معرفي انواع درگاه USB و متخصصد هر كدام از آن ها

كابل و درگاه USB اين روزها همه‌جا ديده مي‌شوند، موبايل هوشمند، تبلت، پخش‌كننده موسيقي و ساعت هوشمند؛ اما هركدام به‌طور متفاوتي كار مي‌كنند و با هدف‌هاي متفاوتي طراحي شده‌اند. با‌اين‌حال، وجه اشتراك همه‌ي آن‌ها اين است كه USB هستند.

اما USB چيست و انواع USB چه تفاوتي با يكديگر دارند؟ در اين مقاله قصد داريم به اين پرسش پاسخ دهيم و به انواع درگاه‌هاي USB و متخصصد آن‌ها بپردازيم. با اخبار تخصصي، علمي، تكنولوژيكي، فناوري مرجع متخصصين ايران همراه باشيد.

در دهه ۱۹۹۰ ميلادي، سيستم‌هاي دسكتاپ در اداره‌‌ها مرسوم شده بود و همه‌جا پر از كابل‌كشي زياد و بعضاً نامرتبي بود كه در حال تبدل شدن به معضل بودند تا اينكه در سال ۱۹۹۶ ميلادي نخستين نمونه از استاندارد Universal Serial Bus كه به‌اختصار آن را USB مي‌نامند، شرايط را تغيير داد و برخي اتصالات كامپيوتر را با درگاه USB Type-A جايگزين كرد.

براي مثال، درگاه سريال (Serial Port) و درگاه موازي (Parallel Port) قبل از ظهور USB در اكثر درگاه‌ها شرايط اتصال بين دستگاه‌ها را فراهم مي‌كردند.

درحال‌حاضر، با گسترش استفاده از دستگاه‌هاي مختلف داراي درگاه USB كه به‌صورت روزانه متخصصد دارند، درگاه USB تبديل به رابط سيمي غالب در اكثر دستگاه‌ها شد.

به‌طور كلي اتصال USB را مي‌توان از انديشه متخصصين ظاهري و داخلي طبقه‌بندي كرد. در طرف ظاهري مي‌توان انواع اتصالات USB را قرار دارد كه اشكال گوناگوني دارند و فرم‌فكتور آن‌ها در دستگاه‌هاي مختلفي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين دسته از انواع USB را با نام‌هاي Type-A و Type-B و مرسوم‌ترين آن‌ها Type-C مي‌شناسيم.

از سوي ديگر، جنبه‌ي داخلي آن را مي‌توان همان استانداردهاي USB ناميد كه با كمك اعداد طبقه‌بندي مي‌شوند. استاندارد USB در طي چندين سال از ابتدا تاكنون مانند هر بخش ديگري از فناوري، دستخوش تكامل بوده و انواع مختلفي با متخصصدهاي متفاوت از آن طراحي شده است.

هركدام از انواع USB در چگونگي اتصال، برقراري ارتباط و تأمين انرژي و توان مصرفي براي دستگاه‌هاي مختلف اعم از موبايل و كامپيوتر رويكرد متمايزي دارد.

آخرين نسخه از استاندارد USB، نسخه دوم USB4 است كه مانند نسخه‌هاي قبلي شاهد تغييراتي بوده است كه مي‌تواند جهشي ديگر در سرعت انتقال داده، وضوح تصوير و توان را دربربگيرد.

انواع استانداردهاي USB همواره با شماره‌هايي مانند USB 2 و USB 3 شناخته مي‌شوند. اين شماره‌ها به ويژگي‌ها و تغييرات و اصلاحات اعمال‌شده در اين درگاه‌ها در گذر زمان اشاره دارند.

قبل‌ از ارائه‌ي اولين نسخه از USB چندين نسخه ديگر معرفي شدند و اولين نسخه كه به‌طور تجاري در اختيار مصرف‌كنندگان قرار گرفت، USB 1.0 نام داشت و امكان نقل‌وانتقال داده با سرعت ۱۲ مگابيت‌برثانيه را فراهم مي‌كرد.

استاندارد USB 1.1 نيز با كمي تغييرات و قابليت حالت Low-Speed دو سال بعد از آن معرفي شد كه سرعت نقل‌وانتقال محدودشده‌اي با ۱٫۵ مگابيت‌برثانيه داشت. نسخه پايه USB را مي‌توان با درگاهي به‌ رنگ سفيد تشخيص داد، هرچند اين نسخه تقريباً ۱۰ سالي است كه در بازار ديده نمي‌شود.

سپس، حدود دو سال پس از آن، در سال ۲۰۰۰ ميلادي، نسخه USB 2.0 در اختيار متخصصان قرار گرفت كه در آن حالت High-Speed ارائه شد. همچنين، قابليت سازگاري معكوس با درگاه‌هاي USB 1 نيز در آن تعبيه شد. اين نسخه از USB سرعت نقل‌وانتقال را به ۴۸۰ مگابيت‌برثانيه رساند.

مزاياي استاندارد USB 2.0 باعث شد كه اين استاندارد تبديل به نخستين استاندارد مناسب براي استفاده به شكل درايوهاي فلش USB و درايوهاي هارد اكسترنال USB، تبديل شود. شايد جالب باشد كه بدانيد فرم‌فكتور درگاه اتصال USB Type-C در دوران استاندارد USB 2.0 معرفي شد؛ اما تا زمان معرفي استاندارد USB 3.0 فراگير نشد.

درگاه‌هاي داراي استاندارد USB 2.0 اغلب با رنگ مشكي متمايز مي‌شدند تا به‌راحتي از رنگ سفيد نسخه‌ي قبلي قابل تشخيص باشند.

مدتي بعد در پاييز سال ۲۰۰۸ ميلادي شاهد معرفي USB 3.0 و در ادامه نيز شاهد معرفي USB 3.1 و 3.2 بوديم كه با عنوان «SuperSpeed USB» تبليغ مي‌شدند و به‌ ترتيب امكان انتقال اطلاعات با سرعت‌هاي ۵ و ۱۰ گيگابيت بر ثانيه را فراهم مي‌كردند.

اين نسل از استاندارد يو‌اس‌بي، نسل‌هاي مختلفي داشت كه ديگر ويژگي خاص آن‌ها فراهم‌كردن امكان شارژ سريع به‌حساب مي‌آيد. از سوي ديگر، با اينكه فرم‌فكتور يو‌اس‌بي Type-C به‌صورت متخصص با استاندارد يو‌اس‌بي 3.0 معرفي نشد؛ اما اولين نسخه از استاندارد مذكور كه با اين فرم‌فكتور بازار را قبضه كرد، USB Type-C بود.

علاوه‌براين، از زمان ورود درگاه USB Type-C به بازار با استاندارد USB 3.0، اين درگاه به‌عنوان اصلي‌ترين ورژن USB شناخته مي‌شود و طراحي بهتر آن به‌همراه سرعت خوبي كه دارد باعث شده است تقريباً استفاده از درگاه‌هاي Mini و Micro را كنار بزند.

همچنين، با معرفي استانداردهاي USB 3.2 و USB 4، درگاه USB Type-C توانسته است جايگزين مناسبي براي درگاه‌ها و اتصالات USB Type-A نيز باشد.

سرعت انتقال داده در نسخه 3.1 به ۱۰ گيگابيت‌برثانيه مي‌رسد و نسخه 3.2 مي‌تواند اين مقدار را با استفاده از قابليت دو-مسيره به دوبرابر برساند و به‌راحتي سقف ۲۰ گيگابيت‌برثانيه را پر كند. اين در حالي است كه اين سرعت بالا همچنان دربرابر رقيب USB يعني درگاه تاندربولت (Thunderbolt) كم به‌انديشه متخصصين مي‌رسد.

براي تشخيص درگاه‌هاي سازگار با استاندارد USB 3.0 و 3.1 و 3.2 مي‌توان به رنگ آبي و قرمز به‌كار‌رفته در آن‌ها توجه داشت. البته، اين رنگ‌ها بيشتر در نوع درگاه Type-A به‌كار مي‌رود و درگاه‌هاي Type-C اغلب از رنگبندي تبعيت نمي‌كنند.

اين نسخه از استاندارد يو‌اس‌بي در حالت دو-مسيره سرعت انتقال داده را به ۴ گيگابيت‌برثانيه مي‌رساند و همراهي بهبوديافته‌اي براي سيگنال‌هاي DisplayPort و PCI Express ارائه مي‌كند. علاوه‌براين، ويژگي‌هاي انتقال برق USB 3.X را بهبود مي‌بخشد.

نكته‌ي مهم درباره نسخه 4.0 يو‌اس‌بي اين است كه سرعت نقل و انتقال داده در آن با سرعت تاندربولت ۳ برابري مي‌كند. اين در حالي است كه نسل دوم اين استاندارد يعني USB 4.2 سرعت انتقال داده را به ۸۰ گيگابيت‌برثانيه مي‌رساند. افزون‌براين، افزايش پهناي باند و بهبود انتقال برق نيز در آن مورد توجه قرار مي‌گيرد.

در هر نسخه از USB، سرعت انتقال اطلاعات و ميزان نيروي انتقالي (جهت شارژ دستگاه‌ها و...) افزايش يافته است. همچنين در نسخه‌هاي مختلف USB شاهد تغييراتي در ظاهر اين درگاه‌ها نيز بوده‌ايم. باوجوداين، به‌كمك انواع مختلف آداپتورها، هاب‌ها و دانگل‌ها امكان تطبيق درگاه‌ها و كانكتورهاي متفاوت با يكديگر فراهم شده است.

منظور از انواع درگاه‌هاي يو‌اس‌بي جداي از نسخه استاندارد آن‌ها از انديشه متخصصين نرم‌افزاري، به طراحي و فرم‌فكتور آن‌ها اشاره دارد كه در ادامه به آن‌ها خواهيم پرداخت.

درگاه‌هاي USB داراي اشكال و ابعاد مختلفي هستند. اولين شكل درگاه‌هاي USB به‌ نام USB-A يا USB Standard-A شناخته مي‌شد كه امروزه نام USB Type-A بيشتر به‌ كار مي‌رود.

اين فرم‌فكتور مستطيل‌شكل آشنا را كه حداقل سه‌بار بايد آن را امتحان كنيم تا متصل شود، مدت زيادي است كه مورد استفاده قرار گرفته‌اند. درگاه‌هاي Type-A در طيف وسيعي از وسايل و ابزارها از جمله كامپيوترهاي شخصي و لپ‌ تاپ‌ ها استفاده مي‌شوند؛ احتمالاً ماوس و صفحه‌كليدي كه هم اكنون استفاده مي‌كنيد نيز از چنين درگاهي استفاده مي‌كنند.

بنابراين، مي‌توانيم USB Type-A را به‌عنوان فرم‌فكتور پيش‌فرض به‌حساب آوريم، زيرا تقريباً بين تمام انواع درگاه‌هاي USB، در بين نسل‌هاي مختلف شناخته‌شده‌تر است و بيشتر افراد با شنيدن نام USB شكل آن به‌ ذهنشان مي‌آيد.

با‌اين‌حال، بعد از فراگير شدن نسخه USB 3.1 روي USB Type-C، نوع A درگاه يو‌اس‌بي ديگر به‌عنوان نسخه اصلي شناخته نمي‌شود و رفته‌رفته متخصصد آن كمتر مي‌شود.

USB-B كه با نام‌هاي USB Standard-B يا USB Type-B نيز شناخته مي‌شود، داراي شكلي چهارگوشه با لبه‌هاي اريب در قسمت بالا است. اين نوع يو‌اس‌بي در نمونه‌هاي Mini و Micro نيز طراحي شد.

در حالي كه اغلب رايانه‌ها و كامپيوتر‌هاي شخصي به درگاه USB-A مجهز هستند، دستگاه‌هايي كه به آن‌ها وصل مي‌شوند نظير چاپگر‌ها و اسكنرها، معمولاً از درگاه USB-B استفاده مي‌كنند.

علاوه‌براين، اكثر موبايل‌هاي هوشمند و تبلت‌ها (به‌جز محصولات اپل) در گذشته از نوعي از درگاه USB-B كه به‌نام USB Micro-B يا Micro-USB شناخته مي‌شوند، استفاده مي‌كردند و برخي دستگاه‌ها نظير دوربين‌هاي GoPro نيز قبلاً درگاه‌هايي موسوم به USB Mini-B داشتند.

از بين ساير دستگاه‌هايي كه شايد امروزه همچنان از اتصال USB Type-B بهره‌مند باشند، مي‌توان به برخي مدل‌هاي درايوهاي حافظه اكسترنال اشاره داشت.

نمونه‌هاي ميني و مايكرو انواع USB Type-A و Type-B نيز با توجه به نوع طراحي براي دستگاه‌هاي كوچك‌تر طراحي شدند و از انديشه متخصصين مشخصات و ويژگي‌هاي براساس نسخه استاندارد USB مي‌توان آن‌ها را طبقه‌بندي كرد.

اتصال USb Type-C كوچك و باريك‌تر از فرم فكتورهاي قبلي است و ظاهري بيضي‌شكل دارد و يكي از نقاط قوت در طراحي آن امكان اتصال از هر طرفي است. بنابراين، نياز نيست حتماً آن را از يك طرف صحيح وارد درگاه كنيد و از هر طرف كه باشد اتصال برقرار خواهد شد.

مي‌توان گفت حرف C در نام اين درگاه تا حدي به شكل ظاهري آن اشاره دارد كه گوشه‌هاي گرد (شبيه به حرف C) دارد. يكي از برتري‌هاي USB-C نسبت به نمونه‌هاي قبلي، امكان اتصال درگاه به‌صورت رو به بالا و رو به پايين است.

يو‌اس‌بي Type-C با استانداردهاي ۲، ۳، ۳.۱ و ۳.۲ سازگاري دارد. اين اتصال با كابل‌هاي ۲۴ پين همراه مي‌شود و مي‌تواند ويدئو و داده را به‌راحتي با سرعت ۱۰ گيگابيت‌برثانيه ردوبدل كند و انتقال نيرو تا ۱۰۰ وات را به ثبت برساند؛ بنابراين، مي‌توان از اين اتصال براي انتقال داده و شارژ با توان بالا استفاده كرد. چنين نيرويي حتي براي شارژ يك لپ تاپ با مصرف بالا نيز كافي‌ است.

Thunderbolt نوعي فناوري جهت انتقال اطلاعات با سرعت بالا است. اين استاندارد نيز نسخه‌هاي مختلفي دارد و آخرين نسخه‌ي آن به‌عنوان Thunderbolt 4 شناخته مي‌شود كه در رويداد CES 2020 معرفي شد.

حداكثر سرعت انتقال اطلاعات در نسخه‌ي اوليه‌ي تاندربولت معادل ۱۰ گيگابيت‌بر‌ثانيه بود كه در نسخه‌هاي دوم و سوم اين سرعت‌ها به‌ترتيب به ۲۰ و ۴۰ گيگابيت‌بر‌ثانيه افزايش يافت. در حالي كه نسخه‌هاي اول و دوم فناوري تاندربولت از درگاه‌هاي Mini Display استفاده مي‌كردند، تاندربولت ۳ و ۴ از همان درگاه USB-C استفاده مي‌كنند.

براي درك تفاوت ميان USB و Thunderbolt، مي‌توان تاندربولت را همچون راننده‌اي حرفه‌اي قلمداد كرد كه خودش ماشين ندارد اما از ماشين شخص ديگري براي رانندگي با سرعت‌هاي بالا استفاده مي‌كند. پس هر زمان كه اين راننده‌ي حرفه‌اي پشت فرمان نباشد، امكان رانندگي با سرعت‌هاي بالا نيز وجود ندارد.

مي‌توان از كابل‌هاي تاندربولت ۳ و ۴ به‌عنوان كابل USB-C عادي استفاده كرد و بالعكس، اما براي دستيابي به سرعت ۴۰ گيگابيت‌برثانيه، دستگاه شما بايد به تراشه مخصوص تاندربولت ۳ يا ۴ مجهز باشد. پس اگر صرفاً يك درگاه USB-C عادي و يك كابل USB-C در اختيار داريد، نمي‌توانيد انتظار دستيابي به حداكثر سرعت را داشته باشيد.

درحالي كه، حداكثر سرعت انتقال اطلاعات در استاندارد USB 3.1 معادل ۱۰ گيگابيت‌برثانيه است، با استفاده از فناوري تاندربولت ۳ يا ۴، اين سرعت تا چهار برابر افزايش مي‌يابد.

اتصال USB-C درگاهي است كه امكان انتقال اطلاعات با سرعت ۱۰ تا ۴۰ گيگابيت‌بر‌ثانيه و انتقال نيرو با حداكثر توان ۱۰۰ وات را فراهم مي‌آورد و امروزه درحال تبديل‌شدن به معيار جهاني براي استفاده در تمامي دستگاه‌هاي ديجيتالي است.

از آنجا كه امكان اتصال كابل‌هاي USB-C به درگاه مربوطه به‌صورت رو به بالا و رو به پايين وجود دارد، اتصال آن آسان‌تر از نسل‌هاي قبلي USB است. علاوه‌براين، با وجود تفاوت ميان فناوري تاندربولت و USB-C كابل‌هاي اين دو اتصال با يكديگر سازگاري دارند، هرچند ممكن است نتوانند به حداكثر سرعتي كه بايد دست پيدا كنند.