USBو چگونگی عمل کرد آن...

سلام امروز میخوام درباره USB و چگونگی عملکرد اون براتون یه مقاله بذارم امیدوارم خوشتون بیادفقط نظر یادتون نره


US‌B ها (Universal Serial Bus) چگونه کار می کنند ؟


هر کامپیوتری که شما امروزه برای خانه یا محل کار خود می خرید ، دارای یک یا چند رابطUSB می باشد که در پشت آن است. این رابطهایUSB این اجازه را به شما می دهند که هر گونه وسیله ای اعم ازMouse یا Printer را به راحتی و آسانی به کامپیوتر خود وصل کنید.



سیستم عامل (OS) نیزUSB را پشتیبانی می کند ، بنابراین نصب راه انداز سخت افزار (Driver) نیز سریع و راحت می باشد. در مقایسه با سایر روشهای اتصال سخت افزارها به کامپیوتر مثلParallel Port وSerial Port و یا کارتهای مخصوصی که درCase کامپیوتر خود نصب می کنید ، سخت افزارهای دارایUSB به طور باورنکردنی ساده هستند.هر فردی که حداقل دو تا سه سال با کامپیوتر آشنایی داشته باشد مشکلی را کهUSB سعی در حل آن دارد را می داند. در گذشته اتصال وسایل به کامپیوترها یک دردسر واقعی بود.Printer ها به وسیلهParallel Port مخصوص پرینتر به کامپیوتر وصل می شوند که در بیشتر کامپیوتر ها بیشتر از یک درگاه نبود. وسایل دیگری مثلZIP Drive که در اتصال با کامپیوتر احتیاج به سرعت بالا دارند نیز از درگاه موازی استفاده می کردند که اغلب با موفقیت نسبی و سرعت کم همراه بودند. ولی مودم ها از درگاه سری استفاده می کردند و همچنین برخی از چاپگرها و چیزهای مثلPalm Pilots و دوربینهای دیجیتالی. اغلب کامپیوتر ها حداکثر دو درگاه سری دارند و در اغلب موارد بسیار کند می باشند.سخت افزارهای دیگری که نیاز به اتصال با سرعت بیشتری داشتند ، با کارتهای خودشان ارائه می شدند که این کارتها می بایست در شیار کارت در داخلCase کامپیوتر قرار می گرفتند. متاسفانه تعداد این شیار های کارت محدود می باشد و شما احتیاج به یک متخصص برای نصب نرم افزار برخی از این کارتها خواهید داشت. هدفUSB پایان دادن به این دردسرها می باشد.USB یک راه استاندارد شده و راحت را برای اتصال تا 127 سخت افزار مختلف به یک کامپیوتر ، در اختیار شما قرار می دهد. هر سخت افزار می تواند حداکثر تا 6 مگابایت در ثانیه از پهنای باند استفاده کند ، که برای تعداد بسیاری از سخت افزارهای جانبی که اغلب مردم می خواهند به کامپیوتر خود متصل کنند به اندازه کافی سریع است. امروزه تقریبا تمام سخت افزارهایی که ساخته می شوند ،USB را دارا می باشند. نمونه لیستی از واحدهایUSB که شما می توانید بخرید به شرح زیر است :
Printers

Scanners

Mice

Joysticks

Flight yokes

Digitalcameras

Webcams

Scientific data acquisition devices

Modems

Speakers

Telephones

Video phones

Storage devices such as Zipdrives

Network connections


اتصال یک سخت افزارUSB به کامپیوتر بسیار آسان است. درگاهUSB را در پشت کامپیوتر پیدا کنید و اتصال دهندهUSB را به آن متصل کنید. چنانچه دستگاه شما جدید باشد ، سیستم عامل آن را به طور خودکار شناسایی کرده و دیسک راه انداز را می خواهد. چنانچه دستگاه نصب شده باشد ، کامپیوترUSB را فعال ساخته و شروع بع ارتباط می کند. (USB می تواند در هر زمان به کامپیوتر وصل و یا از آن جدا شود). اغلب سخت افزارهایUSB با کابل مخصوص خود ارائه می شوند و کابل یک فیشA دارد. در غیر اینصورت فیش آن به صورتB می باشد.اتصالA به صورت UpStream به سمت کامپیوتر عمل می کند ، در حالی که اتصالB در جهت DownStream عمل کرده و به واحدهای مجزا متصل می شود. با استفاده از اتصال دهنده های مختلف در حالتUpstream و DownStream اختلال غیر ممکن است. اگر شما یک کابل اتصال دهندهB را به یک سخت افزار متصل کنید می دانید که کار خواهد کرد. به طور مشابه شما می توانید هر اتصال دهندهA را به هر سوکتA متصل کنید .USB استاندارد تا 127 دستگاه را پشتیبانی می کند وUSB HUB ها نیز یکی از شاخه های این استاندارد هستند. یک هاب معمولا دارای 4 پورت می باشد ولی ممکن است بیشتر باشد. شما هاب مورد نظر را به کامپیوتر خود وصل کنید و بقیه دستگاهها یا حتی هاب دیگری را به این هاب وصل می کنید. با زنجیری شدن اینHUB ها به یکدیگر ، شما می توانید ده ها در گاهUSB قابل دسترس با یک کامپیوتر داشته باشید.HUB ها می توانند روشن و یا خاموش شوند. چنانکه جلوتر خواهید دیدUSB استاندارد به دستگاهها این اجازه را می دهد تا برق خود را ازUSB Connection بگیرند. مشخص است که یک دستگاه پر مصرف مثل یک پرینتر و یا یک اسکنر خودشان برق مورد احتیاجشان را تامین می کنند اما دستگاههای کم ولتاژ مثلMouseها یا دوربینهایDigitalی به منظور ساده تر شدن ، برقشان را ازBUS دریافت می کنند. برق (تا 500 میلی آمپر در 5 ولت) از کامپیوتر می آید. اگر شما تعداد زیادی از دستگاههایSelf Powered مثل پرینتر و اسکنر داشته باشید ، در آن صورتHub شما احتیاجی به برق نخواهد داشت. هیچ کدام از این دستگاهها که بهHub متصل شده اند احتیاج به برق اضافه ندارند بلکه کامپیوتر آن را تامین می کند.اگر چنانچه تعداد زیادی دستگاههای بودن منبع تغذیه مثلMouse و دوربینها را داشته باشید ، احتمالا به یک هاب با منبع تغذیه احتیاج پیدا خواهید کرد. هابTransformer مخصوص خود را دارد که برق لازم برایbus را تامین می کند. بنابراین دستگاهها بار زیادی به منبع تغذیه کامپیوتر شما وارد نمی کنند.



USBچیست ؟

همواره اتصال یک دستگاه به کامپیوتر و پیکربندی مناسب آن برای استفاده ، یکی از چالش های اصلی در رابطه با بخدمت گرفتن تجهیزات جانبی در کامپیوتر بوده است :

چاپگرها به پورت موازی متصل شده و اغلب کامپیوترها دارای یک پورت هستند . فرض نمائید که دارای یک Zip drive باشیم . درایوهای فوق نیازمند یک اتصال با سرعت بالا با کامپیوتر می باشند. در صورت استفاده از پورت موازی، از لحاظ سرعت خواسته یک Zip Drive تامین نخواهد گردید

مودم ها از پورت های سریال استفاده می نمایند. اغلب کامپیوترها دارای دو پورت سریال بوده و در اکثر موارد سرعت مناسبی را دارا نمی باشند.

دستگاههائی که به سرعت بالائی نیاز دارند بهمراه کارت های خود عرضه می گردند.این نوع کارت ها می بایست در یکی از اسلات های برد اصلی نصب گردند.متاسفانه تعداد اسلات های موجود محدود بوده و در برخی حالات نصب نرم افزار مربوط به کارت دردسرآفرین نیز است .

هدف USB خاتمه بخشیدن به تمام موارد و مشکلات موجود در زمینه بخدمت گرفتن تجهیزات جانبی در کامپیوتر است .USB یک روش آسان و استاندارد را برای اتصال 127 دستگاه به کامپیوتر، فراهم می کند. هر دستگاه می تواند شش مگابیت در ثانیه پهنای باند داشته باشد. پهنای باند فوق برای اکثر دستگاههائی که می خواهیم به کامپیوتر متصل نمائیم ، مناسب خواهد بود.

اکثر تجهیزات جانبی که جدیدا" تولید می گردند، دارای یک پورت USB می باشند. چاپگر، اسکنر، موس، دوربین های دیجیتال، دوربین های وب ،مودم، بلندگو، تلفن، رسانه های ذخیره سازی، اتصالات شبکه و ... نمونه هائی از این نوع دستگاهها می باشند.

اتصال یک دستگاه USB به کامپیوتر ساده است . کانکنورهای USB را می توان در پشت سیستم مشاهده و در ادامه کانکنور USB را به آنها متصل کرد. شکل زیر کانکنورهای USB را در پشت سیستم نشان می دهد.







عکس پیدا نشد







در صورتیکه دستگاهی برای اولین مرتبه ( بار اول ) نصب گردد، سیستم عامل مربوطه آن را تشخیص و با نصب درایور ، عملا" زمینه استفاده از دستگاه فراهم خواهد شد. دستگاههای USB را می توان بدفعات به سیستم متصل و یا آنها را از سیستم جدا کرد.اغلب دستگاههای USB بهمراه کابل اختصاصی خود ارائه می گردند . کابل های فوق دارای اتصالی از نوع A می باشند.شکل زیر یک کانکنور USB را که از نوع A است نشان می دهد.







عکس پیدا نشد







در صورتیکه دستگاه USB دارای کانکتور A نباشد بهمراه آن سوکتی ارائه شده که می تواند یک کانکنور از نوع B را قبول نماید.







عکس پیدا نشد







از کانکتور نوع A برای اتصال به کامپیوتر و از کانکتور نوع B برای اتصال دستگاههای خاص استفاده می گردد.

اغلب کامپیوترهای جدید بهمراه یک و یا بیش از یک سوکت USB ارائه می گردند. با توجه به وجود دستگاههای متعدد که دارای پورت USB می باشند، می توان بسادگی دستگاه مورد نظر را ازطریق پورت USB به یکی از سوکت های USB کامپیوتر متصل نمود.مثلا" می توان به کامپیوتر یک چاپگر USB ، یک اسکنر USB ، یک دوربین وب USB و یک کارت شبکه USB را متصل نمود. در صورتیکه کامپیونر دارای صرفا" یک کانکتور USB باشد و بخواهیم تجهیزات USB گفته شده را به آن متصل نمائیم چه کار باید کرد؟ برای حل مشکل فوق می بایست یک USB hub را تهیه کرد. USB استاندارد قادر به حمایت از 127 دستگاه است . هاب USB بخشی از استاندارد فوق محسوب می گردد.







عکس پیدا نشد







شکل زیر یک هاب USB را بهمراه چهار کانکنور از نوع A نشان می دهد.







عکس پیدا نشد







یک هاب ممکن است چهار و یا بیش از چهار پورت داشته باشد. هاب به کامپیوتر متصل شده و هر یک از دستگاهها به یکی از پورت های هاب متصل خواهند شد. هاب ها می توانند با برق و یا بدون برق باشند. استاندارد USB این امکان را فراهم می سازد که دستگاهها برق مورد نیاز خود را از طریق اتصال USB مربوطه تامین نمایند. یک دستگاه با مصرف برق بالا نظیر اسکنر دارای منبع تغذیه اختصاصی خود است ولی دستگاههای با مصرف برق پایین نظیر موس و دوربین های دیجیتال ، برق مورد نیاز خود را می توانند از گذرگاه مربوطه تامین نمایند. در صورتیکه از دستگاههائی نظیر چاپگر و یا اسکنر استفاده می گردد که خود دارای منبع تغذیه اختصاصی می باشند، نیازی به هاب با برق نخواهد بود در صورتیکه از دستگاههای فاقد منبع تغذیه نظیر موس و دوربین استفاده می گردد ، به هاب برق دار نیاز خواهد بود. هاب دارای ترانسفورماتور اختصاصی خود بوده و برق مورد نیاز گذرگاه را تامین خواهد کرد.

ویژگی های USB

USB دارای ویژگی های زیر است :

حداکثر 127 دستگاه را می توان متصل نمود. ( مستقیما" و یا توسط هاب های USB)

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

نرخ انتقال اطلاعات گذرگاه دوازده مگابیت در ثانیه است .

هر دستگاه قادر به درخواست شش مگابیت در ثانیه است . عملا" بیش از یک دستگاه در هر لحظه نمی تواند درخواست شش مگابیت در ثانیه را داشته باشد چراکه از پهنای باند گذرگاه تجاوز خواهد کرد.

یک کابل USB دارای دو سیم برای برق ( 5+ ولت و Ground) و یک سیم بهم تابیده برای حمل داده است .

بر روی سیم برق، کامپیوتر قادر به تامین برق با حداکثر پانصد میلی آمپر و پنج ولت است .

دستگاههای با مصرف برق پایین نظیر موس می توانند برق مورد نیاز خود را مستقیما" از طریق گذرگاه تامین نمایند.

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

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

دستگاههائی که به پورت USB متصل می گردند از یک کابل USB که حامل برق و داده است استفاده می نمایند. دو سیم حامل برق ( قرمز - پنج ولت و قهوه ای ( زمین ) یک زوج کابل بهم تابیده برای حمل داده ( زرد و آبی )







عکس پیدا نشد







زمانیکه کامپیوتر روشن می گردد ، عملیات پرس و جو در رابطه با دستگاههای متصل به گذرگاه انجام شده و به هر یک از آنها یک آدرس خاص ، نسبت خواهد شد . فرآیند فوق "سرشماری" نامیده می شود. دستگاهها نیز زمانیکه به گذرگاه متصل می گردند شمارش می گردند. کامپیوتر از نحوه انتقال اطلاعات توسط دستگاهها با استناد بر یکی از روشهای زیر ، آگاهی می یابد.

وقفه : دستگاهی نظیر موس یا صفحه کلید که داده های کمی را ارسال می دارند از روش " وقفه " استفاده می نمایند.

Bulk ( توده ای ) . یک دستگاه نظیر چاپگر که حجم بالائی از اطلاعات را در یک بسته دریافت می دارد، از روش فوق استفاده می نماید. یک بلاک از داده ها برای چاپگر ارسال و صحت آنها نیز بررسی می گردد.

Isochronous ( همزمان ) . دستگاههای نظیر بلندگو از روش فوق استفاده می نمایند. جریان پیوسته ای از داده ها بین دستگاه و کامپیوتر برقرار می گردد.

USB پهنای باند موجود را به مجموعه ای از فریم ها تقسیم و کامپیوتر فریم ها را کنترل خواهد کرد. فریم ها شامل 1500 بایت بوده و هر میلی ثانیه یک فریم جدید، بوجود می آید

اخیرا" استاندارد USB نسخه دو، مطرح شده است . بر اساس استاندارد فوق ، سرعت ده تا بیست برابر افزایش خواهد یافت . با رسیدن به سرعت های فوق می توان تقریبا" هر نوع دستگاهی را از طریق USB به کامپیوتر متصل کرد. هارد دیسک های خارجی و دوربین های فیلم برداری نمونه هائی در این زمینه می باشند.
منبع

سایت سخا روش