USB (Universal Serial Bus)

รูปภาพของ supatkul

 

     USB ย่อมาจากคำว่า Universal Serial Bus ครั้งหนึ่งเคยมีคนหยามว่าเป็นแค่เทคโนโลยีแก้ขัด และมองหาอนาคตไม่เจอเหมือนกับพระเอกเลยค่ะ ที่ต้องโดนเหยียดหยามก่อนแล้วค่อยประกาศตัวว่า “เป็นร้อยตำรวจเอกปลอมตัวมา” กาลเวลาได้พิสูจน์แล้วว่าเจ้าเทคโนโลยีแก้ขัดนี้กลายเป็นพระเอกเต็มตัวค่ะ แม้บางคนยังค่อนขอดว่าสู้เทคโนโลยี FireWire ไม่ได้ แต่เรื่องจริงก็ปรากฏอยู่แล้วค่ะ ว่าบริษัทยักษ์ใหญ่ ผู้นำทางด้านอุปกรณ์ไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ และคอมพิวเตอร์หลายเจ้า ช่วยกันวางมาตรฐานร่วมกัน โดยในยุคเริ่มแรกนั้นมี COMPAQ, IBM, DEC, Intel, Microsoft, NEC และ Northern Telecom ซึ่งแค่เห็นชื่อบริษัทเหล่านี้ก็พอจะเชื่อขนมกินได้แล้วล่ะค่ะว่าอนาคตของ USB ไม่ดับแน่ๆ

     ระยะแรกอาจจะลำบากนิดหนึ่ง แต่เป็นเรื่องธรรมดาสำหรับเทคโนโลยีใหม่ ซึ่งเกิดปัญหากับระบบปฏิบัติการเก่า ๆ บน Windows และ Macintosh และนับตั้งแต่เดือนตุลาคม พ.ศ.2539 (ค.ศ.1996) เป็นต้นมา ระบบปฏิบัติการ Windows ก็เริ่มรู้จัก USB แล้ว แต่ยังต้องลง Driver เสริม และ Patch ของระบบปฏิบัติการด้วย ซึ่งพอมาถึงยุคตั้งแต่ Windows 98 Second Edition เป็นต้นมา Driver ของ USB ก็ถูกรวมเข้าไว้ในระบบปฏิบัติการเลย และเป็น Driver แบบอเนกประสงค์อีกด้วย กล่าวคือ ระบบปฏิบัติการจะรู้จักกับอุปกรณ์ USB ตามมาตรฐานทุกตัว โดยไม่จำเป็นต้องลง Driver เสริมอีกต่อไป

      มาตรฐานของ USB นั้นออกมาอวดโฉมต่อชาวโลกเป็นครั้งแรก ด้วย Revision 0.7 เมื่อวันที่ 11 พฤศจิกายน ปี พ.ศ.2537 (ค.ศ. 1994) และหลังจากนั้นก็ได้ปรับปรุงแก้ไขเรื่อยมา จนกระทั่งออกมาเป็น Revision 1.0 ได้สำเร็จ ในวันที่ 15 มกราคม พ.ศ.2539 (ค.ศ.1996) และได้ปรับปรุงแก้ไขปัญหาต่าง ๆ จนได้เป็น Revision 1.1 เมื่อวันที่ 23 กันยายน พ.ศ.2541 (ค.ศ.1998) ซึ่งก็ได้กลายเป็นรากฐานของมาตรฐาน USB ที่สำคัญที่ยังคงใช้กันอยู่จนถึงทุกวันนี้ ซึ่งก้าวไปถึงระดับ USB 2.0 แล้วค่ะ เมื่อวันที่ 27 เมษายน พ.ศ.2543 (ค.ศ.2000) 4 ปีเอง และเมื่อเร็วๆ นี้กับเทคโนโลยี USB 3.0 ค่ะ

     สำหรับบริษัทต่างๆ ที่ร่วมกันพัฒนามาตรฐาน USB นี้ก็ได้ก่อตั้งเป็นองค์กรที่เรียกว่า USB-IF หรือ USB Implementers Forum, Inc. ซึ่งเป็นองค์กรเพื่อการพัฒนาและสนับสนุนมาตรฐาน USB แบบไม่หวังผลกำไร ซึ่งก็ประกอบด้วยหลายๆ ส่วนด้วยกัน ทั้งในส่วนของการทดสอบ ส่วนบอร์ดบริหารที่มาจากหลายๆ บริษัท และส่วนอื่นๆ ที่ทำหน้าที่แตกต่างกันไป โดยมีเป้าหมายเดียวกันคือ เพื่อการพัฒนาและสนับสนุนการใช้งานอุปกรณ์ และระบบบัสแบบ USB นั่นเอง

     ถ้าใครเคยใช้คอมพิวเตอร์ในยุคก่อนจะเห็นได้ว่าการเชื่อมต่ออุปกรณ์คอมพิวเตอร์ มีความยากลำบากในการติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆ ทั้ง Printer, Scanner, Modem หรือ Zip Drive ต่างๆ ไม่ว่าจะผ่านทาง Serial Port หรือ Parallel Port ซึ่งพวกนี้นอกจากจะต้องลง Driver เฉพาะสำหรับอุปกรณ์นั้นๆ แล้วยังมีข้อจำกัดที่เครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องจะมี Port นี้เพียงไม่กี่ Port อีกด้วย แถมการรับส่งข้อมูลผ่าน Port นี้ก็ยังช้าอีกด้วย ทางออกในสมัยนั้นก็เช่น อุปกรณ์ที่ต้องการความเร็วในการส่งข้อมูลสูงๆ ก็มักจะมาพร้อมๆ กับ Card ที่มี Port เฉพาะของมันเอง ซึ่งก็แน่นอนว่าจะต้องเปลืองที่ Slot บน Mainboard ในเครื่องคอมพิวเตอร์อีกด้วย แถมยังติดตั้งไม่ใช่ง่าย ๆ เลย ดังนั้น USB จึงได้ถือกำเนิดขึ้นมาเพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้นั่นเอง!

     ด้วยคุณสมบัติที่สามารถนำไปใช้กับอุปกรณ์ได้หลากหลาย และสามารถต่อพ่วงกับอุปกรณ์อื่น ๆ ได้ถึง 127 ตัว ต่อเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องเดียว พ่วงด้วยความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่มากกว่า และง่ายต่อการติดตั้ง เพียงแค่ Plug เข้าไปก็ใช้งานได้เลยเพราะอย่างนี้ USB จึงกลายเป็นพระเอกขี่ม้าขาวที่เข้ามาแก้ปัญหาต่างๆ ได้อย่างดี ด้วยคุณสมบัติต่าง ๆ เหล่านี้ทำให้มาตรฐาน USB ถูกพัฒนาต่อมาเรื่อยๆ จนมีราคาที่ถูกลงๆ และกลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐานที่ติดตั้งมาพร้อมกับเครื่องคอมพิวเตอร์เลยทำให้อุปกรณ์เสริมต่าง ๆ ผลิตออกมาเพื่อรองรับ USB มากมาย

     USB สามารถ Apply เอามาใช้งานได้ เช่น Modem, Printer, Scanner, Keyboard, Mouse, WebCam ฯลฯ แม้กระทั้งอุปกรณ์ที่ไม่คิดว่าจะมาต่อกับ Port USB นี้ อย่างโคมไฟ หรือพัดลม ก็ยังขอเอากับเขาด้วย! ฮา...อุปกรณ์ต่างๆ ที่เคยใช้งานผ่าน Serial Port, Parallel Port ต่างๆ หนีมาใช้งานกันบน USB Port กันเกือบทั้งหมดแล้ว ทั้ง Printer, Scanner, Mouse, Keyboard, GamPad, JoyStick, กล้อง Digital, WebCam, Modem, อุปกรณ์บันทึกหน่วยความจำต่าง ๆ ทั้ง Zip Drive หรือ CD-Writer, Flash/USB/Thumb Drive, อุปกรณ์ด้าน Network รวมไปถึงอุปกรณ์อื่น ๆ เท่าที่คิดและสรรหามาใช้งานกันบน USB ก็เพราะด้วยความที่มันง่ายต่อการใช้งาน ไม่ยุ่งยากสลับซับซ้อน ซึ่งในปัจจุบันนี้ เราสามารถหาอุปกรณ์ USB ต่าง ๆ มาต่อเข้ากับเครื่องคอมพิวเตอร์ ได้โดยง่าย แค่ Plug เข้าไปก็ใช้งานได้แล้ว ไม่จำเป็นต้องติดตั้ง Driver อะไรให้วุ่นวาย (ยกเว้นกับระบบปฏิบัติการรุ่นเก่าๆ ที่ยังไม่รองรับ) อีกทั้งยังสามารถ Plug เข้าหรือถอดออกได้โดยไม่จำเป็นต้องปิด-เปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ใหม่ให้เสียเวลาอีกด้วย

USB ทำงานอย่างไร?

     ก่อนอื่น เรามาดูส่วนประกอบหลักก่อนนะคะ

     1. สายเคเบิ้ลของ USB คือ สายไฟ สายหมายเลข 1 จ่ายไฟ +5 Volt และ หมายเลข 4 เป็นสายดิน (Ground) สายข้อมูล คือ สายหมายเลข 2 และ หมายเลข 3

 

     การทำงานก็เป็นดังนี้ค่ะ เมื่อเปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ขึ้นมา ระบบจะทำการตรวจสอบอุปกรณ์ต่อพ่วงทาง Port USB แล้วจะกำหนด Address ให้แต่ละอุปกรณ์ เรียกว่า กระบวนการ "Enumeration" หรือเมื่อเราทำการ Plug อุปกรณ์เข้าไปยัง Port USB ปุ๊บ ระบบก็จะทำการตรวจสอบด้วยกระบวนการ "Enumeration" ทันที เพื่อตรวจสอบชนิดของข้อมูลที่จะทำการรับ หรือ จัดส่งให้กับอุปกรณ์ที่ต่อพ่วงเข้ามา ซึ่งแบ่งชนิดของข้อมูลได้เป็น 3 แบบ คือ
          1.Interrupt - เสมือนเป็นการตอดรบกวน โดยส่งข้อมูลทีละน้อยๆ เช่น อุปกรณ์จำพวก Mouse หรือ Keyboard หรือ GamePad ต่างๆ จะทำการส่งข้อมูลให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์คราวละเล็กน้อยเท่านั้น และจะส่งแบบไม่ต่อเนื่อง ตามแต่ลักษณะการใช้งาน
          2.Bulk - หรือการส่งข้อมูลคราวละมากๆ เป็นก้อนๆ เช่นการพิมพ์งาน ซึ่งเครื่องคอมพิวเตอร์ จะส่งข้อมูลให้กับเครื่องพิมพ์คราวละมากๆ เป็นต้น ซึ่งระบบจะทำการตรวจสอบข้อมูลทั้งความถูกต้อง และความครบถ้วนด้วย
          3.Isochronous - หรือการส่งข้อมูลแบบต่อเนื่อง เป็น Stream เช่น พวก Speaker หรือ WebCam ที่จะมาการส่งข้อมูลอย่างต่อเนื่องแบบ Real-Time ระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ หรือ Host กับ อุปกรณ์ต่อพ่วง ซึ่งใน Mode นี้ จะไม่มีการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูล ว่าได้รับครบถ้วน ถูกต้องหรือไม่ เครื่องคอมพิวเตอร์ หรือ Host นั้น จะส่งคำสั่ง หรือ query (ซักคำถาม) ไปยังอุปกรณ์ ผ่านทาง "Control Packet" โดยเครื่องคอมพิวเตอร์นั้น จะทำการกันเนื้อที่ 90% ของ Bandwidth ทั้งหมด ( USB 1.1 ที่ 12 Mbps และ USB 2.0 ที่ 480 Mbps ) สำหรับใช้งานการส่งข้อมูลแบบ Isochronous หากมีการใช้งานถึง 90% เมื่อไร ระบบก็จะทำการปฏิเสธการร้องขอในแบบ Interrupt และ Isochronous ที่เข้ามาใหม่ทันที โดย 10% ที่กันไว้นั้น จะไว้ใช้สำหรับการส่งข้อมูลแบบ Bulk และสำหรับ Control Packet ของ Host นั่นเอง

เกร็ดเล็กๆ เกร็ดน้อยๆ

     1.ปกติแล้วคอมพิวเตอร์จะทำหน้าที่เป็น Host ของระบบ USB เว้นเสียแต่อุปกรณ์สมัยใหม่บางอย่าง เช่นกล้อง Digital ที่สามารถต่อเข้ากับ Printer แล้วพิมพ์ภาพได้เลย โดยกล้อง Digital นั้น จะทำหน้าที่เป็น Host เอง

     2. เราสามารถต่ออุปกรณ์ USB เข้าที่เครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องเดียวได้ถึง 127 ตัว ( อาศัย USB HUB ช่วยเพิ่มจำนวน Port )

     3.สายเคเบิ้ลของ USB แต่ละเส้นนั้น สามารถยาวได้ถึง 5 เมตร แต่ถ้าใช้ HUB เป็นตัวขยายสัญญาณ ก็จะสามารถต่อพ่วงได้ยาวที่สุด 30 เมตรเลยทีเดียว ผ่านสายเคเบิ้ล 6 เส้น เส้นละ 5 เมตร และ ใช้ HUB ช่วย 5 ตัว

     4.ความเร็วสูงสุดในการรับส่งข้อมูลของ USB 1.1 นั้น คือ 12 Mbps ( Megabits per second ) ความเร็วสูงสุดในการรับส่งข้อมูลของ USB 2.0 นั้น คือ 480 Mbps

     5.สายเคเบิ้ลของ USB นั้น ประกอบด้วยสายไฟ 2 เส้น คือสายไฟ 5 โวลต์ และ สายดิน และสายข้อมูลอีก 2 เส้น

     6.สายไฟในสายเคเบิ้ลของ USB นั้น จะสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้มากถึง 500 มิลลิแอมแปร์ ด้วยพลังไฟ 5 โวลต์

     7.อุปกรณ์ที่ใช้ไฟเลี้ยงต่ำๆ เช่น Keyboard และ Mouse จะอาศัยไฟเลี้ยงโดยตรงจากระบบบัส USB

     8.อุปกรณ์ใหญ่ๆ ที่ใช้ไฟเลี้ยงสูง แม้จะมาพร้อมกับแหล่งจ่ายไฟของตัวเอง ( มีปลักไฟ ) แต่ก็จะยังอาศัยไฟเลี้ยงจากระบบบัส USB อีกด้วย

     9.อุปกรณ์ USB ทุกชนิด จะเป็นแบบ Hot-Swap คือ สามารถ Plug หรือ ถอดเปลี่ยนได้ตลอดเวลา แม้ขณะเครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานอยู่ โดยไม่จำเป็นต้องปิด-เปิดเครื่องใหม่ ( แต่ก็ไม่ควรจะถอดออก ในขณะที่อุปกรณ์นั้นๆ ยังทำงานอยู่ )

    10.Mouse, Keyboard, GamePad และ/หรือ JoyStick นั้น ทำงานแบบ Interrupt ซึ่งต้องการความเร็วในการรับ-ส่งข้อมูลเพียง 1.5 Mbps เท่านั้น

     11.อุปกรณ์ตามมาตรฐาน USB 1.1 สามารถใช้งานบนระบบบัส USB 2.0 ได้ แต่จะได้ Bandwidth สูงสุดเพียง 12 Mbps เท่านั้น

     12.อุปกรณ์ตามมาตรฐาน USB 2.0 ก็สามารถใช้งานบนระบบบัส USB 1.1 ได้เช่นกัน แต่ก็จะได้ Bandwidth สูงสุดที่ 12 Mbps เท่านั้น

     13.ลักษณะรูปกายภายนอกของอุปกรณ์ USB 1.1 และ USB 2.0 นั้น เหมือนกันทุกประการ ต้องอาศัย Label จากผู้ผลิต ซึ่งหากเป็น USB 2.0 ก็จะพยายามเน้นเป็นพิเศษ สังเกตจาก Label ได้ไม่ยาก
 

มหาวิทยาลัยศรีปทุม ผู้ใหญ่ใจดี
 
 

 ช่วยด้วยครับ
นักเรียนที่สร้างบล็อก กรุณาอย่า
คัดลอกข้อมูลจากเว็บอื่นทั้งหมด
ควรนำมาจากหลายๆ เว็บ แล้ววิเคราะห์ สังเคราะห์ และเขียนขึ้นใหม่
หากคัดลอกทั้งหมด จะถูกดำเนินคดี
ตามกฎหมายจากเจ้าของลิขสิทธิ์
มีโทษทั้งจำคุกและปรับในอัตราสูง

ช่วยกันนะครับ 
ไทยกู๊ดวิวจะได้อยู่นานๆ 
ไม่ถูกปิดเสียก่อน

ขอขอบคุณในความร่วมมือครับ

อ่านรายละเอียด

ด่วน...... ขณะนี้
พระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ (ฉบับที่ 2) พ.ศ. 2558 
มีผลบังคับใช้แล้ว 
ขอให้นักเรียนและคุณครูที่ใช้งาน
เว็บ thaigoodview ในการส่งการบ้าน
ระมัดระวังการละเมิดลิขสิทธิ์ด้วย
อ่านรายละเอียดที่นี่ครับ

 

สมาชิกที่ออนไลน์

ขณะนี้มี สมาชิก 0 คน และ ผู้เยี่ยมชม 29 คน กำลังออนไลน์