili običajni serijski priključki, paralelni priključki za tiskalnike, PS/2 za miške in tipkovnice ter različni lastniški priključki. USB je predstavil precej bolj univerzalen način povezovanja naprav in predvsem koncept priklopi in uporabi. Z današnjega vidika 12 Mb/s nima velike vrednosti, zgodovinsko pa je bil prvi USB temelj spremembe, ki je kasneje omogočila skoraj vse, kar danes priklapljamo v računalnik.

USB 3.1 Gen 2 – 10 Gb/s je še danes zelo uporabnih

Ko se je hitrost povečala s 5 na 10 Gb/s, je razlika že postala konkretna. Teoretična meja 10-gigabitne povezave je 1,25 GB/s, realni prenosi pri dobrih zunanjih SSD-jih pa se lahko približajo približno enemu gigabajtu na sekundo. To je še vedno zelo uporaben razred USB-ja.

Za zunanji SSD, arhiv fotografij, varnostne kopije ali prenos več deset gigabajtov videa hitrost 10 Gb/s običajnemu uporabniku pogosto povsem zadošča. Če zunanji SSD zmore okoli 1000 MB/s (oziroma 1 GB/s), lahko 100 GB podatkov v idealnih pogojih prenese v manj kot dveh minutah.

USB 3.0 – trenutek, ko USB ni bil več samo za periferijo

Preskok z USB 2.0 na USB 3.0 je bil ogromen. Največja teoretična hitrost se je povečala s 480 Mb/s na 5 Gb/s, torej za več kot desetkrat. To je bilo obdobje, ko so zunanji diski, hitri USB ključki in druge naprave prvič dobile povezavo, ki jih ni tako očitno zavirala. Pri USB 2.0 je bil realni prenos zunanjega diska pogosto omejen nekje na nekaj deset MB/s. USB 3.0 pa je teoretično omogočil 625 MB/s in pozneje postal dovolj hiter celo za prve generacije zunanjih SSD-jev.

Pomembna je bila tudi povratna združljivost. Staro napravo USB 2.0 je bilo še vedno mogoče priklopiti v novejši priključek USB 3.0, povezava pa se je preprosto prilagodila najpočasnejšemu členu.

USB4 – USB postane tudi povezava za zaslone, PCIe in priklopne postaje

USB4 je precej več kot samo naslednje povečanje hitrosti. Njegova arhitektura temelji na tehnologiji Thunderbolt, ki jo je Intel dal na voljo za razvoj standarda, USB4 pa lahko prek iste povezave dinamično prenaša več različnih vrst prometa. To pomeni podatke, DisplayPort video in v ustreznih implementacijah tudi PCIe promet. Pasovna širina se lahko med njimi dinamično razporeja glede na potrebe naprave.

Prve izvedbe USB4 so omogočale 20 oziroma 40 Gb/s. USB4 različice 2.0 je mejo dvignil na 80 Gb/s, za določene aplikacije z zelo velikimi zahtevami v eni smeri, predvsem zaslone, pa je mogoča asimetrična povezava s 120 Gb/s v eni in 40 Gb/s v drugi smeri. USB4 ostaja povratno združljiv s prejšnjimi različicami USB. To že omogoča zelo zmogljive priklopne postaje, hitre NVMe SSD-je, več zaslonov visoke ločljivosti in druge naprave, povezane prek enega kabla.

Toda USB4 ima še vedno eno težavo. Napis USB-C ne pove, kaj priključek dejansko zmore. USB-IF izrecno opozarja, da USB-C ni isto kot USB 3.2 ali USB4. USB-C opisuje fizični priključek. Proizvajalec lahko na njem implementira USB 2.0, USB 3.2, USB4, Power Delivery ali različne kombinacije teh tehnologij.

Tako lahko dva na videz popolnoma enaka USB-C priključka ponujata 480 Mb/s oziroma 80 Gb/s.

USB 2.0 je generacija, ki je USB spremenila v univerzalni standard

Ne, nismo pozabili na USB 2.0. Če bi gledali samo specifikacije, bi moral zmagati USB4. Če pa ocenjujemo vpliv na vsakodnevno uporabo, ima USB 2.0 težko premagljivo zapuščino. Predstavljen je bil leta 2000 in hitrost povečal z 12 na 480 Mb/s, torej za približno štiridesetkrat. To je bil preskok, ki je USB iz priključka predvsem za tipkovnice, miške in podobne naprave spremenil v praktičen vmesnik za zunanje diske, USB ključke, tiskalnike, optične pogone, fotoaparate, glasbene naprave in celo omrežne vmesnike.

Še bolj impresivno je, da USB 2.0 ni izginil. Četrt stoletja pozneje ga še vedno najdemo v novih napravah. Tipkovnica, miška ali krmilnik pogosto ne potrebujejo več sto gigabitov prenosa, zato je 480 Mb/s še vedno dovolj. Obstajajo celo USB-C kabli in naprave, ki fizično uporabljajo sodobni priključek, podatkovno pa ostajajo pri USB 2.0. USB-IF takšno možnost tudi izrecno predvideva.

USB-C je morda največja sprememba, vendar ni generacija USB-ja

Pri zgodovini USB-ja bi bilo skoraj nemogoče prezreti USB-C, čeprav tehnično ne sodi na lestvico generacij. Prejšnji priključki so imeli jasno določeno orientacijo. USB-C je to odpravil, hkrati pa je isti fizični priključek postal dovolj prilagodljiv za telefone, prenosnike, monitorje, zunanje SSD-je, priklopne postaje in polnilnike.

Z USB Power Delivery je njegova vloga postala še večja. Današnja specifikacija USB PD lahko prek ustreznega kabla USB-C zagotovi do 240 W moči, medtem ko je bila pred uvedbo Extended Power Range meja 100 W. S tem USB-C ni več namenjen samo polnjenju telefonov, ampak lahko napaja tudi precej zmogljive gaming prenosnike in druge naprave.

Toda ravno prilagodljivost priključka USB-C je povzročila novo težavo. Kabel, ki je videti enako kot drug, lahko podpira samo USB 2.0, lahko zmore 80 Gb/s, lahko podpira 60 W ali 240 W polnjenje, lahko prenaša sliko ali pa ne.

Zato moramo danes pri nakupu kabla še kako paziti, kaj kupujemo. Drugače bomo telefon polnili s pol manj moči, kot telefon dejasnko zmore, ali pa kabel sploh ne bo imel možnosti prenosa podatkov.

Hiter prenos podatkov še ne pomeni tudi hitrega polnjenja

Pri USB-C je ena najbolj pogostih zmot prepričanje, da zmogljiv podatkovni priključek avtomatično pomeni tudi veliko moč polnjenja. V resnici sta podatkovni del in USB Power Delivery za dovajanje energije dve ločeni stvari. USB-C določa predvsem fizični priključek, proizvajalec pa se nato odloči, katere podatkovne standarde in kakšno moč bo prek njega dejansko podprl.

Zato imamo lahko kabel USB-C, ki podatke prenaša samo po standardu USB 2.0 s 480 Mb/s, hkrati pa podpira USB Power Delivery. Obratno imamo lahko hiter podatkovni kabel, pri katerem je moč omejena glede na kabel, polnilnik ali napravo. USB-IF izrecno poudarja, da izrazi USB-C, USB4 in USB Power Delivery niso sopomenke in da sama oblika priključka ne zagotavlja nobene od teh funkcij.

USB Power Delivery je medtem precej napredoval. USB PD 3.1 je nekdanjo zgornjo mejo 100 W razširil vse do 240 W. Sistem Extended Power Range je uvedel višje napetosti 28, 36 in 48 V, kar omogoča 140, 180 oziroma največ 240-W polnjenje.

USB-C tako ni več samo priključek za telefon in tanek ultrabook. Do 240 W je dovolj moči tudi za precej zmogljive prenosnike, monitorje, priklopne postaje in druge naprave, ki so še pred nekaj leti nujno potrebovale lasten napajalnik.

Vendar pri tem kabel spet meša štrene. Za večje moči mora kabel izpolnjevati ustrezne zahteve in pravilno sporočati svoje zmogljivosti prek elektronske oznake oziroma E-markerja. USB-IF pri certificiranih kablih USB-C predvideva tudi označevanje njihove moči, danes predvsem 60 W oziroma 240 W, da uporabnik lažje ve, kaj je kupil.

V praksi to pomeni, da lahko na mizi ležita dva navzven skoraj enaka kabla USB-C. Prvi je lahko počasen podatkovni kabel USB 2.0, vendar dovolj dober za polnjenje prenosnika. Drugi lahko omogoča zelo hiter USB4 prenos in visoko moč. Tretji pa morda podpira hiter prenos, vendar ne največje moči.

USB4 ali Thunderbolt? V čem je sploh razlika?

USB4 in Thunderbolt sta danes tako tesno povezana, da ju je zelo enostavno zamenjati. Intel je specifikacijo protokola Thunderbolt prispeval kot eno od osnov za razvoj USB4, zato USB4 uporablja precej podobno arhitekturo in zna prek ene povezave prenašati različne vrste prometa, med njimi USB podatke, DisplayPort in PCI Express.

Toda USB4 in Thunderbolt nista ista certifikacija. Največja razlika je v tem, koliko stvari je pri določeni oznaki dejansko zagotovljenih. USB4 je standard z različnimi možnimi zmogljivostmi in implementacijami. Naprava lahko na primer podpira različne podatkovne hitrosti, proizvajalec pa mora jasno navesti, kaj konkretni priključek zmore.

Thunderbolt pa je bolj strogo definiran paket funkcij, ki ga certificira Intel. Zato uporabnik pri certificiranem Thunderbolt priključku praviloma dobi bolj predvidljivo kombinacijo podatkov, videa in PCIe povezljivosti.

Pri Thunderbolt 4 je bila na primer največja hitrost prenosa podatkov 40 Gb/s, vendar je Intel postavil tudi minimalne zahteve za določene zmogljivosti priključka. Thunderbolt 5 je letvico precej dvignil. Zagotavlja 80 Gb/s dvosmerne pasovne širine, pri zahtevnem video prometu pa lahko Bandwidth Boost tri povezovalne kanale usmeri v eno smer in tako doseže do 120 Gb/s v eno smer ter 40 Gb/s v drugo. Thunderbolt 5 temelji tudi na USB4 v2, DisplayPort 2.1 in PCIe Gen 4.

Zanimivo je, da je razvoj USB4 prišel do zelo podobnih številk. USB4 različice 2.0 omogoča delovanje pri hitrosti 80 Gb/s, njegova arhitektura pa podpira zelo prilagodljivo razporejanje podatkovne in zaslonske pasovne širine.

Najboljši USB ni nujno najnovejši

Ena največjih posebnosti USB-ja je, da novejša generacija ne pomeni, da je starejša popolnoma neuporabna. Za tipkovnico je USB 2.0 še vedno dovolj. Pri običajnem zunanjem SSD-ju je USB 10Gbps pogosto povsem primeren. Če priklapljamo hiter NVMe SSD, več monitorjev in omrežje prek ene priklopne postaje, postaneta bistveno bolj zanimiva USB4 40Gbps ali 80Gbps.

USB je v skoraj treh desetletjih napredoval od hitrosti 1,5 Mb/s do 80 Gb/s, toda njegova največja zmaga ni samo hitrost. Ključna je bila sposobnost, da nove generacije večinoma niso pretrgale povezave s starimi.

Če bi morali izbrati najpomembnejšo generacijo glede na vpliv, bi krono še vedno dobil USB 2.0. USB 3.0 je naredil zunanjo shrambo resnično hitro, USB4 pa danes USB spreminja v univerzalno povezavo za podatke, zaslone, priklopne postaje in napajanje.