Увеличение числа устройств, подключаемых к персональному компьютеру, и, соответственно, развитие внешних интерфейсов привело к довольно неприятной ситуации: с одной стороны, компьютер должен иметь множество различных разъемов, а с другой - большая часть из них не используется. Такая ситуация определяется историческим развитием интерфейсов ПК - каждый интерфейс имел свой специализированный разъем. Например, к последовательному порту можно подключить мышь или модем, к параллельному - принтер или сканер, для клавиатуры стало необходимо иметь два порта - старый клавиатурный и PS/2 и так далее. Более того, к одному порту можно подключить только одно устройство. Кроме этой проблемы, многочисленность разнообразных подключений добавляет и другие неудобства:

  • практически для каждого из устройств необходимо выделение аппаратного прерывания (IRQ);
  • большей части устройств необходим внешний блок питания;
  • каждое устройство имеет свой, придуманный разработчиком, протокол обмена, многократно увеличивая необходимое количество драйверов как в памяти, так и в инсталляции операционной системы;
  • конфигурирование большого числа устройств, многие из которых не поддерживают спецификацию Plug and Play (сокращенно PnP), - практически невыполнимая работа для обычного пользователя;
  • огромное число разнокалиберных шлейфов, тянущихся от компьютера, превращает его перестановку в большую проблему.

Естественно, что производители компьютерного "железа" задумались о создании единого и универсального интерфейса. В начале 1996 года была опубликована версия 1.0 нового интерфейса, названного USB (Universal Serial Bus, универсальная последовательная шина), а осенью 1998 - спецификация 1.1, исправляющая проблемы, обнаруженные в первой редакции. Весной 2000 года была опубликована версия 2.0, в которой предусматривалось 40-кратное повышение пропускной способности шины.

Стандарт Универсальной Последовательной Шины ( USB ) - является промышленным стандартом расширения архитектуры PC, ориентированным на интеграцию с телефонией и устройствами бытовой электроники. В создании спецификации принимали участие представители крупнейших корпораций - производителей вычислительной техники и программного обеспечения к ней, таких как NEC, Microsoft, Intel, Compaq, Hewlett-Packard , Lucent.

Данная спецификация получила широкое распространение благодаря следующим преимуществам:

  • USB устройство может быть подсоединено к компьютеру в любой момент времени, даже когда включен;
  • когда компьютер обнаруживает подключенное USB устройство, он автоматически опрашивает его, чтобы узнать его возможности и требования;
  • производит загрузку драйвера, а при отключении устройства драйвер автоматически выгружается;
  • USB устройство не использует джемперов, DIP переключателей, никогда не вызывает конфликтов прерываний, DMA, памяти;
  • расширяющие USB хабы позволяют подключать к одной шине большое количество устройств (до 127 устройств);
  • низкая стоимость USB устройств.

Первая версия спецификации USB 1.0 (1996г) поддерживает два режима скорости передачи данных между устройством и компьютером:

  • Low Speed ( 1.5 Mbits/sec) , для таких устройств как мыши, клавиатуры и джойстики;
  • Full Speed (12 Mbits/ sec) , для модемов и сканеров.

Вторая версия спецификации USB 2.0 (2000г) позволяет использовать еще один режим High Speed ( 480 Mbit/sec ) для таких устройств, как жесткие диски, CDROM, цифровые камеры. Также спецификация USB 2.0 полностью поддерживает устройства, разработанные для первой версии. Контроллеры и хабы автоматически определяют версию спецификации, поддерживаемую устройством. В настоящее время широко используются устройства, выполненные в соответствии со спецификацией USB 2.0.

Таблица категорий USB устройств по требуемой производительности.

Категория

Приложения

Свойства

Низкоскоростные

1,5 Мбит/с

Диалоговые устройства:
- клавиатура
- мышь
- световое перо
- игровые приставки

низкая стоимость,
простота использования,
"горячее" подключение/
отключение,
подключение нескольких
устройств к одному порту

Полноскоростные

12 Мбит/с

Голосовой, аудио- и сжатый
видеопоток:
- телефонная станция
- широкополосная сеть
- устройство записи
- микрофон

все свойства низкоскоростной
категории,
гарантированная полоса
пропускания,
гарантированная величина
запаздывания

Высокоскоростные

до 480 Мбит/с

Видео- и дисковые накопители:
видеокамеры
- USB-диски
- устройства резервного
копирования

все свойства полноскоростной
категории,
высокая полоса пропускания

Ведётся внедрение в производство устройств со спецификацией USB 3.0.