L’Universal Serial Bus, meglio conosciuto come USB, è uno standard di comunicazione seriale per trasferire dati tra dispositivi.
USB è stato originariamente sviluppato e introdotto nel 1996 come metodo per stabilire una comunicazione tra un computer e dispositivi periferici, sostituendo molte varietà di porte seriali e parallele. I connettori USB sono diventati il metodo di connessione standard per dispositivi come tastiere, gamepad e joystick, scanner, fotocamere digitali, stampanti e dischi rigidi esterni.
Sebbene inizialmente progettato per computer, l’USB con il tempo è diventato comune anche su altri dispositivi come telefoni cellulari, tablet, console per videogiochi, adattatori di alimentazione AC, chiavette di memoria, dongle per l’accesso a Internet mobile, pacchi batteria ed altro.
Inizi e USB 1.0
L’USB fu sviluppato da un consorzio di aziende tra cui Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC e Nortel. L’obiettivo era creare uno standard universale per collegare periferiche esterne ai PC in sostituzione delle porte seriali e parallele esistenti.
La prima specifica USB 1.0 fu rilasciata nel 1996. Definiva una connessione seriale con velocità di trasferimento di 1.5 Mbit/s (Low Speed) e 12 Mbit/s (Full Speed). Consentiva il collegamento di un massimo di 127 periferiche utilizzando un flusso di dati semplice e bidirezionale.
Rispetto alle interfacce precedenti, l’USB 1.0 offriva diversi vantaggi tra cui:
- Velocità di trasferimento più elevate
- Plug-and-play senza bisogno di riavviare il sistema
- Possibilità di collegare e scollegare i dispositivi a caldo
- Fornitura di alimentazione per periferiche a basso consumo
L’USB 1.0 iniziò a diffondersi velocemente sul mercato e fu implementato nella maggior parte dei PC alla fine degli anni ’90. I primi dispositivi USB comprendevano tastiere, mouse, stampanti, fotocamere e memorie flash USB. L’USB 1.0 aveva un Power Transfer Rate di 100 mA .
USB 2.0
Nel 2000 fu presentata la specifica USB 2.0, retrocompatibile con USB 1.1 ma con velocità aumentata fino a 480 Mbit/s in modalità High Speed pari a circa 60 MB/s. Questo incremento di 40 volte la velocità massima dell’USB 1.1 contribuì alla rapida adozione dell’USB 2.0 come interfaccia standard.
Grazie alle maggiori prestazioni, l’USB 2.0 aprì la strada a nuove applicazioni tra cui:
- Archiviazione di massa ad alta capacità (dischi rigidi esterni USB)
- Streaming audio e video ad alta definizione
- Trasferimento rapido di grandi quantità di dati
Entro la metà degli anni 2000, l’USB 2.0 aveva completamente sostituito le vecchie porte seriali e parallele su computer e periferiche. Aveva anche iniziato a comparire su console di gioco, TV, ricevitori satellitari e altri dispositivi elettronici di consumo.
Il Power Transfer Rate è aumentato a 500 mA .
USB 3.0
Nel 2008 fu annunciata la specifica USB 3.0, conosciuta anche come SuperSpeed USB. Rispetto a USB 2.0, il nuovo standard incrementava la velocità di trasferimento massima fino a 5 Gbit/s (circa 0.6 GB/s) , sufficiente per applicazioni ad alta intensità di dati come video 4K, realtà virtuale e trasferimento di grossi file. Il Power Transfer Rate è passato a 900 mA.
Altre caratteristiche introdotte da USB 3.0:
- Velocità di trasferimento bidirezionale aumentata
- Consumo energetico ottimizzato
- Supporto per display interattivi ad alta risoluzione
- Retro compatibilità con USB 2.0 e 1.x
Le prime periferiche USB 3.0 comprendevano hard disk, unità a stato solido SSD, controller di rete e dock per hard disk. Iniziò anche l’integrazione dello standard in laptop, TV ad alta definizione e console di gioco di nuova generazione.
USB 3.1
USB 3.1 è uno standard introdotto nel 2013 come evoluzione di USB 3.0. Le sue caratteristiche principali sono:
- Velocità di trasferimento dati fino a 10 Gbps (USB 3.1 Gen 2), il doppio di USB 3.0.
- Retrocompatibile con USB 3.0 e versioni precedenti.
- Definisce due livelli di velocità:
- USB 3.1 Gen 1: velocità di trasferimento fino a 5 Gbps (SuperSpeed USB 5Gbps) , pari a circa 0.6 GB/s.
- USB 3.1 Gen 2: velocità di trasferimento fino a 10 Gbps (SuperSpeed USB 10Gbps)
pari a circa 1.25 GB/s.
- Efficienza energetica migliorata e nuove modalità di risparmio energetico.
- Introduce il nuovo connettore USB Type-C
- Supporto migliorato per display ad alta risoluzione e docking station multi-display.
- Capacità di fornire fino a 100W di potenza per la ricarica di dispositivi.
- Adatto per applicazioni ad alta richiesta di banda come realtà virtuale, storage veloce e trasferimento file di grandi dimensioni.
In sintesi, USB 3.1 raddoppia le prestazioni di USB 3.0 fino a 10 Gbps, introduce il nuovo connettore USB Type-C e migliora efficienza energetica e capacità di visualizzazione per una user experience avanzata.
USB 3.2
USB 3.2 è uno standard sviluppato dall’USB Implementers Forum (USB-IF) e introdotto nel 2017 come aggiornamento di USB 3.1. Ecco una panoramica delle sue caratteristiche principali:
- Velocità di trasferimento dati fino a 20 Gbps, il doppio rispetto a USB 3.1 Gen 2 (10 Gbps).
- Retrocompatibile con versioni precedenti di USB 3.x e USB 2.0.
- Basato su una architettura a due corsie che raddoppia la banda passante utilizzando due coppie di linee dati.
- Definisce tre modalità di trasferimento dati con diverse velocità massime:
- USB 3.2 Gen 1: 5 Gbps pari a 0,6 GB/sec (stessa velocità di USB 3.1 Gen 1 SuperSpeed USB 5Gbps) .Questo connettore è solo Type-A
- USB 3.2 Gen 2: 10 Gbps pari a 1,25 GB/sec (stessa velocità di USB 3.1 Gen 2 SuperSpeed USB 10Gbps) .Questo connettore è solo Type-A
- USB 3.2 Gen 2×2: 20 Gbps pari a 2,5 GB/sec (velocità doppia rispetto a USB 3.1 Gen 2 SuperSpeed+).Questo connettore è solo Type-C
- Abilita funzionalità avanzate come l’alimentazione fino a 100W, il supporto per display interattivi 4K e modalità di risparmio energetico migliorate.
- Ideale per applicazioni ad alta intensità di dati come storage veloce, docking station e realtà virtuale.
In sintesi, USB 3.2 raddoppia la velocità massima a 20 Gbps, mantiene la retrocompatibilità e introduce un nuovo livello di prestazioni per periferiche e applicazioni high-end. L’ USB 3.2 Gen 2×2 è solo Type-C .
USB 4
Basata sullo standard Thunderbolt 3/4. Thunderbolt è stato inizialmente rilasciato nel 2011, combinando sia i dati (fino a 10 Gbps) che il video in una singola porta e cavo. Intel ha sviluppato Thunderbolt per adattare questo protocollo in una porta USB-C, consentendo velocità di trasferimento dati di 40 Gbps pari a circa 5 GB/sec, video e alimentazione.
Intel ha sviluppato prodotti Thunderbolt dal 2015 e, per Apple, Thunderbolt 3 è stato lo standard sui loro laptop prodotti dal 2016. Thunderbolt come standard tecnologico è sfruttato dai produttori di PC Windows che utilizzano schede madri, processori e GPU Intel. Tuttavia, Thunderbolt 3 non era disponibile per i produttori di PC Windows come Dell, HP e Lenovo che utilizzavano prodotti AMD fino al rilascio di USB4.
USB4 rappresenta l’unione di tutte le tecnologie sopra menzionate. E’ di tipo USB-C Combina le specifiche di Thunderbolt 3 e 4 di Intel con USB 3.2, e è retrocompatibile con tutti gli standard USB 2 e USB 3 precedenti. Pur continuando a ricevere la massima velocità di trasferimento dati per cui il tuo dispositivo è stato progettato.
Anche se in grado di raggiungere 40 Gbps (circa 5 GB/sec), USB 4 supporta anche velocità di 10 Gbps o 20 Gbps, a seconda che venga utilizzato un cavo a uno o due canali (doppio canale vuol dire un cavo USB Type-C <-> USB Type-C, ovvero un cavo con connettori USB Type-C su entrambe le estremità). Ciò significa che i tuoi vecchi cavi USB-C funzioneranno ancora con lo standard USB 4, ma opereranno solo alla velocità massima che il dispositivo (ad esempio, un laptop) e il cavo USB-C possono supportare.
Oltre al trasferimento dati USB 4 supporta anche altre modalità :
USB 4 Power Delivery
USB 4 Power Delivery (PD) è una funzionalità, non sempre disponibile (a discrezione del costruttore del dispositivo), che consente la ricarica veloce e il trasferimento di elevate quantità di energia tra dispositivi collegati via cavo USB-C.
- USB 4 PD permette di trasferire 100W di potenza attraverso i cavi USB-C (fino a fino a 240W con cavo USB Type-C <-> USB Type-C , specifica Power Delivery 3.1) . Questo significa che dispositivi come laptop, tablet e persino alcuni monitor potranno essere alimentati utilizzando un solo cavo USB-C.
- USB 4 PD supporta la modalità Extended Power Range (EPR) in grado di fornire tensioni operative più elevate (fino a 20-48V) rispetto alle precedenti specifiche. Questo consente di trasferire più wattaggio mantenendo correnti più basse, riducendo le perdite e migliorando l’efficienza.
USB 4 DP ALT (Alternate Mode) o USB4 Alt Mode
La modalità alternativa o DP Alt o DP Alt mode, non sempre disponibile (a discrezione del costruttore del dispositivo), consente alle porte USB-C di essere usate anche per trasferire segnali video attraverso la sempre più diffusa interfaccia video DisplayPort e Power Delivery (potenza di alimentazione).
Quindi per riassumere, Alt mode consente il trasferimento di video, dati USB a 40Gbits e alimentazione su un unico connettore.
Altre caratteristiche chiave di USB 4:
- Doppia corsia di dati per incrementare il throughput
- Compatibilità con Thunderbolt 3/4
- Supporto per display multipli
- Gestione intelligente della larghezza di banda
- Gestione intelligente dell’alimentazione
- Backward compatibility con USB 3.2, USB 2.0 e Thunderbolt 3/4
USB 4 Gen 4 o USB 80Gbps
Annunciato a settembre 2022 , questo ultimo standard USB è in grado di raggiungere un transfer rate di 80 Gbps . Microsoft ha annunciato l’arrivo del supporto per la specifica USB4 Gen 4 su Windows 11 entro fine 2024, su cavi e porte USB Type-C.
Tipi di Connettori USB
I connettori USB presentano diverse forme e dimensioni. La maggior parte dei connettori USB sono di tipo standard, Mini-USB e Micro-USB, ognuno dei quali ha due o più varianti di connettori. Le informazioni su ciascun tipo sono riportate di seguito.
Mini USB
Formato ormai obsoleto, il Mini USB è disponibile in tre diversi tipi: tipo A, tipo B e tipo AB. Viene utilizzato con periferiche informatiche e fotocamere digitali. La tipologia più comune di interfaccia è quella nota come mini B. I cavi Micro USB e USB-C stanno sostituendo il Mini USB sui dispositivi più recenti.
Micro USB
Una versione ridotta dell’USB (Universal Serial Bus), il micro-USB. È stato creato per collegare dispositivi piccoli e mobili, tra cui fotocamere digitali, smartphone, componenti GPS, lettori MP3 e stampanti fotografiche, ed è stato annunciato per la prima volta nel 2007 come sostituto del Mini USB. Anche il micro USB è in via di sostituzione con il USB-Type C.
USB-type C
Il connettore USB Type-C è più piccolo, reversibile e può trasportare sia dati che alimentazione.
Mentre alcuni vecchi connettori USB erano composti da un USB-A(host) e un USB-B (periferica), e richiedevano un posizionamento corretto, i connettori USB Type-C si possono collegare in entrambi i modi senza preoccuparsi dell’orientamento (host/periferica). Questo aspetto ha reso i connettori USB Type-C molto facili da usare rispetto ai connettori USB precedenti.
Sebbene il connettore sia nuovo, USB-C supporta tutte le specifiche USB 2.0, USB 3.1 e USB 3.2 esistenti. Quindi la velocità effettiva dipende dalla specifica USB implementata nel dispositivo.
I principali vantaggi di USB-C:
- Connettore più piccolo e reversibile
- Ricarica veloce con potenza fino a 240W ( USB 4 Power Delivery 3.1 )
- Supporto per trasferimento dati, video e audio mediante una singola porta
- Interoperabilità tra diversi dispositivi e piattaforme
L’ampia adozione di USB Type-C sta avendo un impatto significativo su vari aspetti della tecnologia e dell’esperienza utente. Con la sua compatibilità universale, gli utenti possono aspettarsi un’esperienza più fluida e senza problemi su diversi dispositivi, dai smartphone ai laptop, ai tablet e alle periferiche.
Inoltre, il supporto di USB Type-C per USB-PD (Power Delivery) consente tempi di ricarica più rapidi e una maggiore erogazione di potenza, fondamentali per le crescenti esigenze energetiche dei dispositivi moderni. Questa caratteristica elimina anche la necessità di caricabatterie proprietari, riducendo i rifiuti elettronici e semplificando il processo di ricarica per gli utenti.
Il grafico seguente illustra le caratteristiche portate da ciascuna versione USB sul connettore USB-C.
In futuro, ci si aspetta che lo standard USB Type-C semplifichi lo sviluppo di nuove tecnologie, rendendo più facile per i produttori integrare funzionalità avanzate nei loro prodotti. L’adozione di Type-C ha anche il potenziale per guidare innovazioni in aree come la realtà virtuale, le schede grafiche esterne e i monitor portatili, poiché supporta alte velocità di trasferimento dati e l’erogazione di potenza.
Cosa cercare oggi, consigli pratici
Per riassumere, se vuoi avere dispositivi al passo con i tempi, cerca dispositivi che abbiano USB4 e/o USB 3.2 Gen 2×2 20Gbps e/o USB 3.2 Gen 2 10Gbps , tutti in USB-Type C tranne l’ultimo in Type A.
Quando acquisti un qualunque dispositivo con USB-Type C sai già che la porta è di qualità e veloci (perché sarà almeno un USB 3.2 Gen 2 10Gbps) . Se in quel dispositivo vedi delle porte USB Type A, meglio se sono almeno USB 3.2 Gen 2.
Circa le USB-A e USB-B , evita le USB-B (che si usavano spesso su lettori CD e dispositivi come stampanti o scanner, ormai sono obsoleti in quanto sostituiti dalla reversibilità del Type-C) . Gli ingressi USB-A sono ancora comuni fino al formato USB 3.2 Gen 2 10Gbps e gli puoi ancora trovare spesso nei computer, minipc, laptop, smartv, console, ecc.
Quando acquisti cavi USB Type-C assicurati che siano a doppio canale (solo questi sono in grado di trasferire 40Gps) se vuoi un trasferimento dati il più veloce possibile (doppio canale vuol dire USB Type-C <-> USB Type-C, ovvero un cavo con connettori USB Type-C su entrambe le estremità), altrimenti per utilizzi quotidiani come ricaricare lo smartphone/tablet o per scaricare foto da dispositivi usa un economico cavo USB Type-C <-> USB Type-A che è comunque in grado di raggiungere 10Gps di transfer rate massimo (in base al dispositivo collegato).
Invece con un cavo USB Type-C <-> USB Type-C puoi raggiungere 20 Gbps su connettori USB 3.2 Gen 2×2 e 40 Gpbs su connettori USB 4 o Thunderbolt. 3/4 .
Per quanto riguarda i caricabatterie per smartphone e altri dispositivi, i cavi USB con connettore Type-C su uno lato e Type-A sull’altro hanno delle limitazioni in termini di wattaggio massimo supportato per la ricarica rapida:
- Tipicamente possono supportare fino a 18W (5V @ 3A oppure 9V @ 2A).
- Alcuni cavi di qualità superiore arrivano a supportare fino a 60W
Questo limite perché il connettore Type-A ha delle limitazioni intrinseche:
- Non supporta nativamente la tecnologia USB Power Delivery utilizzata per erogare potenze elevate.
- Ha un design non ottimizzato per condurre correnti elevate.
- Manca del chip controller smart per la negoziazione della potenza.
Al contrario, i caricabatterie con cavi USB Type-C su entrambi i lati possono arrivare a supportare fino a 240W grazie al supporto nativo per USB PD.
Quindi, se necessiti di potenze elevate per una ricarica rapida, è preferibile utilizzare un cavo USB Type-C – Type-C che può offrire fino a 240W. I cavi Type-C – Type-A sono limitati a 30-60W al massimo.
Conclusioni
In circa 30 anni, l’USB è passato da interfaccia seriale di nicchia con velocità di 1.5 Mbit/s ad uno standard universale in grado di trasferire dati a velocità di 40 Gbps mentre fornisce ricarica e connettività display tramite un singolo connettore reversibile.
Da semplice sostituto di porte seriali e parallele, l’USB è ora indispensabile per collegare qualunque periferica e trasferire ogni tipo di dato tra computer, dispositivi mobile e sistemi integrati. Con specifiche in continua evoluzione, l’USB rimarrà per molti anni ancora l’interfaccia seriale universale leader del settore.
Cavo USB 4 Type C
- Supporta 240W, Power Delivery 3.1
- Per USB4 o Thunderbolt 4 , 40Gbps Trasferimento Dati
- Display port fino a 8K@60Hz
StarTech Dock
- 3 porte USB 4 Type C / Thunderbolt 4
- Power Delivery 3.1, 96W
- Dual Monitor 4K oppure single monitor 8K
- 4xUSB-A, SD, GbE 2.5Gbps,
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