Universal Serial Bus

Der Universal Serial Bus (USB) ist ist ein Bussystem zur Verbindung von Geräten zum Austausch von Daten. Er kommt vor allem dort zum Einsatz, wo zwischen einem Computer und Peripheriegeräten große Datenmengen übertragen werden müssen, z.B. Digitalcamera, Webcam, MP3-Player, externe Festplatte usw.

Auch andere Peripheriegeräte, wie Maus, Tastatur, Drucker, Scanner, werden zunehmend mit einem USB-Anschluss ausgeliefert. Die Anzahl der USB-Anschlüsse eines Computers kann mit (passiven oder aktiven) USB-Hubs vergrößert werden.

Überblick

Der USB kommt mit nur 4 Leitungen aus (2 für Strom, 2 für Daten), braucht damit nur kleine Stecker, und ermöglicht hohe Datenübertragungsraten. Er stellt damit eine gute Alternative dar zu den bisherig verwendeten Schnittstellen (parallell/Centronics und seriell/RS232).

USB ist ein serieller Bus. Das heißt, dass die Kommunikation seriell, also auf lediglich einer Daten-Leitung pro Richtung erfolgt. Das USB-Protokoll ähnelt dem SCSI-Protokoll.

Er ermöglicht es, bis zu 127 verschiedene Geräte am PC anzuschließen, wie Maus, Grafiktablett, Scanner, Drucker, Digitalkamera u.a.m. Er zeichnet sich dadurch aus, dass die Installation der Geräte verhältnismäßig einfach ist und die Datenkabel der Geräte im laufenden Betrieb ein- und ausgesteckt werden können.

Eine Weiterentwicklung (USB 2.0) ermöglicht die Erhöhung der Datenrate von 12 MBit/s (1.5 MByte/s) auf 480 MBit/s (60 MByte/s), was insbesondere für den Anschluss von digitalen Kameras bzw. Videokameras wichtig ist.

Aufgrund der Abwärtskompatibilität können weiterhin alte USB 1.1-Geräte betrieben werden. USB 2.0 steht nun in direkter Konkurrenz mit dem Firewire-Standard.

Das Logo USB 2.0 wird in zwei Versionen verwendet. Während "USB 2.0 Full-Speed" als neue Bezeichnung für den alten USB 1.1 Standard verwendet wird, um sie von "Low-Speed" für Tastaturen und Mäuse zu unterscheiden, wird die volle Geschwindigkeit von 480 MBit/s nur bei dem Logo "USB 2.0 Hi-Speed" garantiert.

Die verschiedenen Host-Controller

Die USB-Controller-Chips in den PCs halten sich an einen von drei etablierten Standards. Diese unterscheiden sich jeweils in ihrer Leistungsfähigkeit und der Implementierung von bestimmten Funktionalitäten (entweder erledigt sie der Chip von selbst, "in Hardware", oder der Treiber muss softwareseitig dafür sorgen). Für ein USB-Gerät sind die verwendeten Controller vollständig transparent, allerdings ist es für den Benutzer des PC mitunter wichtig, feststellen zu können, welche Art Chip der Rechner verwendet, um den korrekten Treiber auswählen zu können.

Universal Host Controller Interface (UHCI)

UHCI wurde im November 1995 von Intel spezifiziert. Die aktuelle Version des Dokuments trägt die Revisionsnummer 1.1, daher nennen sich auch alle gegenwärtigen USB-Geräte USB 1.1-kompatibel. UHCI-Chips bieten Unterstützung für USB-Geräte mit 1,5 oder 12 MBit/s Bandbreite. Sie werden hauptsächlich in Mainboards von Intel verbaut, man findet sie aber auch in Produkten anderer Hersteller, z.B. VIA Technologies.

Open Host Controller Interface (OHCI)

OHCI ist eine Spezifikation, die gemeinsam von Compaq, Microsoft und National Semiconductor entwickelt wurde. Version 1.0 des Standards wurde im Dezember 1995 veröffentlicht, die aktuelle Fassung trägt die Versionsnummer 1.0a und stammt von September 1999. Ein OHCI-Controller hat prinzipiell die gleichen Fähigkeiten wie seine UHCI-Pendants, erledigt aber mehr Aufgaben in Hardware und ist dadurch marginal schneller als ein UHCI-Controller (der Unterschied bewegt sich in Bereichen, die gerade noch messbar sind, daher kann man dies vernachlässigen). Bei den USB-Controllern auf Mainboards, die nicht von Intel oder VIA stammen handelt es sich mit großer Wahrscheinlichkeit um OHCI.

Enhanced Host Controller Interface (EHCI)

Der Enhanced Host Controller ist der Chip, der bei USB 2.0 verwendet wird. Er wickelt dabei nur die Übertragungen im Hi-Speed-Modus (480 MBit/s) ab. Wenn man USB 1.1-Geräte an einen Port mit EHCI-Chip steckt, reicht der EHCI-Controller den Datenverkehr an einen hinter ihm liegenden UHCI- oder OHCI-Chip weiter. Es handelt sich bei EHCI also um einen Zusatzchip zu einem normalen USB 1.1-Controller. Wenn kein EHCI-Treiber verfügbar ist, werden die USB 2.0-fähigen Geräte ebenfalls an den Partner-Controller durchgereicht und arbeiten dann mit langsamerer Geschwindigkeit.

Weblinks:

• usb.org - USB Konsortium