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USB: Universal Serial Bus Vorlesung:Rechnerstrukturen Dozent:Herr Prof. T. Risse Semester:I7I1, SS 2000 Datum:06.07.2000, HS Bremen Bearbeiter:Ingo Schöning.

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1 USB: Universal Serial Bus Vorlesung:Rechnerstrukturen Dozent:Herr Prof. T. Risse Semester:I7I1, SS 2000 Datum: , HS Bremen Bearbeiter:Ingo Schöning

2 Hochschule Bremen - Ingo Schöning2 Übersicht zEntstehungsgeschichte zMotivation zZiele zTopologie zSpezifikation

3 Hochschule Bremen - Ingo Schöning3 Übersicht (2) zWas bietet USB ? zFunktionsweise des USB zFunktionsweise eines HUB zBewertung zQuellen

4 Hochschule Bremen - Ingo Schöning4 Entstehungsgeschichte zBildung eines Konsortiums yIntel, Microsoft, Compaq, DEC, IBM, NEC und Northern Telecom zErste öffentl. Vorstellung im Frühjahr 1995 zwenig später USB 1.1 zseit April 2000 USB 2.0

5 Hochschule Bremen - Ingo Schöning5 Motivation zFast jede Peripherie verwendet eigenen Anschluss yTastatur, Maus, Drucker, etc. zTeilweise fehlt Beschriftung zAnschlüsse teilweise verwechselbar

6 Hochschule Bremen - Ingo Schöning6 Motivation (2) zAnfänger haben Probleme zZerstörungsgefahr durch falsches anschliessen zSchnittstellen unflexibel zKabelsalat

7 Hochschule Bremen - Ingo Schöning7 Ziele zVerbindung von PC und Telefon zBenutzerfreundlichkeit erhöhen zSchnittstellenerweiterung

8 Hochschule Bremen - Ingo Schöning8 Ziele (2) zvolle Unterstützung für Echtzeit-Daten yAudio ykomprimiertes Video (MPEG-2)

9 Hochschule Bremen - Ingo Schöning9 Topologie zStern- / Strang-Struktur zmaximal 7 Ebenen

10 Hochschule Bremen - Ingo Schöning10 Spezifikation zeinheitliche vierpolige Stecker Versorgungsspannung Datenleitungen

11 Hochschule Bremen - Ingo Schöning11 Spezifikation (2) zeinheitliche Kabel yungeschirmt, unverdrillt xbis zu 3m Länge yabgeschirmt, verdrillt xbis zu 5m Länge zdifferentielle Datenübertragung (D+ u. D-)

12 Hochschule Bremen - Ingo Schöning12 Spezifikation (3) zDatenrate yLow-Speed: 1,5 Mbit/s yFull-Speed: 12 Mbit/s yHigh-Speed: 480 Mbit/s* z Stromverbrauch yself-powered ybus-powered xlow-powered xhigh-powered z Unterscheidung in Geräteklassen anhand: * nur USB 2.0 !

13 Hochschule Bremen - Ingo Schöning13 12 Mb/s 1.5 Mb/s USB 2.0 Hub 12 Mb/s 1.5 Mb/s USB 1.1 Hub 480 Mb/s 12 Mb/s 1.5 Mb/s No Hub USB 2.0 Host Controller USB 1.1 Host Controller 12 Mb/s 1.5 Mb/s USB 1.1 Hub 480 Mb/s 12 Mb/s High- Speed Capable Device 12 Mb/s Full-Speed Device 1.5 Mb/s Low- Speed Device USB 2.0 Hub No Hub USB 1.1/2.0 Interoperatibilitäts-Matrix

14 Hochschule Bremen - Ingo Schöning14 Was bietet USB ? zrobust yhot-plug fähig zeinfache Anwendbarkeit yplug and play yautomatische Konfiguration zbis zu 127 Geräte ansprechbar

15 Hochschule Bremen - Ingo Schöning15 Funktionsweise des USB zPolling-Bus zHost initialisiert alle Datentransfers zUnterbrechung ist nicht vorgesehen zkeine separate Taktleitung zKommunikation findet über pipes statt

16 Hochschule Bremen - Ingo Schöning16 Kodierung/Dekodierung zNRZI (Non Return to Zero Invert) y0 => Pegelwechsel y1 => kein Pegelwechsel

17 Hochschule Bremen - Ingo Schöning17 Bit-Stuffing zIDLE-Zustand = EINS-Zustand zNach sechs aufeinanderfolgenden Einsen wird eine Null eingefügt

18 Hochschule Bremen - Ingo Schöning18 Übertragungsmodus zControl yReset, Steuervorgänge zInterrupt yTastatur, Maus z Bulk yDrucker z Isochronous yMikro, Lautsprecher

19 Hochschule Bremen - Ingo Schöning19 Pipes zMessage-Pipes yDaten mit festem Format ybidirektional zStream-Pipes yDaten ohne festes Format yunidirektional zFlusskontrolle

20 Hochschule Bremen - Ingo Schöning20 Protokoll zalle Daten gehen in Paketen über die Kabel zÜbertragung wird unterteilt in drei Zeitabschnitte: yToken yData yHandshake (entfällt bei isochronen Daten)

21 Hochschule Bremen - Ingo Schöning21 zToken-Paket zData-Paket zHandshake-Paket Protokoll (2)

22 Hochschule Bremen - Ingo Schöning22 Funktionsweise eines HUB

23 Hochschule Bremen - Ingo Schöning23 Bewertung zRessourcen-Ersparnis zVereinfachung der Verkabelung zUSB beginnt sich zu etablieren zUSB-Peripherie unwesentlich teurer z wenig Betriebssysteme unterstützen bisher USB z Beachtung des Stromverbrauchs durch den Anwender positivnegativ

24 Hochschule Bremen - Ingo Schöning24 Quellen zwww.usb.org yUSB 2.0 Spezifikation zct-Ausgaben y11/1995 y02/1997 y01/1998 y10/2000


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