USB 포트 작동 방식

오늘날 구입하는 거의 모든 컴퓨터 에는 하나 이상의 범용 직렬 버스 커넥터 가 함께 제공됩니다 . 이 USB 커넥터를 사용하면 마우스 , 프린터 및 기타 액세서리를 컴퓨터에 빠르고 쉽게 연결할 수 있습니다. 운영 체제 장치 드라이버 때문에 설치 지원의 USB뿐만 아니라 역시 빠르고 쉽습니다. 장치를 컴퓨터에 연결하는 다른 방법( 병렬 포트 , 직렬 포트 및 컴퓨터 케이스 내부에 설치하는 특수 카드 포함) 과 비교할 때 USB 장치는 매우 간단합니다.

이 기사에서는 사용자와 기술적인 관점에서 USB 포트를 살펴보겠습니다. USB 시스템이 왜 그렇게 유연한지, 어떻게 그렇게 많은 장치를 쉽게 지원할 수 있는지 알게 될 것입니다. 정말 놀라운 시스템입니다.

컴퓨터 주변에 오랫동안 있었던 사람이라면 누구나 USB가 해결하려는 문제를 알고 있습니다. 과거에는 장치를 컴퓨터에 연결하는 것이 정말 골치 아픈 일이었습니다.

USB의 목표는 이러한 골칫거리를 모두 없애는 것입니다. 범용 직렬 버스는 최대 127개의 장치 를 컴퓨터 에 연결할 수 있는 표준화되고 사용하기 쉬운 단일 방법을 제공 합니다.

현재 만들어진 거의 모든 주변 장치는 USB 버전으로 제공됩니다. 오늘 구입할 수 있는 USB 장치의 샘플 목록은 다음과 같습니다.

다음 섹션에서는 컴퓨터가 이러한 장치와 통신할 수 있도록 하는 USB 케이블 및 커넥터를 살펴보겠습니다.

내용물

1. USB 케이블 및 커넥터
2. USB 허브
3. USB 프로세스
4. USB 기능
5. USB 2.0 및 3.0

USB 장치를 컴퓨터에 연결하는 것은 간단합니다. 기기 뒷면에서 USB 커넥터를 찾아 USB 커넥터를 연결하면 됩니다.

새 장치인 경우 운영 체제가 이를 자동으로 감지하고 드라이버 디스크를 요청합니다. 장치가 이미 설치된 경우 컴퓨터가 장치를 활성화하고 장치와 통신하기 시작합니다. USB 장치는 언제든지 연결 및 연결 해제할 수 있습니다.

많은 USB 장치는 자체 내장 케이블과 함께 제공되며 케이블에는 "A" 연결이 있습니다. 그렇지 않은 경우 장치에는 USB "B" 커넥터를 수용하는 소켓이 있습니다.

USB 표준은 혼동을 피하기 위해 "A" 및 "B" 커넥터를 사용합니다.

업스트림 및 다운스트림 끝에서 서로 다른 커넥터를 사용하면 혼동할 수 없습니다. USB 케이블의 "B" 커넥터를 장치에 연결하면 작동한다는 것을 알 수 있습니다. 마찬가지로 "A" 커넥터를 "A" 소켓에 꽂고 작동할 것임을 알 수 있습니다.

오늘날 구입하는 대부분의 컴퓨터에는 적어도 하나 또는 두 개의 USB 소켓이 있습니다. 그러나 시장에 너무 많은 USB 장치가 있으므로 소켓이 매우 빨리 소진됩니다. 예를 들어 키보드, 마우스, 프린터, 마이크 및 웹캠이 모두 USB 기술에서 실행되도록 할 수 있으므로 "모든 장치를 어떻게 연결합니까?"

이 문제에 대한 쉬운 해결책은 저렴한 USB 허브를 구입하는 것입니다. USB 표준은 최대 127개의 장치를 지원하며 USB 허브는 표준의 일부입니다.

허브에는 일반적으로 4개의 새 포트가 있지만 더 많을 수도 있습니다. 허브를 컴퓨터에 연결한 다음 장치(또는 다른 허브)를 허브에 연결합니다. 허브를 함께 연결하면 단일 컴퓨터에 수십 개의 사용 가능한 USB 포트를 구축할 수 있습니다.

허브에는 전원이 공급되거나 전원이 공급되지 않을 수 있습니다. 다음 페이지에서 볼 수 있듯이 USB 표준을 사용하면 장치가 USB 연결에서 전원을 끌어올 수 있습니다. 프린터나 스캐너와 같은 고전력 장치에는 자체 전원 공급 장치가 있지만 마우스 및 디지털 카메라와 같은 저전력 장치는 단순화하기 위해 버스에서 전원을 공급받습니다. 전원(USB 2.0의 경우 5볼트에서 최대 500mA, USB 3.0의 경우 900mA)은 컴퓨터에서 나옵니다. 자체 전원 공급 장치(예: 프린터 및 스캐너)가 많은 경우 허브에 전원을 공급할 필요가 없습니다. 허브에 연결하는 장치 중 어느 것도 추가 전원이 필요하지 않으므로 컴퓨터가 이를 처리할 수 있습니다. 마우스 및 카메라와 같이 전원이 공급되지 않는 장치가 많은 경우 전원이 공급되는 허브가 필요할 수 있습니다. 허브에는 자체 변압기가 있습니다. 그리고 장치가 컴퓨터의 전원에 과부하가 걸리지 않도록 버스에 전원을 공급합니다.

호스트의 전원이 켜지면 버스에 연결된 모든 장치를 쿼리하고 각 장치에 주소를 할당합니다. 이 프로세스를 열거 라고 합니다. 장치는 버스에 연결할 때도 열거됩니다. 호스트는 또한 각 장치에서 수행하려는 데이터 전송 유형을 찾습니다.

호스트는 제어 패킷과 함께 명령이나 쿼리 매개변수를 보낼 수도 있습니다.

장치가 열거됨에 따라 호스트는 모든 등시 및 인터럽트 장치가 요청하는 총 대역폭을 추적합니다. 사용 가능한 480Mbps 대역폭의 최대 90%를 소비할 수 있습니다(USB 3.0은 해당 속도를 초당 4.8기가비트로 증가). 90%가 사용된 후 호스트는 다른 등시성 또는 인터럽트 장치에 대한 액세스를 거부합니다. 대량 전송을 위한 제어 패킷 및 패킷은 남은 대역폭(최소 10%)을 사용합니다.

범용 직렬 버스는 사용 가능한 대역폭을 프레임으로 나누고 호스트는 프레임을 제어합니다. 프레임에는 1,500바이트가 포함되며 새 프레임은 밀리초마다 시작됩니다. 프레임 동안 등시성 및 인터럽트 장치에는 슬롯이 있으므로 필요한 대역폭이 보장됩니다. 대량 및 제어 전송은 남은 공간을 사용합니다. 자세한 내용을 알고 싶다면 기사 끝에 있는 기술 링크에 많은 세부 정보가 포함되어 있습니다.

범용 직렬 버스에는 다음과 같은 기능이 있습니다.

USB 포트에 연결된 장치는 케이블에 의존하여 전원과 데이터를 전달합니다.

USB 버전 2.0에 대한 표준은 2000년 4월에 발표되었으며 USB 1.1의 업그레이드 역할을 합니다.

USB 2.0( 고속 USB )은 멀티미디어 및 저장 애플리케이션을 위한 추가 대역폭을 제공하며 USB 1.1보다 40배 빠른 데이터 전송 속도를 제공합니다. 소비자와 제조업체 모두가 원활하게 전환할 수 있도록 USB 2.0은 원래 USB 장치와 완벽하게 앞뒤로 호환되며 원래 USB용으로 만들어진 케이블 및 커넥터와도 작동합니다.

3가지 속도 모드(초당 1.5, 12 및 480메가비트)를 지원하는 USB 2.0은 키보드 및 마우스 와 같은 저대역폭 장치 는 물론 고해상도 웹캠 , 스캐너 , 프린터 및 대용량 저장 시스템 과 같은 고대역폭 장치도 지원합니다. . USB 2.0의 배포로 PC 업계 리더들은 기존 고성능 PC를 보완하기 위한 PC 주변기기 개발을 추진할 수 있었습니다. USB 2.0은 기능을 개선하고 혁신을 장려하는 것 외에도 사용자 애플리케이션의 생산성을 높이고 사용자가 한 번에 여러 PC 애플리케이션을 실행하거나 여러 고성능 주변기기를 동시에 실행할 수 있도록 합니다.

USB 3.0(SuperSpeed ​​USB) 표준은 2008년 11월 17일에 공식화되었습니다[출처: Everything USB ]. USB 3.0은 초당 4.8기가비트로 USB 2.0보다 10배 빠른 속도를 자랑합니다. 고화질 비디오 장면을 전송하거나 전체 하드 드라이브를 외장 드라이브에 백업하는 것과 같은 응용 프로그램을 위한 것입니다. 하드 드라이브 용량이 증가함에 따라 고속 데이터 전송 방식에 대한 요구도 증가합니다.

USB 3.0 표준의 채택은 더뎠습니다. 칩 제조업체는 USB 3.0을 지원하는 마더보드 하드웨어를 설계해야 합니다. 컴퓨터 소유자는 USB 3.0 지원을 제공하기 위해 컴퓨터에 설치할 수 있는 카드를 구입할 수 있습니다. 그러나 하드웨어 지원은 문제의 일부일 뿐입니다. 운영 체제의 지원도 필요합니다. 마이크로소프트는 윈도우 7이 결국 USB 3.0 표준을 지원할 것이라고 발표했지만, 회사는 USB 3.0을 지원하지 않는 운영 체제를 출하했다. 최근 배포된 Linux 운영 체제는 USB 3.0을 지원합니다.

데이터 전송 케이블이 논쟁을 일으킨다고 생각하지 않을 수도 있습니다. 그러나 ZDNet 작가인 Adrian Kingsley-Hughes와 같은 일부 기자는 USB 3.0 채택이 느린 이유 중 하나는 Intel이 자체 제품 중 하나를 먼저 시작하기 위해 의도적으로 USB 3.0을 지원하는 마더보드의 생산을 연기했기 때문이라고 제안합니다. [출처: Kingsley -휴즈 ]. 그 제품은 초기 최고 데이터 전송 속도가 초당 10기가비트이고 미래의 이론상 속도가 초당 100기가비트에 도달하는 데이터 전송 기술인 라이트 피크(Light Peak )입니다. Intel은 칩의 주요 제조업체이기 때문에 현재 다른 회사에서 만든 마더보드가 있는 소수의 컴퓨터만 USB 3.0을 지원합니다.

인텔 담당자는 그러한 주장을 거부합니다. 회사 경영진은 Light Peak 기술이 USB 포트를 대체하지 않을 것이며 Light Peak와 USB 3.0이 함께 작동할 것이라고 말했습니다. 그 동안 오늘날 시장에서 USB 3.0을 통합하는 컴퓨터와 액세서리를 찾을 수 있습니다.

USB 및 관련 주제에 대한 자세한 내용은 다음 페이지의 링크를 확인하십시오.

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