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PC-Architektur:

Zentralprozessor – FSB – Nord brücke –

RAM – AGP/PCIe – Südbrücke –

PCI – IDE – SATA – USB

Universeller serieller Bus (universeller serieller Bus), normalerweise bezeichnet mit dem AnfangswortUSB, ist ein Standard für die Verbindung Peripheriegeräte auf Computern.

Es ersetzt das langsamere parallel und serielle Ports, hauptsächlich wegen der Geschwindigkeit von Datentransfer mit USB ist viel größer. Der Standard wird gesetzt durch Intel und Protokollversion 1.0 wurde eingeführt 1996 eingeführt. Über den standardisierten USB-Port konnten Hardwarehersteller Produkte entwickeln, die mit beiden kompatibel sind pcs wie Macs. Neben Computerperipheriegeräten gibt es verschiedene Typen Mikrocontroller mit einem USB-Anschluss ausgestattet, zum Beispiel für den Einsatz in Computern und eingebettete Systeme vereinfachen.

Ein zusätzlicher Vorteil von USB ist, dass es die Stromversorgung für die angeschlossenen Peripheriegeräte übernehmen kann. Außerdem können USB-Geräte angeschlossen werden, ohne den Computer neu starten zu müssen – das ist Hot-Plugging erwähnt.

Obwohl im Namen das Wort Bus auftritt, ist USB nicht unbedingt ein Bus, denn ohne Nabe Pro Port kann nur ein Gerät angeschlossen werden.

FireWire ist eine Alternative zu USB, wenn es um den Anschluss von Geräten geht, die eine hohe Kanalkapazität erforderlich, z. B. externe Festplatten und Videokameras.

Tore

Die USB-Designer hatten sich eine Reihe von Zielen gesetzt:

• Es sollte ein solider, günstiger Port sein, der auch für günstige Peripheriegeräte wie Mäuse genutzt werden kann.
• Die Kosten für Verkabelung und Stecker sollten nicht hoch sein.
• Die Konstruktion musste so sein, dass ein falsches Anschließen ausgeschlossen war.
• Viele Geräte mussten gleichzeitig über USB angeschlossen werden.
• USB musste genug Geschwindigkeit bieten, um Drucker und andere schnelle Geräte wie Festplatten.

Das zugrundeliegende Ziel ist es, alle einzelnen Ports eines PCs durch einen einzigen Standard zu ersetzen.

Varianten

Über das USB-Kabel kann das angeschlossene Gerät mit Strom versorgt werden. USB 2.0 liefert bis zu 500 mA (um 5 V) und das reicht für einfache Geräte wie eine Maus. USB 3.0 und 3.1 liefern bis zu 900 bzw. 2000 mA. Geräte, die mehr können Leistung muss eine eigene Stromversorgung haben.

Es gibt sechs USB-Versionen:

Das sind theoretische Geschwindigkeiten, die in der Praxis oft nicht erreicht werden.

Eigenschaften

Die USB 3.x Variante hat einen Stecker mit extra Anschlüssen um die hohe Geschwindigkeit zu erreichen. Die zusätzlichen Anschlüsse sind so in den Stecker eingearbeitet, dass auch ältere Stecker noch passen. Das USB 3.x-Kabel hat 9 Adern anstelle von 4 beim alten Kabel.^[4]

Es ist auch möglich, einen USB-Stecker mit einem SATADazu gibt es verschiedene Initiativen.

Es gibt jetzt auch die kabellose Variante von USB, genannt Kabelloses USB (WUSB oder USB 2.1), die eine Funkfrequenz zur Kommunikation verwendet. WUSB ist bis zu einer Entfernung von 3 bis 10 Metern nutzbar, mit einer Geschwindigkeit von 480 Mbit/s bei 3 Metern bis 110 Mbit/s bei 10 Metern. WUSB verwendet Verschlüsselung.

Einige Funktionen von USB sind:

• Der Computer ist der Gastgeber.
• USB-Kabel können bis zu 5 Meter lang sein. Diese Länge ist auf das Eingreifen von Naben ausziehbar auf maximal 30 Meter. Bei USB-Geräten, die nach dem USB 1.1-Standard arbeiten, beträgt die maximale Kabellänge 18 Meter (6×3 Meter).^[5]
• USB-Geräte können ohne die Computer müssen sofort nach der Verbindung neu starten und funktionieren (hotpluggable/hotswappable).

Tragbare Festplatte

Diverse portable oder mobile Festplatten in der 2,5-Zoll-Ausführung, wie diese auch in Laptops verwendet werden, benötigen kein zusätzliches Netzteil und können an einen USB-Port angeschlossen werden. Die 3,5-Zoll-Version, die in den meisten Desktops zum Einsatz kommt, benötigt ein externes Netzteil. Zum Schutz werden externe Laufwerke mit einem Plastik oder Metall (beispielsweise Aluminium) Gehäuse.

Tragbare Festplatten verbrauchen fast alle mehr als die vom (USB-)Standard vorgeschriebenen 500 mA. Deshalb liegt den tragbaren Festplatten manchmal ein Kabel mit zwei USB-Steckern bei. Der zweite Stecker dient dann dazu, zusätzlichen Strom von einem zweiten USB-Port zu beziehen. Ältere Computer und andere Geräte als Computer (z. B. Fernseher oder Tablets) kann es vorkommen, dass der USB-Standard strikt eingehalten wird und der USB bis zu 500mA liefern kann. Ein USB-Laufwerk funktioniert nicht ohne einen zusätzlichen USB-Anschluss oder eine externe Stromversorgung. Bei vielen modernen Computern und Laptops liefert der USB-Anschluss bereits mehr Strom als der Standard, unter Berücksichtigung externer Festplatten.

USB-Sticks haben dieses Manko nicht. Ein USB-Stick basiert auf Flash-Speicher. Es hat keine beweglichen Teile und verbraucht viel weniger Strom. Es hat weniger Speicherkapazität und ist pro Bit Speicherkapazität teurer.

Es werden tragbare Festplatten und USB-Sticks verwendet

• als Backup;
• als zusätzliche Erweiterung des Stauraums;
• für den Datentransport (zwischen Computern oder beispielsweise vom Computer zu einem Mediaplayer);
• wenn Startdiskette um einen Computer mit einem Betriebssystem zu booten.

Alle diese Funktionen können kombiniert werden.

Anschlüsse (Stecker)

	USB 1.x und USB 2.x	USB 3.x	Besonderheiten
Ein Stöpsel Computerseite Netzteil
B-Stecker Drucker externe Festplatte RS232-Adapter
Mini-B-Stecker Scanner Maus[6] GPS-Empfänger e-Kennung
Micro-B-Stecker Powerbank Grafikkarte E-Reader
C-Stecker			sehen USB-C für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Anwendungen

Beispiele für Peripheriegeräte, die über USB angeschlossen werden können:

• Maus (feste Schnur)
• Tastatur (feste Schnur)
• Drucker (normalerweise USB-B)
• Scanner (normalerweise Mini-USB-B)
• extern Festplatte
• extern Audio-Interface
• Digitalkamera (verschiedene Stecker möglich)
• Webcam
• Netzwerk, entweder direkt oder per a Ethernet-Adapter verbinden;
• Lautsprecher
• Infrarot-Empfänger für z.B. eine Fernbedienung oder kabellose Maus oder Tastatur
• EIN Smartphone kann temporär angeschlossen werden und sich dann als externer Speicher ausgeben, um Daten auszutauschen, Micro-USB-B oder anderweitig

Kleingeräte mit USB-A-Stecker integriert:

• Speicherstick
• Modem mit Sender und Empfänger für mobiles Internet
• Bluetooth-Dongle
• Hardwareschlüssel
• externe Soundkarte
• Funkempfänger
• Fernsehempfänger oder Videorecorder
• DVB-T-Empfänger
• Empfänger für kabellose Maus oder Tastatur

Durch die ausschließliche Verwendung des 5V-Netzteils können verschiedene Kleingeräte verwendet werden

• LEDs (feste Schnur)
• Powerbanks (Mikro-USB-B)
• USB-Lüfter (festes Kabel)
• Laden von Mobiltelefon (verschiedene Stecker möglich)

Die beiden Datenleitungen werden dann nicht verwendet. Ein Computer ist nicht einmal notwendig: Dafür gibt es Netzstecker mit USB-A-Anschluss, die die Netzspannung oder die Spannung einer Autobatterie in 5 Volt umwandeln.

Ein USB-Adapter für eine serielle Schnittstelle

Adapter machen es möglich, dass alte Geräte ohne USB über ein Adapterkabel oder einen Adapter weiter verwendet werden können. Einige Beispiele für USB-Adapter:

• USB-Adapter für a PS/2-Schnittstelle, auch für (alte) Mäuse und Tastaturen
• USB-Adapter für a serielle Schnittstelle, auch für Modems und technische Geräte
• USB-Adapter für a paralleler Anschluss, auch für (alte) Drucker
• USB-Adapter für a Spielhafen, zum Anschluss eines analogen Joysticks
• USB-Adapter für a IDEoder SATA-Anschluss, um Festplatte verbinden
• USB-Adapter für a FireWire-Verbindung
• USB-Adapter zum Anschluss von Telefonen oder Spielekonsolen an einen normalen Computer
• USB-USB-Adapter, manchmal auch USB-Netzwerk genannt. Dadurch ist es möglich, zwei Computer miteinander zu verbinden. Einer der Computer verwendet ein Programm, das vorgibt, eine externe Festplatte zu sein. Der andere Computer kann dann die Dateien auf dem ersten Computer sehen (und auch lesen und schreiben). Bei Fernsehern mit USB-Anschluss kann ein solcher USB-USB-Adapter verwendet werden, um auf einem Computer gespeicherte Fotos und Filme anzuzeigen. Der Nachteil ist, dass ein spezielles Programm gestartet werden muss. Daher ist es oft vorzuziehen, eine externe Festplatte zu verwenden. Für die Wiedergabe von Fotos und Filmen auf einem Fernseher bietet ein HDMI-Anschluss eine sehr gute digitale Videoverbindung. Manche Fernseher haben Bluetooth, wodurch es noch einfacher wird, Fotos und Filme von einem Computer aus anzuzeigen.

Technik

Mit USB ist viel mehr möglich als mit einer parallelen oder seriellen Schnittstelle, bei weniger Kabeln. Möglich macht dies der USBProtokoll.

Eine USB-Verbindung besteht aus vier Drähten:

• 5 Volt (rot)
• Null (schwarz)
• Differenzdaten D- (weiß)
• Differenzdaten D (grün)

Die beiden Datenleitungen werden als verdrilltes Paar gewöhnt an Differential um Daten zu senden: mit einer '0' die Stromspannung am Pin für D- wird höher gemacht als die Spannung am Pin für D , und bei einer '1' wird die Spannung am Pin für D- niedriger gemacht als die Spannung am Pin für D . Vor dem niedrige Geschwindigkeit (1,5 Mbit/s) und volle Geschwindigkeit (12 Mbit/s) der Sender muss eine Spannung von mindestens 2,5 Volt zwischen den D- und D-Pins aufrechterhalten, während Hochgeschwindigkeit (480 Mbit/s) der Sender muss einen Strom von 17,8 . liefern mA.

Dieses Bus dient zur Übertragung von Datenpaketen, nicht nur für die eigentliche Datenübertragung, sondern auch für Steuerinformationen. Der Host ist für den Bus verantwortlich und übernimmt die Initiative für alle Datenübertragungen.

Verbindung zum Mainboard

EIN Hauptplatine hat normalerweise einen oder mehrere Header, die den Anschluss von zwei USB-Anschlüssen an die Frontplatte ermöglichen. Die Reihenfolge der Pins ist hier nicht genormt. Es gibt folgende Formate:

Das erste Layout bietet ein einfacheres Motherboard-Design. Bei der zweiten Anordnung ist es nicht möglich, den Stecker falsch anzuschließen. Die dritte Klassifizierung vereint beide Vorteile. Bei allen drei Layouts ist es jedoch erforderlich, dass der Stecker im Systemschrank das gleiche Layout verwendet wie der Header auf dem Motherboard. Daher entscheiden sich viele Hersteller von Computergehäusen für acht einpolige Stecker.

USB 3.0 erfordert einen größeren Header:

Externer Link

• (und) Pinbelegung des USB-Anschlusses

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