Войти
Четырехпортовый «длинный кабель» «внешний блок» USB-концентратор 
Четырехпортовый USB-концентратор «компактной конструкции»: показаны входящие и исходящие порты A USB-концентратор - это устройство, которое расширяет один порт универсальной последовательной шины (USB) на несколько, чтобы было больше портов для подключения устройств к хост-системе, аналогично удлинителю.
USB-концентраторы часто встраиваются в такое оборудование, как компьютерные корпуса, клавиатуры, mo. nitors или printers. Когда такое устройство имеет много портов USB, все они обычно происходят от одного или двух внутренних портов USB, а не от каждого порта, имеющего независимую схему USB.
Физически отдельные концентраторы USB бывают самых разных форм-факторов : от внешних блоков (похожих на Ethernet или сетевой концентратор ), подключаемых с помощью кабеля, до небольшие конструкции, которые можно напрямую подключить к USB-порту (см. рисунок «компактный дизайн»). В среднем случае используются концентраторы с «коротким кабелем», которые обычно используют встроенный 6-дюймовый кабель, чтобы немного отодвинуть небольшой концентратор от физической перегрузки портов и, конечно, увеличить количество доступных портов.
Портативный / портативный компьютер компьютеры могут быть оснащены USB-портами, но внешний USB-концентратор может объединить несколько повседневных устройств (например, мышь и принтер) в один концентратор, чтобы обеспечить одноэтапное подключение и удаление всех устройств.
Некоторые концентраторы USB могут поддерживать подачу питания (PD) и зарядку, если они имеют автономное питание и сертифицированы, хотя их можно назвать простой док-станцией . на данный момент.
Внешний USB-концентратор типа «звезда» и «короткий кабель» со снятым пластиковым корпусом USB сеть построена из концентраторов USB, подключенных ниже по потоку к портам USB, которые сами могут происходить из концентраторов USB. Концентраторы USB могут расширить сеть USB до 127 портов. Спецификация USB требует, чтобы концентраторы с питанием от шины / пассивные концентраторы нельзя было подключать последовательно к другим концентраторам с питанием от шины.
В зависимости от производителя и дизайна порты USB часто расположены близко друг к другу. Следовательно, подключение устройства к одному порту может физически заблокировать соседний порт, особенно если вилка не является частью кабеля, а является неотъемлемой частью устройства, такого как флэш-накопитель USB. Горизонтальный массив горизонтальных розеток может быть легко изготовлен, но при этом могут быть использованы только два из четырех портов (в зависимости от ширины штекера).
Массивы портов, в которых ориентация порта перпендикулярна ориентации массива, обычно имеют меньше проблем с блокировкой. Внешние концентраторы «Octopus» или «Squid» (с каждым разъемом на конце очень короткого кабеля длиной около 2 дюймов) или «звездообразные» концентраторы (с каждым портом, обращенным в разном направлении, как показано на рисунке) полностью позволяют избежать этой проблемы.
Кабели USB имеют длину не более 3 метров (10 футов) для низкоскоростных устройств USB 1.1. Концентратор можно использовать в качестве активного повторителя USB для увеличения длины кабеля до 5 метров (16 футов) за раз. Активные кабели (специализированные однопортовые концентраторы со встроенными разъемами) выполняют ту же функцию, но поскольку они питаются строго от шины, для некоторых из них, вероятно, потребуются USB-концентраторы с внешним питанием (без питания от шины). сегменты.
A концентратор с питанием от шины (пассивный концентратор) - это концентратор, который получает все свое питание от интерфейса USB главного компьютера. Не требует отдельного подключения к источнику питания. Однако многим устройствам требуется больше энергии, чем может обеспечить этот метод, и они не будут работать в концентраторах этого типа. Может быть желательно использовать концентратор с питанием от шины с внешними жесткими дисками с автономным питанием, поскольку они могут не переходить в спящий режим сразу после выключения компьютера или в спящий режим при использовании концентратора с автономным питанием, поскольку они будут продолжать при использовании концентратора с автономным питанием увидеть источник питания на портах USB.
электрический ток USB распределяется в единицах от 100 мА до максимального суммарного тока 500 мА на порт. Следовательно, совместимый концентратор с питанием от шины может иметь не более четырех нисходящих портов и не может обеспечивать более четырех единиц тока по 100 мА в сумме для нисходящих устройств (поскольку для концентратора требуется одно устройство для себя). Если устройству требуется больше единиц тока, чем может обеспечить порт, к которому оно подключено, операционная система обычно сообщает об этом пользователю.
Напротив, концентратор с автономным питанием (активный концентратор) - это концентратор, который получает питание от внешнего блока питания и, следовательно, может обеспечивать полную мощность (вверх до 500 мА) на каждый порт. Многие концентраторы могут работать как концентраторы с питанием от шины , или с автономным питанием.
Однако на рынке есть много несовместимых концентраторов, которые объявляют себя хосту как автономные, несмотря на то, что они действительно питаются от шины. Точно так же существует множество несовместимых устройств, которые потребляют более 100 мА, не сообщая об этом факте (или даже иногда не идентифицируя себя как устройства USB вообще). Эти концентраторы и устройства действительно обеспечивают большую гибкость в использовании энергии (в частности, многие устройства используют намного меньше, чем 100 мА, а многие USB-порты могут подавать более 500 мА до отключения при перегрузке), но они, вероятно, будут обеспечивать питание проблемы сложнее диагностировать.
Некоторые концентраторы с автономным питанием не обеспечивают достаточной мощности для управления нагрузкой 500 мА на каждый порт. Например, многие концентраторы с семью портами имеют источник питания 1 А, тогда как на самом деле семь портов могут потреблять максимум 7 x 0,5 = 3,5 А, плюс мощность для самого концентратора. Разработчики предполагают, что пользователь, скорее всего, подключит много устройств с низким энергопотреблением и только одно или два, потребляющих полные 500 мА. С другой стороны, на упаковке некоторых концентраторов с автономным питанием явно указано, сколько портов может одновременно управлять полной нагрузкой 500 мА. Например, упаковка концентратора с семью портами может претендовать на поддержку максимум четырех устройств с полной нагрузкой.
Концентраторы с динамическим питанием - это концентраторы, которые могут работать как с питанием от шины, так и с автономным питанием. Они могут автоматически переключаться между режимами в зависимости от наличия отдельного источника питания. В то время как переключение с работы по шине на работу с автономным питанием не обязательно требует немедленного повторного согласования с хостом, переключение с автономного питания на работу с питанием от шины может привести к сбросу USB-соединений, если подключенные устройства ранее запрашивали больше энергии, чем все еще доступно на шине -питательный режим.
Демонстрационная плата концентратора от VIA показывает все внутренние компоненты концентратора , чтобы позволить устройствам высокоскоростным (USB 2.0) работать в в самом быстром режиме все концентраторы между устройствами и компьютером должны быть высокоскоростными. Высокоскоростные устройства должны вернуться к full-speed (USB 1.1) при подключении к высокоскоростному концентратору (или подключению к старому высокоскоростному порту компьютера). В то время как высокоскоростные концентраторы могут обмениваться данными на всех скоростях устройства, низко- и полноскоростной трафик объединяется и отделяется от высокоскоростного с помощью транслятора транзакций . Каждый транслятор транзакций выделяет трафик с более низкой скоростью в свой собственный пул, по сути создавая виртуальную полноскоростную шину. В некоторых проектах используется один транслятор транзакций (STT), а в других - несколько трансляторов (MTT). Наличие нескольких переводчиков является значительным преимуществом при подключении нескольких высокоскоростных устройств с высокой пропускной способностью.
Важно учитывать, что в общепринятом языке (и часто в маркетинге продукта) USB 2.0 используется как синоним слова высокой скорости передачи. скорость. Однако, поскольку спецификация USB 2.0, в которой была представлена высокая скорость, включает в себя спецификацию USB 1.1, так что устройство USB 2.0 не требуется для работы на высокой скорости, любое совместимое полноскоростное или низкоскоростное устройство по-прежнему может быть помечено как Устройство USB 2.0. Таким образом, не все концентраторы USB 2.0 работают на высокой скорости.
USB 3.0 - это третья основная версия стандарта универсальной последовательной шины (USB) для взаимодействия компьютеров и электронных устройств. Среди других улучшений USB 3.0 добавляет новую скорость передачи, называемую SuperSpeed USB (SS), которая может передавать данные со скоростью до 5 Гбит / с (625 МБ / с ), что примерно в 10 раз быстрее, чем стандарт USB 2.0. Производителям рекомендуется отличать разъемы USB 3.0 от своих аналогов USB 2.0, используя синий цвет (Pantone 300C) для розеток и вилок стандарта A и инициалы SS.
USB 3.1, выпущенный в июле 2013 г. является преемником стандарта, который заменяет стандарт USB 3.0. USB 3.1 сохраняет существующую скорость передачи SuperSpeed, давая ему новый ярлык USB 3.1 Gen 1, а также определяет новый режим передачи SuperSpeed +, называемый USB 3.1 Gen 2, который может передавать данные со скоростью до 10 Гбит / с по существующему USB-типу. Разъемы A и USB-C (1250 МБ / с, вдвое больше, чем у USB 3.0).
USB 3.2, выпущенный в сентябре 2017 года, заменяет стандарт USB 3.1. Он сохраняет существующие режимы передачи данных USB 3.1 SuperSpeed и SuperSpeed + и представляет два новых режима передачи данных SuperSpeed + через разъем USB-C с использованием двухполосной работы со скоростью передачи данных 10 и 20 Гбит / с (1250 и 2500 МБ / с).
Каждый концентратор имеет ровно один восходящий порт и несколько нисходящих портов. Восходящий порт соединяет концентратор (напрямую или через другие концентраторы) с хостом. К нисходящим портам можно подключить другие концентраторы или устройства. Во время нормальной передачи концентраторы по существу прозрачны: данные, полученные от его восходящего порта, транслируются на все устройства, подключенные к его нисходящим портам (наглядно описано в спецификации USB 2.0 на Рисунке 11-2. Сигнальное соединение концентратора); данные, полученные от нисходящего порта, обычно пересылаются только на восходящий порт. Таким образом, то, что отправлено хостом, принимается всеми концентраторами и устройствами, а то, что отправлено устройством, принимается хостом, но не другими устройствами (исключение составляет сигнализация возобновления). Маршрутизация нисходящего потока была изменена в USB 3.0 с добавлением маршрутизации от точки к точке: строка маршрута, отправляемая в заголовке пакета, позволяет хосту USB 3.0 отправлять нисходящий пакет только на один порт назначения, уменьшая перегрузку и потребление энергии.
Концентраторы непрозрачны при изменении статуса нисходящих портов, таких как вставка или удаление устройств. В частности, если нисходящий порт концентратора меняет статус, это изменение рассматривается во взаимодействии между хостом и этим концентратором; хабы между ними в этом случае действуют как прозрачные.
С этой целью каждый концентратор имеет единственную конечную точку прерывания «1 IN» (адрес конечной точки 1, направление «концентратор-хост»), используемую для сигнализации об изменениях статуса нисходящих портов. Когда кто-то подключает устройство, концентратор определяет напряжение на D + или D- и сигнализирует о подключении хосту через эту конечную точку прерывания. Когда хост опрашивает эту конечную точку прерывания, он узнает, что новое устройство присутствует. Затем он дает указание концентратору (через канал управления по умолчанию) сбросить порт, к которому было подключено новое устройство. Этот сброс заставляет новое устройство принимать адрес 0, и хост может взаимодействовать с ним напрямую; это взаимодействие приведет к тому, что хост назначит устройству новый (ненулевой) адрес.
.
Любой концентратор USB 2.0, поддерживающий более высокий стандарт, чем USB 1.1 (12 Мбит / с), будет переводить между более низким стандартом и более высоким стандартом, используя так называемый транслятор транзакций (TT). Например, если устройство USB 1.1 подключено к порту концентратора USB 2.0, TT автоматически распознает и преобразует сигналы USB 1.1 в USB 2.0 по восходящей линии связи. Однако по умолчанию все устройства более низкого стандарта используют один и тот же транслятор транзакций и, таким образом, создают узкое место, конфигурация, известная как транслятор одиночной транзакции . Следовательно, были созданы трансляторы множественных транзакций (Multi-TT), которые предоставляют больше трансляторов транзакций, чтобы избежать узких мест. Обратите внимание, что концентраторы USB 3.0 в настоящее время не выполняют преобразование транзакций в сверхскоростные для устройств USB 2.0.
В большинстве концентраторов USB используется один или несколько интегрированных контроллеров (ИС), несколько конструкций которых доступны от различных производителей. Большинство из них поддерживают систему концентраторов с четырьмя портами, но концентраторы, использующие контроллеры концентраторов с 16 портами, также доступны в отрасли. Шина USB допускает семь каскадных уровней портов. Корневой концентратор - это первый уровень, а последние устройства находятся на седьмом уровне, что позволяет размещать между собой концентраторы 5 уровней. Максимальное количество пользовательских устройств уменьшается на количество концентраторов. При 50 подключенных концентраторах максимальное количество составляет 127 - 50 = 77.
Также доступны так называемые «совместные концентраторы», которые фактически являются обратными USB-концентратора, позволяя нескольким компьютерам получить доступ (обычно) к одному периферийному устройству. Они могут быть ручными, по сути, простой коммутационной коробкой, или автоматическими, включающими механизм, который распознает, какой ПК желает использовать периферийное устройство, и соответственно переключает. Они не могут предоставить доступ обоим компьютерам одновременно. Некоторые модели, однако, могут управлять несколькими периферийными устройствами по отдельности (например, двумя ПК и четырьмя периферийными устройствами с раздельным назначением доступа). Только более простые переключатели имеют тенденцию быть автоматическими, и эта функция, как правило, также ставит их под более высокую цену. Современные переключатели «клавиатура, видео и мышь » (KVM) также часто могут совместно использовать USB-устройства между несколькими компьютерами.
 | На Викискладе есть носители, связанные с USB-концентраторами. |
