news

USB centrmezgls


Izlikšanas laiks: 01.09.2021

USB centrmezgls ir ierīce, kas paplašina vienu universālās seriālās kopnes (USB) portu vairākos, lai būtu pieejams vairāk portu ierīču pievienošanai resursdatora sistēmai, līdzīgi kā strāvas sloksnei.Visas ierīces, kas pievienotas, izmantojot USB centrmezglu, koplieto šim centrmezglam pieejamo joslas platumu.

USB centrmezgli bieži ir iebūvēti aprīkojumā, piemēram, datoru korpusos, tastatūrās, monitoros vai printeros.Ja šādai ierīcei ir daudz USB portu, tie visi parasti rodas no viena vai diviem iekšējiem USB centrmezgliem, nevis katram portam ar neatkarīgu USB shēmu.

Fiziski atsevišķiem USB centrmezgliem ir ļoti dažādi formas faktori: no ārējām kastēm (kas izskatās līdzīgi Ethernet vai tīkla centrmezglam), līdz maziem dizainiem, kurus var tieši pievienot USB portam (skatiet attēlu "kompaktais dizains").“Īsā kabeļa” centrmezglos parasti tiek izmantots iebūvēts 6 collu (15 cm) kabelis, lai nedaudz attālinātu nelielu centrmezglu no fiziskas portu pārslodzes un palielinātu pieejamo portu skaitu.

Gandrīz visi mūsdienu klēpjdatori/piezīmjdatori ir aprīkoti ar USB pieslēgvietām, bet ārējais USB centrmezgls var apvienot vairākas ikdienas ierīces (piemēram, peli, tastatūru vai printeri) vienā centrmezglā, lai nodrošinātu visu ierīču vienreizēju pievienošanu un izņemšanu.

Daži USB centrmezgli var atbalstīt barošanas padevi (PD), lai uzlādētu klēpjdatora akumulatoru, ja tie darbojas ar pašenerģiju un ir sertificēti, taču tos var saukt par vienkāršu dokstaciju, jo akumulatora uzlādēšanai ir nepieciešams tikai viens savienojums. un pievienojiet perifērijas ierīces.

number (9)

Fiziskais izkārtojums

USB tīkls tiek veidots no USB centrmezgliem, kas ir pievienoti lejup pa straumi USB portiem, kuri paši var rasties no USB centrmezgliem.USB centrmezgli var paplašināt USB tīklu līdz 127 portiem.USB specifikācija nosaka, ka ar kopni darbināmi (pasīvie) centrmezgli nav virknē savienoti ar citiem kopnes barošanas centrmezgliem.

Atkarībā no pārdevēja un dizaina USB porti bieži atrodas cieši izvietoti.Līdz ar to ierīces pievienošana vienam portam var fiziski bloķēt blakus esošo portu, jo īpaši, ja spraudnis nav daļa no kabeļa, bet ir daļa no ierīces, piemēram, USB zibatmiņas diska.Horizontālu horizontālo kontaktligzdu masīvu var būt viegli izgatavot, taču var būt izmantojami tikai divi no četriem portiem (atkarībā no spraudņa platuma).

Portu masīviem, kuros porta orientācija ir perpendikulāra masīva orientācijai, parasti ir mazāk bloķēšanas problēmu.Ārējie "Octopus" vai "Squid" centrmezgli (ar katru ligzdu ļoti īsa kabeļa galā, bieži vien aptuveni 2 collas (5 cm) garumā) vai "zvaigznes" centrmezgli (ar katru portu pavērsta citā virzienā, kā parādīts attēlā ) pilnībā izvairieties no šīs problēmas.

number (7)

Garuma ierobežojumi

USB kabeļi ir ierobežoti līdz 3 metriem (10 pēdām) maza ātruma USB 1.1 ierīcēm.Centrmezglu var izmantot kā aktīvu USB atkārtotāju, lai vienlaikus pagarinātu kabeļa garumu līdz 5 metriem (16 pēdām).Aktīvie kabeļi (specializēti savienotājos iegulti viena porta centrmezgli) veic to pašu funkciju, taču, tā kā tie ir strikti baroti ar kopni, dažiem segmentiem, iespējams, būs nepieciešami USB centrmezgli ar ārēju barošanu.

number (3)

Jauda

Aar autobusu darbināms mezgls (pasīvs centrmezgls)ir centrmezgls, kas visu savu jaudu izmanto resursdatora USB interfeisā.Tam nav nepieciešams atsevišķs strāvas pieslēgums.Tomēr daudzām ierīcēm ir nepieciešams vairāk enerģijas, nekā šī metode var nodrošināt, un nedarbosies šāda veida centrmezglos.Var būt vēlams izmantot ar kopni darbināmu centrmezglu ar pašbarojamiem ārējiem cietajiem diskiem, jo ​​cietais disks var neizgriezties, kad dators izslēdzas vai pāriet miega režīmā, kamēr tiek izmantots pašbarojošs centrmezgls, jo cietā diska kontrolleris. USB portos turpinātu redzēt strāvas avotu.

USB elektriskā strāva tiek piešķirta vienībās no 100 mA līdz maksimālajam kopējam apjomam 500 mA vienam portam.Tāpēc saderīgam ar autobusu darbināmam centrmezglam var būt ne vairāk kā četri pakārtotie porti, un tas nevar piedāvāt pakārtotajām ierīcēm kopumā vairāk par četrām 100 mA strāvas vienībām (jo centrmezglam ir nepieciešama viena vienība sev).Ja ierīcei ir nepieciešams vairāk strāvas vienību, nekā spēj nodrošināt ports, kuram tā ir pievienota, operētājsistēma parasti ziņo par to lietotājam.
Turpretim apašapkalpošanās centrmezgls (aktīvs centrmezgls)ņem strāvu no ārējā barošanas avota un tādējādi var nodrošināt pilnu jaudu (līdz 500 mA) katram portam.Daudzi centrmezgli var darboties kā ar autobusu darbināmi centrmezgli, vai kā pašizgāzēji.
Tomēr tirgū ir daudz neatbilstošu centrmezglu, kas resursdatoram paziņo par sevi kā pašizpausti, neskatoties uz to, ka tie patiešām darbojas ar autobusu.Tāpat ir daudz neatbilstošu ierīču, kas izmanto vairāk nekā 100 mA, nepaziņojot par šo faktu.Šie centrmezgli un ierīces nodrošina lielāku elastību enerģijas izmantošanā (jo īpaši daudzas ierīces izmanto daudz mazāk par 100 mA, un daudzi USB porti var nodrošināt vairāk nekā 500 mA pirms pārslodzes atslēgšanas), taču tie, visticamāk, jaudas problēmas ir grūtāk diagnosticēt.

Daži pašbarojošie centrmezgli nepiegādā pietiekami daudz jaudas, lai darbinātu 500 mA slodzi katrā portā.Piemēram, daudziem septiņu pieslēgvietu centrmezgliem ir 1 A barošanas avots, lai gan patiesībā septiņi porti var uzņemt ne vairāk kā 7 x 0,5 = 3,5 A, kā arī paša centrmezgla jaudu.Dizaineri pieņem, ka lietotājs, visticamāk, pievienos daudzas mazjaudas ierīces un tikai vienu vai divas, kurām būs nepieciešami pilni 500 mA.No otras puses, dažu pašdarbināmu centrmezglu iepakojumā ir skaidri norādīts, cik portu vienlaikus var vadīt 500 mA pilnu slodzi.Piemēram, septiņu portu centrmezgla iepakojums var apgalvot, ka atbalsta ne vairāk kā četras pilnas slodzes ierīces.
Dinamiski darbināmi centrmezgliir centrmezgli, kas var darboties kā ar autobusu darbināmi centrmezgli, kā arī kā pašbarojami centrmezgli.Tās var automātiski pārslēgties starp režīmiem atkarībā no tā, vai ir pieejams atsevišķs barošanas avots.Lai gan pārslēgšanai no kopnes darbināmas darbības uz pašbarošanas darbību nav obligāti nepieciešamas tūlītējas atkārtotas sarunas ar resursdatoru, pārejot no pašbarošanas uz darbību, kas darbināma ar kopni, var tikt atiestatīti USB savienojumi, ja pievienotās ierīces iepriekš pieprasīja vairāk enerģijas, nekā bija pieejams kopnē. barošanas režīms.

number (2)

Ātrums

Lai ātrgaitas (USB 2.0) ierīces varētu darboties ātrākajā režīmā, visiem centrmezgliem starp ierīcēm un datoru jābūt ātrdarbīgiem.Ātrgaitas ierīcēm ir jāatgriežas pilna ātruma režīmā (USB 1.1), kad tās tiek pievienotas pilna ātruma centrmezglam (vai pievienotas vecākam pilna ātruma datora portam).Lai gan ātrgaitas centrmezgli var sazināties ar visu ierīces ātrumu, zema un pilna ātruma trafika tiek apvienota un atdalīta no ātrgaitas trafika, izmantojot darījumu tulkotāju.Katrs transakciju tulkotājs atdala zemāka ātruma trafiku savā pūlā, būtībā izveidojot virtuālu pilna ātruma kopni.Dažiem dizainparaugiem tiek izmantots viena darījuma tulkotājs (STT), savukārt citiem dizainparaugiem ir vairāki tulkotāji (MTT).Vairāku tulkotāju izmantošana ir ievērojama priekšrocība, ja tiek pievienotas vairākas lielas joslas platuma pilna ātruma ierīces.

Svarīgs apsvērums ir tas, ka parastajā valodā (un bieži vien produktu mārketingā) USB 2.0 tiek izmantots kā ātrgaitas sinonīms.Tomēr, tā kā USB 2.0 specifikācijā, kas ieviesa ātrdarbīgu, ir iekļauta USB 1.1 specifikācija tā, ka USB 2.0 ierīcei nav nepieciešams darboties lielā ātrumā, jebkura saderīga pilna ātruma vai zema ātruma ierīce joprojām var tikt marķēta kā USB 2.0 ierīce.Tādējādi ne visi USB 2.0 centrmezgli darbojas lielā ātrumā.

USB 3.0ir trešā lielākā universālās seriālās kopnes (USB) standarta versija datoru un elektronisko ierīču saskarnei.Papildus citiem uzlabojumiem USB 3.0 pievieno jaunu pārsūtīšanas ātrumu, ko dēvē par SuperSpeedUSB (SS), kas var pārsūtīt datus ar ātrumu līdz 5 Gbit/s (625 MB/s), kas ir aptuveni 10 reizes ātrāk nekā USB 2.0 standarts.Ražotājiem ieteicams atšķirt USB 3.0 savienotājus no saviem USB 2.0 līdziniekiem, standarta A ligzdām un spraudņiem izmantojot zilu (Pantone 300C)[4] un ar iniciāļiem SS.

USB 3.1, izlaists 2013. gada jūlijā, ir standarta pēctecis, kas aizstāj USB 3.0 standartu.USB 3.1 saglabā esošo SuperSpeed ​​pārsūtīšanas ātrumu, piešķirot tam jauno apzīmējumu USB 3.1 Gen 1, vienlaikus definējot jaunu SuperSpeed+ pārsūtīšanas režīmu, ko sauc par USB 3.1 Gen 2, kas var pārsūtīt datus līdz 10 Gbit/s, izmantojot esošo USB tipa. A un USB-C savienotāji (1250 MB/s, divreiz ātrāk nekā USB 3.0).
USB 3.2, kas tika izlaists 2017. gada septembrī, aizstāj USB 3.1 standartu.Tas saglabā esošos USB 3.1 SuperSpeed ​​un SuperSpeed+ datu režīmus un ievieš divus jaunus SuperSpeed+ pārsūtīšanas režīmus, izmantojot USB-C savienotāju, izmantojot divu joslu darbību ar datu pārraides ātrumu 10 un 20 Gbit/s (1250 un 2500 MB/s).

number (1)

Protokols

Katram centrmezglam ir tieši viens augšējais ports un vairāki pakārtotie porti.Augšējais ports savieno centrmezglu (tieši vai caur citiem centrmezgliem) ar resursdatoru.Pakārtotajiem portiem var pievienot citus centrmezglus vai ierīces.Normālas pārraides laikā centrmezgli būtībā ir caurspīdīgi: dati, kas saņemti no tā augšpus porta, tiek pārraidīti uz visām ierīcēm, kas pievienotas tā pakārtotajiem portiem (attēls aprakstīts USB 2.0 specifikācijā 11. 2. attēlā, centrmezgla signālu savienojamība).Dati, kas saņemti no pakārtotā porta, parasti tiek pārsūtīti tikai uz augšupējo portu.Tādā veidā resursdatora sūtīto saņem visi centrmezgli un ierīces, un ierīces sūtīto saņem resursdators, bet citas ierīces nesaņem (izņēmums ir atsākt signalizāciju).Pakārtotais maršrutēšana ir mainīta USB 3.0, pievienojot maršrutēšanu no punkta uz punktu: maršruta virkne, kas nosūtīta paketes galvenē, ļauj USB 3.0 resursdatoram nosūtīt pakārtoto paketi tikai uz vienu galamērķa portu, tādējādi samazinot sastrēgumus un enerģijas patēriņu.

Centrmezgli nav caurspīdīgi, kad tiek risinātas izmaiņas pakārtoto portu statusā, piemēram, ierīču ievietošana vai noņemšana.Jo īpaši, ja centrmezgla pakārtotais ports maina statusu, šīs izmaiņas tiek risinātas mijiedarbībā starp resursdatoru un šo centrmezglu;ar jebkuriem centrmezgliem starp saimniekdatoru un "mainīto centrmezglu", kas darbojas kā caurspīdīgs.

Šim nolūkam katram centrmezglam ir viens pārtraukuma galapunkts "1 IN" (gala punkta adrese 1, virziens no centrmezgla uz resursdatoru), ko izmanto, lai signalizētu par izmaiņām pakārtoto portu statusā.Kad kāds pievieno ierīci, centrmezgls nosaka spriegumu uz D+ vai D- un signalizē par ievietošanu resursdatoram, izmantojot šo pārtraukuma galapunktu.Kad resursdators aptaujā šo pārtraukuma galapunktu, tas uzzina, ka ir pieejama jaunā ierīce.Pēc tam tā uzdod centrmezglam (izmantojot noklusējuma vadības cauruli) atiestatīt portu, kurā tika pievienota jaunā ierīce. Šī atiestatīšana liek jaunajai ierīcei pieņemt adresi 0, un resursdators pēc tam var tieši mijiedarboties ar to;šīs mijiedarbības rezultātā resursdators ierīcei piešķirs jaunu (kas nav nulle) adresi.

number (4)

Darījumu tulks

Jebkurš USB 2.0 centrmezgls, kas atbalsta augstāku standartu nekā USB 1.1 (12 Mbit/s), pārveidos no zemākā standarta uz augstāko standartu, izmantojot tā saukto transakciju tulkotāju (TT).Piemēram, ja USB 1.1 ierīce ir pievienota USB 2.0 centrmezgla portam, TT automātiski atpazīs un pārveidos USB 1.1 signālus uz USB 2.0 augšupsaitē.Tomēr noklusējuma dizains ir tāds, ka visām zemāka standarta ierīcēm ir viens un tas pats transakciju tulkotājs, tādējādi radot sastrēgumu — konfigurāciju, kas pazīstama kā vienotā darījuma tulkotājs.Līdz ar to tika izveidoti vairāku darījumu tulkotāji (Multi-TT), kas nodrošina vairāk transakciju tulkotāju, lai izvairītos no sastrēgumiem.Ņemiet vērā, ka USB 3.0 centrmezgli pašlaik neveic transakciju tulkošanu īpaši ātri USB 2.0 ierīcēm.

number (5)

Elektroniskais dizains

Lielākā daļa USB centrmezglu izmanto vienu vai vairākus integrētus kontrollerus (IC), no kuriem vairāki modeļi ir pieejami no dažādiem ražotājiem.Lielākā daļa atbalsta četru portu centrmezglu sistēmu, taču nozarē ir pieejami arī centrmezgli, kuros tiek izmantoti 16 portu centrmezgla kontrolleri.USB kopne nodrošina septiņus kaskādes portu līmeņus.Saknes centrmezgls ir pirmais līmenis, un pēdējās ierīces atrodas septītajā līmenī, ļaujot starp tām izvietot centrmezglus 5 līmeņu vērtībā.Maksimālais lietotāju ierīču skaits tiek samazināts par centrmezglu skaitu.Ja ir pievienoti 50 centrmezgli, maksimālais skaits ir 127–50 = 77.

number (8)

Inversie vai koplietošanas centrmezgli (KVM)

Ir pieejami arī "koplietošanas centrmezgli", kas faktiski ir USB centrmezgla otrādi, ļaujot vairākiem datoriem piekļūt (parasti) vienai perifērijas ierīcei.Tās var būt manuālas, faktiski vienkārša slēdžu kārba vai automātiska, ietverot mehānismu, kas atpazīst, kurš dators vēlas izmantot perifērijas ierīci, un attiecīgi pārslēdzas.Viņi nevar vienlaikus piešķirt piekļuvi vairāk nekā vienam datoram.Tomēr dažiem modeļiem ir iespēja atsevišķi kontrolēt vairākas perifērijas ierīces (piemēram, divus datorus un četras perifērijas ierīces, piešķirot piekļuvi atsevišķi).Vienkāršāki slēdži mēdz būt automātiski, un šī funkcija parasti arī nosaka tos par augstāku cenu.Mūsdienu "tastatūras, video un peles" slēdži (KVM) arī bieži var koplietot USB ierīces starp vairākiem datoriem.


  • Iepriekšējais:
  • Nākamais: