L’Universal Serial Bus, conosciuta comunemente con il nome di USB, è un’interfaccia di comunicazione seriale bidirezionale che permette di connettere tra loro vari dispositivi elettronici ed informatici. Lo sviluppo di questo nuovo standard di comunicazione inizia nel 1994 in seguito ad un accordo raggiunto da alcune delle maggiori aziende informatiche del momento tra cui figuravano Compaq, IBM, Microsoft, Intel e NEC. La prima porta USB nacque nel 1996 con l’obiettivo di standardizzare in un unico protocollo di comunicazione l’interfaccia tra i personal computer e le periferiche elettroniche esterne, comunicazione che fino a quel momento avveniva tramite vari tipi di interfaccia come ad esempio le porte seriali e le porte parallele. Un altro vantaggio molto importante introdotto dalla porta USB è il riconoscimento immediato delle periferiche e conseguentemente il loro utilizzo ”a caldo” grazie al sistema plug-and-play (non è necessario infatti spengere e riaccendere il PC per far riconoscere al sistema il dispositivo collegato). Nel corso degli anni abbiamo assistito ad una costante evoluzione dell’interfaccia USB che oggi troviamo non solo sui computer, ma anche su Fotocamere, Videocamere, Smartphone, Tablet e Smartwatch.

Le porte USB si differenziano in base alle loro caratteristiche tecniche. Ovviamente il parametro più importante è il bit-rate, ovvero la velocità di trasferimento dei dati, ma ci sono anche altri fattori molto importanti da tenere in considerazione come il tipo di connettore (Type-A, Type-B, Type-B, Mini, Micro) e la lunghezza massima del cavo di connessione. Una caratteristica importante delsistema di interfaccia USB è la sua asimmetria; grazie a questa proprietà infatti un singolo gestore può ricevere i dati da molte periferiche collegate tra loro secondo una struttura ad albero (un’unica porta può ricevere e gestire fino ad un massimo di 127 periferiche).

USB 1.0 (Low-Speed)

La prima versione della porta USB venne introdotta sul mercato nel mese di Gennaio 1996 ed era caratterizzata da una velocità di trasmissione dati 1,5 Mbps (187,5 KB/sec). I cavi di collegamento per questa interfaccia potevano avere una lunghezza massima di 3 metri. Vista la bassa velocità di trasferimento dati questa interfaccia poteva essere utilizzata in modo efficace solo per il collegamento di periferiche come mouse e tastiere al Personal Computer. Con l’USB 1.0 vennero realizzati ed introdotti sul mercato due differenti tipi di connettori standard, il Type-A ed il Type-B, entrambi dotati di 4 pin. Il connettore tipo A ha una forma di tipo rettangolare e viene utilizzato per collegare un dispositivo elettronico al computer. Il connettore tipo B è un connettore quadrato con gli angoli superiori smussati e viene utilizzato per collegare un cavo USB ad un dispositivo USB.

USB 1.1 (Full-Speed)

La prima evoluzione della porta USB venne rilasciata nell’Agosto del 1998 e prese il nome diUSB 1.1. La sua introduzione migliorò notevolmente la velocità di trasmissione dati che arrivò a 12 Mbps (1,5 MB/sec). Inoltre il nuovo standard venne certificato per essere efficace fino ad una lunghezza massima di collegamento di 5 metri. La porta USB 1.1 è stata la prima ad essere ampiamente adottata a livello globale, tanto che a partire dalla fine degli anni ’90 questa porta venne integrata nelle principali motherboards dei personal computer. Oltre che per il collegamento di mouse e tastiere questa interfaccia iniziò ad essere utilizzata anche per il collegamento delle chiavette di memoria USB (che da quel momento iniziarono a sostituire i vecchi floppy disk ed i CD ROM).

 

USB 2.0 (Hi-Speed)

Nel mese di Aprile del 2000 viene rilasciata la prima vera grande evoluzione della porta USBche prese il nome di porta USB 2.0 e che più comunemente viene riconosciuta come porta USB ”hi-speed”. Con lo sviluppo di questo nuovo protocollo viene fatto un grande passo in avanti che va ad incidere soprattutto sul bit-rate. Tecnicamente la nuova porta USB si differenzia dal modello precedente per la velocità di trasferimento dati che con questa interfaccia può raggiungere i 480 Mbps (60 MB/sec). L’obiettivo che volevano raggiungere gli sviluppatori con questo nuovo standard era quello di permettere agli utenti di trasmettere da un dispositivo all’altro file di grandi dimensioni in poco tempo. L’elevato bit-rate dell’USB 2.0 ha portato fin da subito ad un largo impiego dell’Universal Serial Bus per l’interfaccia dei personal computer con le chiavette di memoria esterne e con gli hard disk portatili.

L’USB 2.0 è quella che fino ad oggi ha ricevuto più aggiornamenti, alcuni dei quali sostanziali, che si sono susseguiti nel corso degli anni successivi alla prima uscita. Tra questi la prima grande novità è stata l’introduzione dei nuovi connettori Mini-USB e Micro-USB (e delle relative porte) che hanno affiancato i connettori Type-A e Type-B.

I Mini-USB (che si dividono in Mini-A e Mini-B) sono dei connettori di dimensione intermedia dello standard USB introdotti a partire dal mese di Ottobre del 2000. Queste due interfacce hanno a 5 pin sulla testa del connettore e sono state progettate pensando al loro utilizzo per dispositivi di medie dimensioni come ad esempio i navigatori satellitari, i lettori multimediali, le telecamere e le fotocamere. A livello di design il connettore Mini-A è rettangolare mentre il connettore Mini-B ha gli angoli smussati.

I Micro-USB (anche questi si dividono in Micro-A e Micro-B) sono i più piccoli connettori dello standard USB, dotati di 5 pin sulla testa del connettore, che sono stati introdotti a partire dal mese di Aprile del 2007. I Micro-USB sono stati pensati per essere utilizzati con dispositivi di piccole dimensioni, primi fra tutti gli smartphone ed i tablet. Oggi questo tipo di connettore è quello più utilizzato a livello mondiale e lo troviamo non solo su smartphone e tablet, ma anche negli hard disk portatili, nei lettori multimediali portatili, nelle webcam ed anche nei ventilatori USB. Nel mese di Giugno 2011 il connettore Micro-USB è stato scelto come connettore standard dalle maggiori aziende mondiali di telefonia mobile. Questa interfaccia viene utilizzata non solo per il trasferimento dei dati ma anche per la ricarica degli smartphone secondo i valori standard forniti in uscita che sono pari a 5 V e 500 mA. Anche in questo caso a livello di design il connettore Micro-A è rettangolare mentre il connettore Micro-B ha i due angoli smussati.

 

USB 3.0 (Super-Speed)

Il 13 Agosto del 2008 vengono rese note le specifiche per la nuova porta USB 3.0 la cui uscita era stata preannunciata al pubblico nel Settembre del 2007 da Pat Gelsinger, CEO di Intel. La caratteristica principale che viene introdotta con questo nuovo standard è il bus ”SuperSpeed” grazie al quale la velocità di trasferimento dati registra un aumento impressionante ed arriva a raggiungere addirittura i 4,8 Gbps (600 MB/sec), risultando dieci volte più veloce della versione precedente.

Per poter garantire una velocità così elevata è stato necessario apportare alcune modifiche ai connettori utilizzati fino a quel momento, di modo da soddisfare alcune particolari caratteristiche. Con il nuovo standard USB 3.0 sono state definite quindi le nuove porte ed i nuovi connettori che si distinguono dalla versione ”più lenta” per il colore blu della loro linguetta. Il connettore tipo Aesternamente è identico alla versione precedente, ma nella nuova versione passa da 4 a 9 pin: i 5 nuovi pin sono necessari per trasferire i segnali secondo lo standard SuperSpeed. La forma rettangolare del connettore non cambia e sia la presa che la spina risultano essere retro-compatibili con gli omologhi della versione precedente. Viene sviluppato anche un nuovoconnettore tipo B che rispetto alla versione precedente risulta essere più alto, caratteristica necessaria per poter connettere i nuovi pin. La novità principale riguarda il connettore Micro-USB di tipo B al quale è stata aggiunta un’appendice per la connessione dei nuovi pin (in questo caso la presa supporta l’inserimento dei vecchi connettori Micro-USB di tipo B dello standard USB 2.0, mentre per incompatibilità fisica non è possibile fare l’inverso).

Grazie all’utilizzo delle porte USB 3.0 è possibile copiare, trasferire e spostare file da una periferica esterna ad un computer (e viceversa) molto rapidamente ed anche lo spostamento di file di grandi dimensioni impiega poco tempo. Si può anche guardare un video in qualità full HD direttamente dal supporto eterno senza doverlo copiare sul PC.

Un altro vantaggio introdotto dalle porte USB 3.0 rispetto alla versione precedente è l’aumento della quantità di energia che possono supportare. In questo modo si possono ridurre notevolmente anche i tempi di ricarica dei vari dispositivi elettronici, come ad esempio di una batteria dello smartphone e del tablet.

 

USB 3.1 (Super-Speed+)

L’ultima versione dell’interfaccia USB, la USB 3.1, è stata presentata nel mese di Gennaio 2013, mentre le sue specifiche tecniche sono state pubblicate a Luglio 2013. Con la USB 3.1 si registra un ulteriore incremento della velocità di trasferimento dati che passa a 10 Gbps (1,25 GB/sec) ed il nuovo standard viene riconosciuto con il nome di ”Super-Speed+”. Questa versione si caratterizza principalmente per i 5 diversi profili supportati dall’interfaccia che si differenziano tra loro per il voltaggio del VBUS. L’anno successivo, nel mese di Gennaio del 2014, al CES di Las Vegas viene presentato anche il nuovo connettore USB Tipo-C, un’interfaccia dotata di 24 pin suddivisi in due gruppi (12 pin nella parte superiore, 12 pin nella parte inferiore) che garantisce anche la reversibilità (quindi potrà essere collegato alla porta secondo entrambe le orientazioni). Il nuovo connettore viene utilizzato sia per il collegamento di dispositivi elettronici come smartphone e tablet, sia per l’alimentazione energetica di periferiche ad alto consumo come ad esempio i computer portatili. Grazie alla porta USB di tipo C i dispositivi possono gestire con un unico ingresso i dati, lo streaming video e la corrente di alimentazione. Con l’avvento del nuovo connettore sono nate anche le prime flash drive USB Type-C super veloci alcune delle quali riescono a raggiungere un bit-rate di 275 MB/s.

Attualmente la versione maggiormente utilizzata a livello mondiale è ancora la USB 2.0, ma sta crescendo la quota di mercato della USB 3.0 visto che ormai tutti i nuovi dispositivi in commercio hanno la linguetta blu che sta ad evidenziare il bus ”SuperSpeed”. Per il momento ha avuto ancora poco successo la versione USB 3.1, ma l’associazione per lo standard USB sta spingendo tutti i produttori verso la nuova tecnologia che offre maggiori garanzie non solo per la velocità e la qualità del trasferimento dei dati. La presa USB di tipo C infatti oltre ad essere più performante è anche più robusta e meno ingombrante rispetto alle altre, caratteristica grazie alla quale si adatta molto bene ai dispositivi di piccole dimensioni. Inoltre il nuovo standard è molto più pratico rispetto al precedente anche per via della reversibilità di collegamento grazie al quale è possibile anche il cos’detto ”aggancio alla cieca”.

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