پورت USB

 کامپيوترهای جديد دارای يک و يا چندين کانکتور Universal Serial Bus)USB) می باشند. کانکتورهای فوق امکان اتصال تجهيزات جانبی متفاوتی نظير : چاپگر، اسکنر ، دوربين های وب و ... را فراهم می نمايند.سيستم های عامل پورت های USB را حمايت می نمانيد و درايور آنان به سرعت و به سادگی نصب می گردد .

USB چيست ؟
همواره اتصال يک دستگاه به کامپيوتر و پيکربندی مناسب آن برای استفاده ، يکی از چالش های  اصلی در رابطه با به خدمت گرفتن تجهيزات جانبی در کامپيوتر بوده است :

• چاپگرها به پورت موازی متصل شده و اغلب کامپيوترها دارای يک پورت هستند . فرض نمائيد که دارای يک Zip drive باشيم . درايوهای فوق نيازمند يک اتصال با سرعت بالا با کامپيوتر می باشند. در صورت استفاده از پورت موازی، از لحاظ سرعت خواسته يک Zip Drive  تامين نخواهد گرديد

• مودم ها از پورت های سريال استفاده می نمايند. اغلب کامپيوترها دارای دو پورت سريال بوده و در اکثر موارد سرعت مناسبی را دارا نمی باشند.

• دستگاههائی که به سرعت بالائی نياز دارند بهمراه کارت های خود عرضه می گردند.اين نوع کارت ها می بايست در يکی از اسلات های برد اصلی نصب گردند.متاسفانه تعداد اسلات های موجود محدود بوده و در برخی حالات نصب نرم افزار مربوط به کارت دردسرآفرين نيز  می باشد .

هدف USB خاتمه بخشيدن به تمام موارد و مشکلات موجود در زمينه بخدمت گرفتن تجهيزات جانبی در کامپيوتر است .USB يک روش آسان و استاندارد را برای اتصال  127 دستگاه به کامپيوتر، فراهم می کند. هر دستگاه می تواند شش مگابيت در ثانيه پهنای باند داشته باشد. پهنای باند فوق برای اکثر دستگاههائی که می خواهيم به کامپيوتر متصل نمائيم ، مناسب خواهد بود.
اکثر تجهيزات جانبی که جديدا" توليد می گردند، دارای يک پورت USB می باشند. چاپگر، اسکنر، موس، دوربين های ديجيتال، دوربين های وب ،مودم، بلندگو، تلفن، رسانه های ذخيره سازی، اتصالات شبکه و ... نمونه هائی از اين نوع دستگاهها می باشند.
اتصال يک دستگاه USB به کامپيوتر ساده است . کانکنورهای USB را می توان در پشت سيستم مشاهده و در ادامه کانکنور USB را به آنها متصل کرد. شکل زير کانکنورهای USB را در پشت سيستم نشان می دهد.

در صورتيکه دستگاهی برای اولين مرتبه ( بار اول ) نصب گردد، سيستم عامل مربوطه آن را تشخيص و با نصب درايور ، عملا" زمينه استفاده از دستگاه فراهم خواهد شد. دستگاههای USB را می توان بدفعات به سيستم متصل و يا آنها را از سيستم جدا کرد.اغلب دستگاههای USB بهمراه کابل اختصاصی خود ارائه می گردند . کابل های فوق دارای اتصالی از نوع A می باشند.شکل زير يک کانکنور USB را که از نوع A است نشان می دهد.

در صورتيکه دستگاه USB دارای کانکتور A نباشد بهمراه آن سوکتی ارائه شده که می تواند يک کانکنور از نوع B را قبول نمايد.

از کانکتور نوع A  برای اتصال به کامپيوتر و از کانکتور نوع B برای اتصال دستگاههای خاص استفاده می گردد.
اغلب کامپيوترهای جديد بهمراه يک و يا بيش از يک سوکت USB ارائه می گردند. با توجه به وجود دستگاههای متعدد که دارای پورت USB می باشند، می توان بسادگی دستگاه مورد نظر را ازطريق پورت USB به يکی از سوکت های USB کامپيوتر متصل نمود.مثلا" می توان به  کامپيوتر يک چاپگر USB ، يک اسکنر USB ، يک دوربين وب USB و يک کارت شبکه USB را متصل نمود. در صورتيکه کامپيونر دارای صرفا" يک کانکتور USB باشد و بخواهيم تجهيزات USB گفته شده را به آن متصل نمائيم چه کار بايد کرد؟ برای حل مشکل فوق می بايست يک USB hub را تهيه کرد. USB استاندارد قادر به حمايت از 127 دستگاه است . هاب USB بخشی از استاندارد فوق محسوب می گردد.

شکل زير يک هاب USB را بهمراه چهار کانکنور از نوع A نشان می دهد.

يک هاب ممکن است چهار و يا بيش از چهار پورت داشته باشد. هاب به کامپيوتر متصل شده و هر يک از دستگاهها به يکی از پورت های هاب متصل خواهند شد. هاب ها می توانند با برق و يا بدون برق باشند. استاندارد USB اين امکان را فراهم می سازد که دستگاهها برق مورد نياز خود را از طريق اتصال USB مربوطه تامين نمايند. يک دستگاه با مصرف برق بالا نظير اسکنر دارای منبع تغذيه اختصاصی خود است ولی دستگاههای با مصرف برق پايين نظير موس و دوربين های ديجيتال ، برق مورد نياز خود را می توانند از گذرگاه مربوطه تامين نمايند. در صورتيکه از دستگاههائی نظير چاپگر و يا اسکنر استفاده می گردد که خود دارای منبع تغذيه اختصاصی می باشند، نيازی به هاب با برق نخواهد بود در صورتيکه از دستگاههای فاقد منبع تغذيه نظير موس و دوربين استفاده می گردد ، به هاب برق دار نياز خواهد بود. هاب دارای ترانسفورماتور اختصاصی خود بوده و برق مورد نياز گذرگاه را تامين خواهد کرد.

ويژگی های USB

USB دارای ويژگی های زير است :

• حداکثر 127 دستگاه را می توان متصل نمود. ( مستقيما" و يا توسط هاب های USB)

• کابل های  USBبتنهائی قادر به حمايت از طول 5 متر می باشند. در صورت استفاده از هاب حداکثر طول 30 متر خواهد بود.

• نرخ انتقال اطلاعات گذرگاه دوازده مگابيت در ثانيه است .

• هر دستگاه قادر به درخواست شش مگابيت در ثانيه است . عملا" بيش از يک دستگاه در هر لحظه نمی تواند درخواست شش مگابيت در ثانيه را داشته باشد چراکه از پهنای باند گذرگاه تجاوز خواهد کرد.

• يک کابل USB  دارای دو سيم برای برق ( 5+ ولت و Ground) و يک سيم بهم تابيده برای حمل داده است .

• بر روی سيم برق، کامپيوتر قادر به تامين  برق با حداکثر پانصد ميلی آمپر و پنج ولت است .

• دستگاههای با مصرف برق پايين نظير موس می توانند برق مورد نياز خود را مستقيما" از طريق گذرگاه تامين نمايند.

• دستگاههای USB را می توان هر زمان متصل و مجددا" از سيستم جدا کرد.

• اکثر دستگاههای USB می توانند توسط کامپيوتر و در زمان حالت Power-saving ، به خواب ( غيره استفاده  گردند) روند.

• دستگاههائی که به پورت USB متصل می گردند از يک کابل USB که حامل برق و داده است استفاده می نمايند. دو سيم حامل برق ( قرمز - پنج ولت و قهوه ای ( زمين ) يک زوج کابل بهم تابيده برای حمل داده ( زرد و آبی )

زمانيکه کامپيوتر روشن می گردد ، عمليات پرس و جو در رابطه با دستگاههای متصل به گذرگاه  انجام شده  و به هر يک از آنها يک آدرس خاص ، نسبت خواهد شد . فرآيند فوق "سرشماری"  ناميده می شود. دستگاهها نيز زمانيکه به گذرگاه متصل می گردند شمارش می گردند. کامپيوتر از نحوه انتقال اطلاعات توسط دستگاهها با استناد بر يکی از روشهای زير ، آگاهی می يابد. 

• وقفه : دستگاهی نظير موس يا صفحه کليد که داده های کمی را ارسال می دارند از روش " وقفه " استفاده می نمايند.

• Bulk ( توده ای ) . يک دستگاه نظير چاپگر که حجم بالائی از اطلاعات را در يک بسته دريافت می دارد، از روش فوق استفاده می نمايد. يک بلاک از داده ها برای چاپگر ارسال و صحت آنها نيز بررسی می گردد.

•  Isochronous ( همزمان ) . دستگاههای  نظير بلندگو از روش فوق استفاده می نمايند. جريان پيوسته ای از داده ها بين دستگاه و کامپيوتر برقرار می گردد.