O que é um USB? | phoenixNAP Glossário de TI

Um USB (Universal Serial Bus) é uma interface padrão para conectar periféricos a computadores e outros dispositivos. Ele permite a transferência de dados e o fornecimento de energia entre dispositivos como teclados, mouses, impressoras, armazenamento externo e smartphones.

O que é um USB (barramento serial universal)?

Um USB (Universal Serial Bus) é uma tecnologia padronizada para conectar, comunicar e fornecer energia entre computadores e dispositivos eletrônicos. Possibilita a transferência de dados e energia elétrica através de um único cabo, suportando diversos dispositivos como teclados, mouses, impressoras, dispositivos externos Discos rígidos, câmeras e smartphones.

A tecnologia USB foi desenvolvida para simplificar e melhorar a conexão entre periféricos e computadores, substituindo uma variedade de interfaces anteriores. Com o tempo, o USB evoluiu para incluir várias versões, cada uma fornecendo maiores taxas de transferência de dados, melhor fornecimento de energia e conectores mais compactos e reversíveis, como o USB-C. Essa evolução manteve a compatibilidade com versões anteriores, garantindo que os dispositivos USB mais recentes ainda possam interagir com sistemas mais antigos.

A onipresença e a facilidade de uso do USB tornaram-no um padrão essencial na eletrônica moderna, facilitando a comunicação e o fornecimento de energia contínuos em uma ampla variedade de dispositivos e plataformas.

Por que os USBs são importantes?

Os USBs são importantes devido à sua versatilidade, padronização e capacidade de facilitar a conectividade e o fornecimento de energia entre uma ampla variedade de dispositivos. Eles simplificam o processo de conexão de periféricos a computadores e outros eletrônicos, eliminando a necessidade de vários tipos de cabos e conectores. Essa padronização garante compatibilidade entre vários dispositivos e sistemas operacionais, facilitando a troca de hardware pelos usuários sem se preocupar com problemas de compatibilidade.

Além disso, os USBs suportam transferência de dados em alta velocidade, permitindo compartilhamento rápido e eficiente de arquivos, instalação de software e uso de periféricos. A sua capacidade de fornecer energia significa que dispositivos como smartphones, tablets e unidades externas podem ser carregados ou alimentados através de uma única ligação, reduzindo a necessidade de adaptadores de energia separados.

O desenvolvimento contínuo da tecnologia USB, incluindo a introdução do USB-C, aumentou ainda mais a sua importância, fornecendo taxas de transferência de dados mais rápidas, maior fornecimento de energia e conectores mais compactos e reversíveis. Essa melhoria contínua solidificou os USBs como um componente crucial na computação e nos dispositivos eletrônicos modernos.

Como funciona um USB?

USB funciona como um protocolo padronizado para comunicação e fornecimento de energia entre dispositivos. Veja como funciona:

Conexão. Quando você conecta fisicamente um dispositivo USB a um computador usando um cabo USB, o dispositivo é conectado a um Porta USB. A porta USB fornece energia ao dispositivo conectado, permitindo que ele seja ligado e funcione.
Enumeração. O computador host detecta o dispositivo USB recém-conectado. O dispositivo USB fornece informações de identificação exclusivas ao host, incluindo tipo de dispositivo, fabricante e funções suportadas.
Configuração. O computador host carrega os drivers apropriados para o dispositivo USB. Se o driver ainda não estiver disponível, o sistema operacional poderá solicitar que o usuário o instale. O host inicializa o dispositivo com base nas informações fornecidas durante a enumeração, configurando-o para comunicação.
transferência de dados. O sistema USB estabelece canais de comunicação chamados “endpoints” para transferência de dados. Os terminais podem ser usados para diferentes tipos de dados, como comandos de controle, dados em massa, dados de interrupção e dados isócronos. Os dados são transferidos em pequenos pacotes. O host e o dispositivo usam um protocolo para gerenciar o tempo e o fluxo desses pacotes, garantindo confiabilidade transmissão de dados.
Controle e comunicação. O host pode enviar comandos de controle ao dispositivo para solicitar informações, alterar configurações ou executar outras tarefas de gerenciamento. Grandes quantidades de dados, como transferências de arquivos de e para um dispositivo de armazenamento, são tratadas usando transferências em massa, que maximizam o rendimento. Dados sensíveis ao tempo, como as teclas digitadas em um teclado, são gerenciados usando interromper transferências, garantindo pronta entrega. Fluxos contínuos de dados, como áudio ou vídeo, usam transferências isócronas para manter um fluxo constante de dados com atraso mínimo.
Desconexão. Antes de desconectar fisicamente um dispositivo USB, os usuários são frequentemente aconselhados a removê-lo com segurança através do sistema operacional para garantir que quaisquer transferências de dados em andamento sejam concluídas e para evitar Corrupção de dados. Depois de desconectado, o dispositivo para de receber energia da porta USB e desliga.

Recursos USB

USB é uma interface amplamente adotada que conecta e facilita a comunicação entre computadores e dispositivos periféricos. Seus recursos incluem:

Estandardização. USB fornece uma interface padronizada, garantindo compatibilidade entre vários dispositivos e sistemas operacionais. A padronização simplifica o processo de conexão de periféricos, reduzindo a necessidade de múltiplos tipos de cabos e conectores.
Plug and play. Os dispositivos USB são projetados para serem plug-and-play, o que significa que podem ser conectados ou desconectados sem reiniciar o computador. O sistema operacional detecta e configura automaticamente o dispositivo, facilitando seu uso.
Transferência de dados em alta velocidade. USB suporta taxas de transferência de dados em alta velocidade. Com a introdução do USB 3.0 e do USB 3.1, as velocidades de transferência aumentaram significativamente, permitindo compartilhamento de arquivos e comunicação periférica mais rápidos. USB 3.2 e USB4 melhoram ainda mais essas velocidades.
Entrega de energia. As portas USB fornecem energia aos dispositivos conectados, permitindo que eles operem e carreguem sem a necessidade de adaptadores de energia separados. A especificação USB Power Delivery (PD) permite níveis de energia mais elevados, suportando dispositivos como laptops e monitores.
Versatilidade. O USB pode conectar uma ampla variedade de dispositivos, incluindo teclados, mouses, impressoras, armazenamento externo, câmeras e smartphones. Essa versatilidade tornou o USB a interface padrão para muitos tipos de periféricos.
Compatibilidade com versões anteriores. As versões USB são projetadas para serem compatíveis com versões anteriores, permitindo que dispositivos USB mais recentes funcionem com portas USB mais antigas e vice-versa, garantindo que os usuários possam continuar a usar seus dispositivos existentes mesmo com a introdução de novos padrões USB.
Conectores compactos e reversíveis. USB-C, o tipo de conector USB mais recente, é compacto, reversível e capaz de suportar vários protocolos, incluindo USB, HDMI e DisplayPort. Seu design elimina a frustração da orientação incorreta ao conectar.
Eficiência de dados e energia. A tecnologia USB foi projetada para gerenciar a energia com eficiência, reduzindo o consumo de energia quando os dispositivos estão ociosos. Isto é particularmente importante para dispositivos operados por bateria.
Suporte a vários dispositivos. Os hubs USB permitem que vários dispositivos sejam conectados a uma única porta USB, ampliando o número de periféricos que podem ser usados simultaneamente.
Robustez e confiabilidade. As conexões USB são robustas e confiáveis, com recursos como detecção e correção de erros garantindo a integridade das transferências de dados. Essa confiabilidade torna o USB uma escolha confiável para uso pessoal e profissional.

Tipos USB

Os tipos USB referem-se às diferentes versões e conectores da tecnologia USB, cada um oferecendo taxas de transferência de dados, capacidades de fornecimento de energia e características físicas variadas. Ao longo dos anos, a tecnologia USB evoluiu para atender às crescentes demandas por velocidade e funcionalidade.

Versões USB

USB 1.0 e 1.1. USB 1.0, lançado em 1996, foi a primeira versão com taxa máxima de transferência de dados de 1.5 Mbps para dispositivos de baixa velocidade e 12 Mbps para dispositivos de velocidade total. O USB 1.1, lançado em 1998, melhorou o original, corrigindo bugs e melhorando a compatibilidade, mas manteve as mesmas taxas de transferência de dados.
USB 2.0. Lançado em 2000, o USB 2.0 aumentou significativamente a velocidade de transferência de dados para 480 Mbps (alta velocidade). Esta versão foi amplamente adotada e introduziu recursos como compatibilidade retroativa com dispositivos USB 1.x e suporte para uma gama mais ampla de periféricos, incluindo discos rígidos externos e webcams de alta resolução.
USB 3.0. Introduzido em 2008, o USB 3.0, também conhecido como SuperSpeed USB, ofereceu um grande salto nas taxas de transferência de dados, chegando a até 5 Gbps. Também melhorou o fornecimento de energia, permitindo um carregamento mais rápido do dispositivo e melhor suporte para periféricos que consomem muita energia. O USB 3.0 introduziu um novo conector com pinos adicionais, mantendo a compatibilidade retroativa com portas USB 2.0.
USB 3.1. Lançado em 2013, o USB 3.1 melhorou ainda mais as velocidades de transferência de dados para 10 Gbps (SuperSpeed+). Esta versão veio em duas variantes: USB 3.1 Gen 1 (igual ao USB 3.0) e USB 3.1 Gen 2 (com maior velocidade de 10 Gbps). Também melhorou o fornecimento de energia e a eficiência.
USB 3.2. Introduzido em 2017, o USB 3.2 forneceu múltiplas vias de transferência de dados, permitindo velocidades de até 20 Gbps usando conectores USB-C. Esta versão manteve compatibilidade com versões anteriores de USB e focou em melhor desempenho e versatilidade.
USB4. Lançado em 2019, o USB4 teve como objetivo unificar os padrões USB e Thunderbolt, oferecendo velocidades de transferência de dados de até 40 Gbps. Ele usa o conector USB-C e oferece suporte a vários protocolos de dados e exibição, melhorando a eficiência e versatilidade das conexões USB. USB4 é compatível com versões anteriores de USB 3.xe USB 2.0.

Conectores USB

USB tipo A. O conector USB original e mais reconhecível, Tipo A, é retangular e normalmente encontrado em computadores, laptops e hubs USB padrão. Suporta todas as versões USB até USB 3.2.
USB tipo B. Comumente usados para dispositivos periféricos como impressoras e discos rígidos externos, os conectores Tipo B têm formato quadrado com um chanfro nos dois cantos superiores. Eles também têm variantes mini e micro para dispositivos menores.
USB Mini e Micro. Esses conectores menores, como Mini-USB e Micro-USB, foram projetados para dispositivos móveis como smartphones, câmeras e unidades portáteis. Eles suportam várias versões de USB e estão sendo gradualmente substituídos por USB-C.
USB tipo C. Um conector moderno e versátil, o USB-C é pequeno, reversível e suporta taxas de transferência de dados e fornecimento de energia mais elevados. Ele é usado para uma ampla variedade de dispositivos, incluindo laptops, smartphones, tablets e monitores externos. USB-C foi projetado para suportar USB 3.x, USB4 e Thunderbolt 3.

Vantagens e desvantagens do USB

Ao avaliar o impacto da tecnologia USB, é essencial considerar tanto as suas vantagens como as suas desvantagens. Compreender esses prós e contras ajuda a tomar decisões informadas sobre a utilização de USB em vários aplicativos.

Diferenciais

Aqui estão as vantagens de usar USBs:

Fácil de usar. Os dispositivos USB são normalmente plug-and-play, o que significa que podem ser conectados e usados sem a necessidade de procedimentos complexos de configuração ou instalação. Essa simplicidade torna o USB uma opção fácil de usar para conectar periféricos a computadores e outros dispositivos.
Versatilidade. USB oferece suporte a uma ampla variedade de dispositivos, incluindo teclados, mouses, impressoras, discos rígidos externos, câmeras e smartphones. A ampla compatibilidade garante que os usuários possam conectar vários tipos de periféricos usando a mesma interface.
Altas taxas de transferência de dados. A cada nova versão, a tecnologia USB aumenta significativamente as velocidades de transferência de dados. Por exemplo, USB 3.0 oferece velocidades de até 5 Gbps, USB 3.1 até 10 Gbps e USB4 até 40 Gbps, facilitando transferências rápidas de arquivos e desempenho eficiente.
Entrega de energia. As portas USB não apenas transferem dados, mas também fornecem energia diretamente para dispositivos conectados, como smartphones, tablets e outros dispositivos portáteis, reduzindo a necessidade de carregadores separados.
Compatibilidade com versões anteriores. As versões USB mais recentes são projetadas para serem compatíveis com versões anteriores. Isso significa que uma porta USB 3.0 ainda pode acomodar dispositivos USB 2.0, garantindo que periféricos mais antigos possam continuar a ser usados com sistemas mais novos.
Padrão universal. Sendo um padrão industrial amplamente adotado, o USB garante compatibilidade entre vários dispositivos e sistemas operacionais. Essa padronização universal reduz a complexidade e a inconveniência associadas a vários conectores e cabos proprietários.
Conectores compactos e reversíveis. A introdução do USB-C melhorou ainda mais a experiência do usuário com seu design de conector compacto e reversível. Os conectores USB-C podem ser conectados de qualquer maneira, eliminando a frustração da orientação incorreta e aumentando a conveniência.
Económicamente viáveis. A tecnologia USB é econômica tanto para fabricantes quanto para consumidores. A adoção generalizada e a produção em massa de componentes USB reduziram os custos, tornando os dispositivos e acessórios USB acessíveis e acessíveis.
Troca a quente. Os dispositivos USB podem ser conectados e desconectados sem a necessidade de desligar o computador ou dispositivo. Este recurso hot-swap permite maior flexflexibilidade e conveniência ao adicionar ou remover periféricos.
Recursos de segurança aprimorados. USBs modernos incluem recursos de segurança para proteger integridade de dados e impedir o acesso não autorizado. Isto é particularmente importante para transferências de dados sensíveis e comunicações seguras.

Desvantagens

Embora a tecnologia USB ofereça muitas vantagens, ela também apresenta algumas desvantagens que os usuários devem conhecer:

Problemas de compatibilidade. Nem todos os dispositivos e versões USB são totalmente compatíveis entre si. Versões USB mais antigas (como USB 1.0 e 2.0) podem não ter um desempenho ideal quando conectadas a dispositivos mais recentes projetados para USB 3.0 ou USB-C, levando a velocidades e funcionalidades reduzidas de transferência de dados.
Comprimento limitado do cabo. Os cabos USB têm um comprimento efetivo limitado, normalmente de até 5 metros para USB 2.0 e menor para USB 3.0 e USB-C. Além desses comprimentos, ocorre degradação do sinal, afetando o desempenho e a conectividade.
Limitações de energia. Embora o USB possa fornecer energia aos dispositivos conectados, a quantidade é limitada. As portas USB 2.0 fornecem até 500mA, enquanto as portas USB 3.0 podem fornecer até 900mA. Para dispositivos que exigem mais energia, como discos rígidos externos ou para carregar determinados laptops, isso pode ser insuficiente.
Compartilhamento de largura de banda. Quando vários dispositivos estão conectados a um único hub USB, eles compartilham o espaço disponível largura de banda. Isso pode levar à redução do desempenho, especialmente ao usar dispositivos de alta largura de banda simultaneamente, como unidades externas e webcams.
Durabilidade da porta. Conectar e desconectar com frequência pode desgastar as portas e conectores USB com o tempo, causando conexões soltas ou falhas completas. Isto é particularmente problemático para dispositivos que dependem fortemente de conexões USB.
Riscos de segurança. Drives e dispositivos USB podem ser um vetor para ma lware e vírus. Inserir um dispositivo USB infectado em um computador pode comprometer a segurança do sistema, levando a violação de dados ou outros problemas de segurança.
Falta de padronização nas implementações. Diferentes fabricantes podem implementar padrões USB de maneira diferente, levando a variações no desempenho e na compatibilidade. Essa inconsistência pode causar frustração e exigir solução de problemas adicionais.