USB HUB

4-портен "долг кабел" "надворешна кутија" USB хаб

4-портен "компактен дизајн" USB хаб: прикажани горнопроточни и долнопроточни порти

USB хаб е уред што расчленува еден USB порт на повеќе , така што се достапни порти со кои уредот може да се поврзе на домаќин-системот.

USB хабoвите често се вградуваат во опрема како што се компјутери, тастатури, монитори или печатачи. Кога таков уред има многу USB порти сите тие најчесто произлегуваат од еден или два внатрешни USB хабови, наместо секоја порта да има свое независно USB коло.

Физички одвоени USB хабови ги има во широк спектар на форми: од надворешни кутии (кои изгледаат слично на мрежни центри) коишто можат да се поврзат со долг кабел, до мали дизајни кои дирекно можат да бидат вклучени во USB порта (види слика на компактен дизајн). Во средишниот дел има "краток кабел" хабови кои обично користат интегрален 6 инчен кабел за малку да го оддалечат застојот од малиот центар на физичката порта и секако да го зголемат бројот на порти.

Лап-топ компјутерите можат да бидат опремени со многу USB порти, но надворешен USB хаб може да соедини неколку секојдневни уреди (како глувче и печатач) во еден хаб за да овозможи прикачување и отстранување на сите уреди во еден чекор.

Инверзни или Споделувачки хабови

Исто така достапни се таканаречените "споделувачки хабови", кои се обратни на USB хабовите и дозволуваат пристап на повеќе компјутери (обични) до една периферија. Тие можат да бидат рачни, едноставно како обична прекинувачка кутија, или автоматски со вграден механизам што препознава кој компјутер сака да го употреби периферниот уред и го вклучува соодветно. Тие не можат да доделат пристап на два компјутери одеднаш. Некои модели, сепак, имаат способност да контролираат повеќе периферни уреди одделно (пр. 2 компјутери и 4 периферни уреди даваат пристап одделно). Само поедноставните прекинувачи имаат тенденција да бидат автоматски, и оваа функција им дава повисока цена. Модерните KVM прекинувачи често може да делат USB уреди меѓу неколку компјутери.

Физички изглед

"Ѕвезда" "краток кабел" надворешен USB центар со отстранета пластична обвивка

USB мрежата е изградена од USB хабови долнопроточно повразни за USB порти, кои самите произлегуваат од USB хабови. USB хабовите можат да ја разделат USB мрежата на максимум 127 порти. USB спецификацијата бара bus-погонските хабови да не бидат сериски поврзани со други bus-погонски хабови.

USB портите најчесто се тесно распоредени. Како резултат на тоа приклучувањето на уредот на еден порт може физички да го блокира соседниот порт, особено кога приклучокот не е дел од кабел но е интегриран на уред како што е USB флеш уред. Хоризонтална низа од хоризонтални сокети може лесно да се направи, но може да предизвика само 2 од 4 порти да бидат употребливи (во зависност од ширината на приклучокот).

Низата од порти во која ориентацијата на портот е нормална на ориентацијата на низата обично има помалку проблеми со блокади. "Октопод" или "Медуза" хабовите (со секој сокет на крај од многу краток кабел можеби 2 инчи долг), "Ѕвезда" центрите (со секој порта покажувајќи на различна насока, како на сликата) го избегнуваат целосно овој проблем.

Ограничување во должината

USB каблите се ограничени до 5 метри. Хаб може да се користи како активен USB повторувач да ја зголеми должината на кабелот за 5 метри во исто време. Активни кабли (специјализиран вграден приклучок за еднопортни центри) ја врши истата функција, бидејќи тие се строго bus-напојувани, надворешно напојувани (оние што не се bus-напојувани) USB хабови најверојатно, ќе бидат потребни за некои од сегментите.

Енергија

Bus-напојуван хаб е хаб кој ја црпи сета своја енергија од USB интерфејсот на компјутерот-домаќин. Не му е потребен одделен приклучок за струја. Сепак многу уреди бараат повеќе енергија од таа што овој метод овозможи и нема да работи во овој вид на хаб.

USB струја (се мисли на енергија) е поделена во единици од 100mA до максимум вкупно 500mA за порт. Од тука произлегува дека компатибилниот bus-напојуван хаб не може да има повеќе од четири долнонапојувани порти и не може да понуди повеќе од четири 100mA единици на струја на вкупно на долнопроточните уреди (бидејќи една единица е потребна за самиот центар). Ако се потребни повеќе единици струја по уред што можат да бидат обезбедени од портот во којшто е приклучен оперативниот систем обично го известува корисникот.

За разлика од него, самонапојувачки хаб е оној кој ја црпи својата енергија од надворешна напојувачка единица и одтука може да обезбеди целосна моќ (до 500mA) за секој порт. Многу центри можат да работат било како bus-напојувани или како самонапојувани хабови.

Сепак, постојат многу некомпатибилни хабови на пазарот кои сами се објавуваат на домаќинот како самонапојувачки а всушност се bus-напојувачки. Исто така има многу некомпатибилни уреди кои користат повеќе од 100mA без да го соопштат овој факт (или понекогаш без воопшто да се идентификуваат како USB уреди). Овие центри и уреди дозволуваат поголема флексибилност во користењето на моќ (особено многу уреди употребуваат далеку помалку од 100mA и многу USB порти можат да обезбедат повеќе од 500mA пред да го исклучат поради преоптоварување) но тие поверојатно ќе предизвикаат проблеми со моќта кои се тешко предвидливи.

Некои напојувани хабови не обезбедуваат доволно енергија за да поддржат 500mA вчитување на секој порт. На пример многу седум портни хабови доаѓаат со 1A моќен адаптер, кога всушност седум порти можат да црпат максимум од 7 x 0.5 = 3.5A, плус енергија за самиот центар. Претпоставката е дека корисникот најверојатно ќе поврзи многу нисконапонски уреди и само еден или 2 кои бараат целосно 500mA.

Брзина

Демонстрација на плочка на хаб од VIA ги покажува внатрешните компоненти на хабот

За да му се овозможи висока брзина на оперирање на уредите на нивниот најбрз начин сите центри меѓу уредите и компјутерот мора да функционираат со голема брзина. Уредите со голема брзина треба повторно да работат со полна брзина кога со приклучени во хаб со полна брзина (или кога се приклучени на стар компјутерски порт кој работи со полна брзина). Додека хабовите со полна брзина ги поддржуваат сите брзини на уредите, сообраќајот со ниска и полна брзина е комбиниран и одвоен од сообраќајот со голема брзина преку преведувачот на трансакции. Секој преведувач на трансакции го одвојува сообраќајот со помала брзина со свој сектор, суштински создава лажен bus со полна брзина. Некои дизајни користат единечен преведувач на трансакции, додека другите дизајни имаа повеќе преведувачи. Повеќе преведувачи има значајна корист кога се поврзуваат повеќе ширококапацитетни уреди со полна брзина.

Важна забелешка е тоа што во заеднички јазик (и често маркетинг на производи) USB 2.0 е користен како синоним со голема брзина. Сепак, затоа што USB 2.0 спецификацијата, која презентира голема брзина, вклучува и заменува USB 1.1 спецификација, било во согласност на голема или мала брзина, уредот е сè уште USB 2.0 уред. Значи не сите USB 2.0 работат при високи брзини.

Протокол

Секој хаб има точно еден горнопроточен порт и неколку долнопроточни порти. Горнопроточниот порт го поврзува хабот (директно или преку други центри) со домаќинот. Други хабови или уреди може да се поврзуваат за долнопроточните порти. За време на нормално префрлање хабовите главно се траспарентни: податокот примен од горнопроточниот порт се емитува на сите уреди кои се поврзани на неговите долнопроточни портови, податоците добиени од долнопроточниот порт главно се пренасочени само кон горнопропочниот порт. На овој начин, она што е испратено од домаќинот го примаат сите хабови и уреди и она што е испратено од уредот го прима само домаќинот, но не и останатите уреди (исклучок е продолжувањето на сигнализирање). Хабовите не се транспарентни во справување со промените во статусот на долнопроточните портови, како што се внесување или отстранување на уредите. Особено ако долнопроточен порт од хабот го смени статусот, оваа промена се занимава со интеракција меѓу домаќинот и овој хаб, хабовите меѓу нив дејствуваат како транспарентни во овој случај. За таа цел, секој хаб има единечен прекин на крајна точка “1 IN” (адреса на крајна точка 1, насока од центар до домаќин) кој се користи за да ги сигнализира промените во статусот на долнопроточниот порт. Кога се прикачува уредот, хабот го препознава уредот отпорник на двете D+ или D- и на домаќинот му го сигнализира вметнувањето по пат на овој прекинувач на крајна точка. Кога домаќинот го избира овој прекинувач на крајна точка, добива информација за присуството на новиот уред. Тоа потоа му дава инструкции на хабот (преку основната цевка за контрола) да го ресетира портот во кој е приклучен новиот уред. Со ова ресетирање новиот уред добива адреса 0 и тогаш домаќинот може директно да има пристап до него, оваа интеракција ќе резултира со доделувањето на нова (не 0) адреса на уредот.

Електронски дизајн

Повеќето USB хабови користат еден или повеќе интегрирани IC контролери, од кои неколку дизајни се достапни од повеќе производители. Повеќето од нив поддржуваат ситем со четири-портен хаб, но контролерите за хабовите кои користат седум-портен хаб се исто така достапни.(Вреди да се напомене дека седум-портен хаб може да се состои од два каскадни четири-портни контролери) Дополнителни одлики на некои контролери на хабови вклучуваат контрола на LED порти (понекогаш автоматски, понекогаш под контрола на домаќинот компјутер) и PS/2 во USB претворање за глушец и тастатура.