Az USB rövidítés a Universal Serial Bus kifejezést jelenti, és pontosan elmondja, minek is szánták ezt az interfészt – sorosnak és univerzálisnak. A számítógépes technológiáknál alapvetően soros és párhuzamos kapcsolást különböztetünk meg. A sorosnál az adatok szépen bitről bitre egymás után haladnak, míg a párhuzamos buszokon egész szavak folynak, amelyek lehetnek négy bitesek (nibble), nyolc bitesek (byte), vagy akár még nagyobbak is – akár harminckét bit egyszerre. A párhuzamos csatlakozás főleg a számítógép belsejében megszokott, ahol rövid távolságon történik a kommunikáció, és a sebesség a fontos. A sorosnak hosszabb távolságú átviteleknél vannak előnyei. Hogyan befolyásolja mindez a számítógépes technológiákat?
A helyzet ugyanis az, hogy a párhuzamos kapcsolat minden egyes bitjéhez legalább egy vezeték kell, néha kettő is (ha kiegyensúlyozottan vannak bekötve, vagy mindegyiknek saját árnyékolása van). Az eredmény masszív, nehéz, drága és rosszul hajlítható kábel, amellyel nehéz bánni. A párhuzamos csatlakozást a mikroszámítógépes technológiák kezdetétől ott alkalmazták, ahol gyors adatátvitelre volt szükség (nyomtatók, szkennerek, floppy-meghajtók…), míg a soros a kevésbé igényes eszközök és az olcsó számítógépek számára volt fenntartva.
Aki ismeri a számítógépes technológiák történetét, bizonyára tiltakozik – de hát ez nem így van! Az egyszerű, játékhoz használt joystickokat a Kempston interfészen keresztül párhuzamosan csatlakoztatták, míg az Atari és a Commodore 8 bites gépei a floppy-meghajtók és más eszközök csatlakoztatására soros portot használtak. Igen, és ennek jó oka volt – a soros adatátvitel bizonyos intelligenciát igényel: adatszerializálást, pufferbe helyezést, időzítési szinkronizációt és hasonlókat. Ez azt jelenti, hogy a csatlakoztatott eszköznek kell valamilyen vezérlővel rendelkeznie, amely irányítja a kommunikációt – annál is bonyolultabb, ha időkritikus kommunikációról van szó. Ezért döntöttek a régi joystickok alkotói a lehető legegyszerűbb megoldás mellett – a joystick szó szerint csak néhány vezeték kapcsolókkal. Így a joystick olcsó, meghibásodás után vehetsz helyette egy másik olcsót – minden másról pedig a számítógép vezérlője gondoskodik.
Ebben az esetben a párhuzamos kapcsolás valóban előnyösebb és gyártási szempontból egyszerűbb volt. Érdekesebb azonban a 8 bites gépek soros portjainak esete. A Commodore és az Atari úgy döntöttek, hogy ezeket igényesebb eszközök csatlakoztatására használják, még ha ez lassú megoldás is volt – és bizony a Commodore floppy-meghajtói a legdrágábbak és egyben a leglassabbak közé tartoztak, amelyeket 8 bites gépekhez meg lehetett venni. Volt azonban egy nagyon lényeges előnyük – lehetővé tették a csatlakoztatott eszközök láncba fűzését.
A legegyszerűbb és legnépszerűbb soros portok, például a ma is használt RS-232, két eszköz összekapcsolására szolgálnak, és semmi többre. A Commodore Serial Bus IEEE-448 (1984) interfész akár 31 eszköz láncba fűzését is lehetővé tette – és mindezt egyetlen portba kellett csatlakoztatni a számítógépen. Itt is elsősorban megtakarításról volt szó – egy harmincportos otthoni számítógép gyártása költséges és felesleges lett volna, de az interfész kialakítása lehetővé tette a láncba kapcsolást egyetlen porton keresztül, vagyis ezt a képességet azok a felhasználók használhatták ki, akiknek erre volt pénzük, és így akarták használni. A teljes összekötő kábel ráadásul csak hat pint és földelést tartalmazott, tehát hét vezeték is elég volt a teljes kábel bekötéséhez.
Nagyon hasonlóan tervezték meg az Atari SIO megoldását is, amely 13 pinnel rendelkezett, és elméletileg akár 256 eszköz láncba fűzését is lehetővé tette, a gyakorlati határ pedig nyolc egyidejűleg csatlakoztatott eszköz volt. Itt is a gyártási költségek csökkentése volt a cél, mind a vezérlők, mind a kábelek esetében.
Ismét olyan sebességgel álltunk szemben, amely 120 kilobit/másodpercre volt korlátozva, de az egész rendszer működött, és annyira hatékony volt, hogy az USB tervezői is visszanyúltak hozzá. Az USB, hasonlóan a régi Commodore és Atari interfészekhez, rugalmas, egyszerű, és mindenekelőtt olcsó csatlakozási megoldást akart létrehozni különféle perifériák számára.
Érdekes azonban, hogy az USB nem rendelkezik a régi interfészek legjelentősebb tulajdonságával – a láncba kapcsolhatósággal, vagyis azzal a lehetőséggel, hogy új eszközt kapcsolj a lánc végére. Az eredeti soros perifériák bemeneti és kimeneti porttal rendelkeztek, amelyeket azonos kábelekkel kötöttek össze – és ha új eszközt akartál hozzáadni, elég volt egy új kábel, és az új eszközt a meglévő lánc utolsó eszközének „in” portjáról az „out” portra kötni.
Az USB-kábelek létezésük túlnyomó részében aszimmetrikusak voltak, mert ez a kapcsolási rendszer nem teszi lehetővé ezt a fajta láncolást. Lényegesen egyszerűbb „host-klien” rendszert használnak, és a nagyobb számú eszközt elosztókon – hubokon – keresztül csatlakoztatják. A láncba kapcsolási rendszert egy másik soros interfész – a FireWire – őrizte meg, és lehet, hogy éppen ez volt az a hiba, amely az életébe került.
Miért? Mert az a megoldás, amelyet az USB tervezői választottak, egyszerűbben implementálható. Igen, mind a 8 bites gépekhez készült interfészeket, mind az USB korai verzióit elsősorban az alacsony ár motiválta – és bár ez a tervezési filozófia ma egy kicsit bumerángként tér vissza hozzánk, a maga korában jobb döntés volt, amely hozzájárult az USB gyors elterjedéséhez.
Az USB egyszerű volt, és mindenekelőtt olcsó – ezt pedig akkor érted meg, amikor rájössz, hogy az USB-n keresztül leggyakrabban csatlakoztatott perifériák nem a nyomtatók és a meghajtók, hanem a billentyűzetek és az egerek, akár közvetlenül – kábelen át –, akár vezeték nélküli dongle segítségével. Itt nem a sebesség a lényeg, hanem főleg az ár, mert a vásárló nem érzékeli, hogy egy USB-s billentyűzethez valójában teljes USB-vezérlő kell. Az egész rendszert egyszerűen és olcsón kellett megtervezni – úgy, hogy a vásárló gyakorlatilag észre se vegye.
Számítógépek Játékkonzolok