IT История

В 1996 году в мире персональных компьютеров был принят в качестве стандарта интерфейс USB (Universal Serial Bus), на то время один из многих. Это, на первый взгляд рядовое событие, в дальнейшем оказало огромное влияние на развитие компьютерной техники. И даже больше: с течением времени USB вышел за границы персональных компьютеров и начал активно внедряться в сфере коммуникаций и бытовой электроники. Теперешняя ситуация напоминает USB-манию.

О том, что каждый компьютер имеет такой порт, говорить, наверное, нет необходимости. С другой стороны, этим интерфейсом стали оснащаться устройства, которым необходима оперативная связь с компьютером, а впоследствии и те, которым и компьютер-то не нужен.

Подобное положение дел позволяет смело утверждать, что этот интерфейс стал базовым в мире современных электронных устройств вне зависимости от области их применения. Аналитики считают, что каждый год рынок устройств с USB увеличивается на 20-22%, и это наилучшее подтверждение вышесказанного. Разумеется, наиболее активно развивается рынок USB-накопителей, что вполне понятно. Но это только капля в море, количество устройств с этим интерфейсом исчисляется тысячами, и мы сегодня попытаемся рассказать о наиболее интересных из них.

Забегая вперед, заметим, что мы намеренно не будем говорить об USB-устройствах, которые появились достаточно давно и стали обыденностью. К примеру, мыши и клавиатуры, которым самой судьбой предписано использовать этот удобный интерфейс. Наша цель - проследить эволюцию USB-устройств и осветить все возможные варианты использования интерфейса. Ведь не секрет, что этот порт может использоваться не только для подключения периферии, но и в качестве источника питания различных гаджетов. Но обо всем по порядку.

Путешествие в мир интерфейсов

За свою недолгую жизнь компьютерная техника успела обзавестись целым букетом самых разнообразных интерфейсов ввода-вывода. Не вникая в технологические тонкости их разработки, отметим лишь одно: эволюция интерфейсов объясняется вполне разумным стремлением - сделать передачу информации при их помощи быстрее и удобнее. Самими древними интерфейсами, тем не менее использующимися и сегодня, являются последовательный и параллельный порты.

Последовательный (COM) порт используется для подключения устройств, которым необходимо обмениваться информацией с компьютером (в обоих направлениях). Самыми важными преимуществами этого интерфейса являются его всеядность (он позволяет обмениваться данными даже с несовместимыми устройствами) и простота реализации. Правда, если говорить о скорости передачи, то, увы, по этому показателю COM-порт является самым медленным интерфейсом сегодняшнего дня - всего лишь 115 Кбит/с. Для многих применений, кстати, этого вполне достаточно, например, для мыши или модема. Сегодня этот интерфейс больше не развивается, поэтому ревизию RS232C можно считать заключительной.

Что касается параллельного (LPT) порта, то при его разработке основная ставка была сделана на скорость. По этой причине основным режимом работы этого порта стал однонаправленный, да и используется он в основном для подключения принтеров. Отсюда произошло еще одно его название - Centronics. Хотя теоретически LPT-порт в состоянии обеспечивать и обмен информацией в обоих направлениях. Правда, эта возможность используется весьма редко ввиду малого количества периферийных устройств, поддерживающих такой режим работы. Последней модернизацией этого порта стала разработка расширенного параллельного порта (ECP), позволяющего обеспечивать скорость обмена до 2,5 Мбит/с.

Особняком стоят беспроводные решения, которые широко применяются в мире портативных устройств, самым распространенным здесь является инфракрасный (IrDA) порт. Обеспечивая скорость передачи данных до 4 Мбит/с, он является удобным решением для мобильных устройств. Правда, основным его недостатком является малый радиус действия и особые требования к расположению обменивающихся устройств. Соответственно, на роль его преемника претендуют молодые и горячие , к примеру, тот же Bluetooth. Впрочем, беспроводные коммуникации - это отдельная область, развивающаяся сегодня огромными темпами (Wi-Fi, WiMAX и т.д.), к тому же они претендуют на роль, более широкую, чем интерфейс ввода-вывода. Большие скорости, большие расстояния - это совсем другая стихия.

Разумеется, существует еще огромное количество других портов, например, PS/2 - для подключения мыши, DIN - для подключения клавиатуры, GamePort - для подключения джойстика, D-Sub - для подключения монитора и т.д. Но особенностью всех этих портов является их ориентированность на узкий круг применений. Если же попытаться отыскать самый универсальный интерфейс, который возможно использовать в самых различных ситуациях, то на его роль претендует USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина), ставший завсегдатаем не только настольных компьютеров, но и множества других устройств (цифровые камеры, карманные компьютеры, смартфоны, аудио - и видеотехника и т.д.).

Упомянем и о самом ближайшем конкуренте USB-порта. Интерфейс IEEE 1394 (iLink, FireWire) имеет очень похожие характеристики, но используется не так часто. Да и не прижился он в нашей стране. Поэтому будем считать его только формальным конкурентом, поскольку по широте распространения и многообразию выпускаемых устройств USB-интерфейс сегодня стоит наголову выше всех остальных.

USB изнутри

В разработке Universal Serial Bus участвовало несколько компаний, это Compaq, Digital Equipment, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom. Имена достаточно известные, и отчасти этим объясняется то, что интерфейс получился достаточно простым и эффективным. Фактически кабель представляет собой две пары проводников. Первая пара (контакты 1 и 4) отвечает за подачу питания на подключаемое устройство. Указанных в спецификации параметров (напряжение 5 В, сила тока до 0,5 А) хватает для того чтобы подключенное к USB устройство могло работать без внешнего источника питания. Как мы в дальнейшем увидим, этой возможностью производители периферии воспользовались в полной мере, количество устройств, использующих только питание от шины USB, огромно.

Но создавать интерфейс только ради питания периферийных устройств, по меньшей мере, глупо, поэтому перейдем ко второй паре проводников (контакты 2 и 3), которые и представляют собой канал передачи данных. Вот эти два проводника, умело организованные, и способны творить чудеса. Судите сами: возможна передача данных в обоих направлениях, допускается как асинхронный, так и синхронный режим передачи, и, самое главное, скорость передачи. Пожалуй, это один из тех редких интерфейсов, в котором изначально был огромный скоростной задел. Начав с величин порядка 1 Мбит/с в версии USB 1.0, сегодня многие устройства, работающие со второй версией этого интерфейса, могут пропускать через себя до 15 Мбайт данных в течение одной секунды. Несколько лет назад это казалось фантастикой, сейчас же это норма, кстати, достаточная для большинства применений.

К плюсам различных версий можно отнести их двустороннюю совместимость, а это означает, что новые устройства полностью совместимы с миллионами устройств, выпущенных много лет назад и работающих с более низкой скоростью. Преимуществом этого интерфейса является также возможность подключения и отключения устройств в горячем режиме. К тому же все подключенные устройства конфигурируются автоматически, правда, для операционных систем Windows 98 и ниже придется установить драйвера.

Привлекательной является и возможность подключения нескольких устройств к одному порту, но для этого придется задействовать концентратор. Теоретически таких устройств может быть 127, но практически редко удается подключить больше десятка, - ограничивающими факторами здесь выступают потребляемый ток, который в сумме не должен превышать 500 мА, и пропускная способность интерфейса (работать будет, но скорость передачи будет никудышная).

Конечно, технологий без недостатков не бывает, и применительно к USB главным минусом является небольшая длина самого кабеля - не более 2-3 метров. С этим ничего не поделаешь, - раз есть провода, то они обладают волновым сопротивлением, и, соответственно, гасят полезный сигнал. Но, в любом случае, такой длины вполне достаточно для большинства применений.

Почти идеальные накопители

Разобравшись с сущностью интерфейса USB, мы теперь перейдем к устройствам, его использующим. А начнем мы с устройств, которым интерфейс в немалой степени обязан своей популярностью. Как вы поняли, речь пойдет о флэш-накопителях. Наверняка все видели эти весьма полезные устройства, а многие и пользуются ими, поэтому мы заострим ваше внимание только на оригинальных накопителях, выделяющихся из общей массы.

К примеру, самым миниатюрным на сегодняшний день флэш-накопителем является Pretec iDisk Tiny. Имея объем памяти до 512 Мб, этот USB-брелок по габаритам приблизительно в 3 раза превышает собственно USB-разъем - 31,2х13,5х4,6 мм. О массе даже как-то неприлично говорить - всего лишь 5 г. Из числа ближайших претендентов (в смысле, по миниатюрности) можно отметить Sony Ultra Micro Vault, который имеет габариты 55х15х10 мм и весит 8 г. Основная проблема использования таких миниатюрных накопителей - не потерять их, со всем остальным эти крошечные брелки справляются ничуть не хуже своих старших братьев.

Конечно же, упомянем о самом быстром на сегодняшний день флэш-накопителе, которым является Flash Drive Smart II от японской компании Teac. Максимальное значение скорости передачи информации в режиме записи может достигать 15 Мбайт/c, а в режиме чтения - до 17 Мбайт/c. Впечатляет, не правда ли?

Тенденция развития USB флэш-накопителей вполне поддается объяснению, производителей интересует проблема увеличения их емкости одновременно с уменьшением габаритов. Но уменьшать габариты до бесконечности, конечно же, глупо. Так можно прийти к одному лишь USB-разъему (к сожалению, без него никак нельзя), в который будет встроен сам чип памяти. Однако в результате экспериментов с форм-фактором накопителей появился довольно оригинальный и вполне удобный накопитель - Freecom USB Card.

По своим габаритам (86х54х4 мм) этот накопитель соответствует трем сложенным вместе пластиковым карточкам. Соответственно, это устройство - явный кандидат на место в вашем бумажнике. Хорошо, а как же подключиться к USB-порту? Операция подключения для наблюдающих этот процесс в первый раз похожа на шаманство. USB-разъем вынимается из импровизированной карточки (он утоплен в корпус), разворачивается на 180 градусов, вытягивается (есть коротенький кабель) и только затем подключается к компьютеру. Ну а то, что ему место именно в бумажнике, подтверждает и входящее в комплект поставки ПО для защиты паролем хранимой информации.

Или вот еще один интересный агрегат - USB-ручка SpyPen от компании Meritline. Разумеется, ею можно пользоваться и по прямому предназначению, то есть писать на бумаге, и даже заменить стержень в случае, если он закончится. Пытаясь выполнить эту операцию, вы обнаружите в недрах вполне обычной на первый взгляд ручки разъем. Вот оно что, внутри спрятан накопитель на 128 или 256 Мб. А расположенный в хвостовой части ручки голубой камешек на самом деле является светодиодом, индицирующим процесс работы накопителя.

Впрочем, со шпионами лучше всего воевать их же, шпионскими, методами. К примеру, заиметь флэш-накопитель с защитой, и не с какой-нибудь там программной, а с самой что ни на есть современной, то есть биометрической. Вот один из представителей этого немногочисленного класса устройств - Plexuscom BioDisk. В первую очередь с таким накопителем придется договориться , то есть приложить к контактной площадке свой палец и сообщить ему, что доступ к данным может иметь только владелец сохраненного в памяти отпечатка пальца. Если верить науке, то рисунок отпечатка уникален у каждого из 6 млрд. живущих на планете людей. Правда, возможность прочитать хранящуюся информацию все же существует - метод грубой силы известен давно, ведь основа любого USB-накопителя - это флэш-чип, который, по идее, можно прочитать и напрямую. Ну, скажем, для этого нужно иметь недюжинные способности и дорогостоящую аппаратуру, но все равно непонятно, почему производители не догадаются встроить в накопитель систему самоуничтожения (читай: стирания данных) в случае вскрытия устройства. Как тут не вспомнить ранее широко применявшиеся в инкассаторском деле чемоданчики для денег с несмывающейся краской.

Кстати, мода встраивать флэш-накопитель повсюду не знает границ. К часам с таким накопителем все уже как-то привыкли, но недавно появились и USB-ножи. Когда в первый раз видишь то, что создала швейцарская компания Swissbit, то поневоле задаешься вопросом: Зачем ковбою пылесос? (оригинальную версию не будем приводить, чтобы не оскорбить религиозных убеждений читателей). Сочетание ножа, ножниц, пилки для ногтей, шариковой авторучки (!) и... флэш-накопителя смотрится, по меньшей мере, странно. Впрочем, возможно, ответ скрывается в потребителе продукции этой компании, уже много лет Swissbit поставляет различное оборудование для швейцарской армии. Ничего не можем сказать о том, чем занимаются военнослужащие в этой стране, но, судя по всему, армейская компьютеризация достигла небывалых высот. Не зря же вместе с USB-ножом поставляется комплект программного обеспечения для обеспечения конфиденциальности хранимой информации.

Flash против HDD

Использование в качестве запоминающих ячеек энергонезависимой флэш-памяти весьма широко, но это не единственный способ создать портативный накопитель. Старые добрые жесткие диски (по-народному - винчестеры ) не желают сдавать завоеванных позиций. Вся проблема была в их габаритах, но уже и она решена. Раз есть1-дюймовый жесткий диск, то на его основе вполне можно создать компактный накопитель, благо об интерфейсе думать не надо, ведь он стандартный. USB-винчестер, а почему бы и нет? Результатом творческих размышлений инженеров компании DigitalWay стало именно такое устройство, воплотившееся в лице MPIO HS-100. Своим внешним видом USB-винчестер вызывает знакомые ассоциации у курильщиков со стажем, ну впрямь зажигалка. Да и на ощупь очень похоже, габариты соответствующие: 85х44х26 мм при массе порядка 60 г. Правда, открыв крышечку, вы увидите не огонь, а всего лишь USB-разъем. А вот здесь у компьютерщиков немного собьется дыхание: еще бы - 1,5 Гб в кармане, да в таком элегантном исполнении.

Впрочем, и это не предел - с начала июля 2004 года в продаже появился USB-винчестер Pocket Bit USD-2G от компании Sony. Эволюция налицо: габариты меньше (73х50х12 мм), а объем больше - 2 Гб. Немного изменился и механизм раскрытия USB-разъема - он раскрывается подобно складному ножу. Хотя не стоит судить только по объему. Современные флэш-накопители достигли приличных объемов (например, накопители Transcend JetFlash обладают объемом до 4 Гб), а некоторые производители умудряются превзойти и эту величину. Так, компания Kanguru создала накопитель U2-KMD-4G, являющийся достаточно уникальным по причине поддержки сжатия информации. Номинальный объем - 4 Гб, а при использовании сжатия - 8 Гб. Правда, при компрессии данных несколько снижается скорость передачи, но зачастую это вполне допустимо.

На грани интересов

Быть в роли связующего звена между компьютером и мобильным устройством USB не привыкать, поэтому появление комбинированных устройств не редкость. Возьмем, к примеру, карты памяти. Разнообразие существующих форматов способно вызвать приступ головной боли у пользователя, имеющего дело с различными устройствами, которые, в конечном счете, так или иначе замыкаются на компьютер. Поэтому и появляются устройства, совмещающие в себе функции картридера и накопителя. В принципе, такое устройство представляет собой переходник типа карта памяти - USB , хотя есть веские основания считать его USB-накопителем со сменной памятью, роль которой играет карта. А всему виной миниатюризация самих карт памяти, что позволяет создавать устройства, ненамного превышающие размеры привычных флэш-накопителей. Например, картридер MCR-MiniSD от японской компании Buffalo имеет габариты 53х30х10 мм и весит 13 г, но обладает необходимыми для такого устройства атрибутами в лице переключателя блокировки записи и светодиодного индикатора. Ну а какой емкости должен быть накопитель, и сколько карт памяти нужно - это уже проблемы пользователя. Удобный путь модернизации сменной памяти, только успевай докупать дополнительные карты памяти. Подобный подход использовала и компания SanDisk в своем гибриде MP3-плеера и флэш-накопителя Cruzer Micro.

Что касается MP3-плееров, то для них USB является самым совершенным способом загрузки содержимого. Казалось бы, чего тут можно придумать, но вы только взгляните на этот экземпляр - Aiwa AZ-RS128. Плеер как плеер, разве что форма необычная, однако элегантность реализации USB-интерфейса достойна восхищения. Память этого необычного устройства выполнена в виде флэш-брелка емкостью 128 Мб. Для того чтобы закачать музыку, достаточно вынуть это брелок, вставить в USB-порт компьютера, переписать туда необходимые композиции и затем вставить в плеер. Этакий кассетный магнитофон современности. Кстати, если вам когда-либо надоест слушать музыку, то о плеере можно позабыть, а вот сам накопитель вам еще долго прослужит. Хотя, разумеется, это скорее исключение - сегодня больше в моде MP3-плееры, в которых USB-порт закрыт крышкой либо выдвигается. О дополнительных кабелях можно забыть, с легкой руки компании Creative этот способ соединения уже стал достоянием истории и вряд ли когда-либо вернется.

А вот еще одно комбинированное устройство, представленное компанией Yakumo на выставке CeBIT в этом году. Оно пока что не имеет устоявшегося названия и претендует на роль USB-камеры. Этот необычный гаджет в духе агента 007 обладает компактными размерами 93x38x30 мм (вполне подойдет для кармана рубашки) и недюжинными характеристиками. 3-мегапиксельная матрица (максимальное разрешение 2048х1536 пикселей) плюс возможность съемки видео с VGA-разрешением и частотой 20 кадров в секунду - о таком устройстве Джеймс Бонд мог только мечтать. Добавьте к этому возможность использования устройства в качестве диктофона (есть встроенный микрофон), 16 Мб встроенной памяти, которую можно легко расширить посредством слота SD, 1,5-дюймовый дисплей для просмотра результатов, и вы поймете, что в этом мире нет ничего, что можно скрыть от владельца такого мини-комбайна. Ну и, конечно же, USB-интерфейс: добытую такими усилиями информацию нужно просматривать в комфортных условиях.

Вообще-то, USB-камеры как явление появились уже достаточно давно, но характеристики их были слишком бедны, для того чтобы они могли представлять конкуренцию хотя бы тем же встроенным камерам сотовых телефонов. В качестве наиболее прогрессивного примера можно также привести USB-накопитель-камеру Pen Drive Cam от компании Add On Technologies. Этот необычный гаджет массой 44 г объединяет в себе 2-мегапиксельную камеру и флэш-память объемом 256 Мб.

Если вы думаете, что это все, что может USB, то глубоко ошибаетесь. Универсальность этого интерфейса позволяет его использовать в самых, на первый взгляд, неожиданных местах. Впрочем, не будем заранее открывать карты, продолжение следует.