PCI Express E USB

Organização e arquitetura de computadores

Protocolos de barramento

Alunos: José Malan,

Gustavo Marques,

Johnathan Alves,

Leonardo Cavalcante.

Universal serial bus (USB)

O USB é um padrão da indústria que define cabos, conectores e protocolos de

comunicação usados em um barramento para conexão, comunicação e alimentação entre

computadores e dispositivos eletrônicos. O padrão foi criado justamente para facilitar a

conexão de dispositivos periféricos ao computador, altamente problemática até então.

Basicamente, quase que a totalidade dos dispositivos atuais possuem suporte para o

USB, de impressoras a celulares.

Uma vez ganho popularidade, atualizações para aperfeiçoamento foram lançadas

de tempos em tempos.

Funcionamento

Quando o computador é inciado, ele interroga todos os dispositivos conectados ao

barramento e designa um endereço para cada um. Esse processo é chamado

enumeração. Os dispositivos são também enumerados ao se conectarem ao barramento.

O computador também encontra, a partir de cada dispositivo, o tipo de transferência de

dados que ele quer realizar, sendo elas:

Interrupção – usado em dispositivos como mouse e teclado. Que enviarão

pouquíssimos dadoos. O processador pára (interrompe) a tarefa que está sendo

realizada para dar prioridade ao dispositivo, que requer uma resposta imediata.

Bulk – transferência de pacotes de dados, blocos, mais de uma palavra.

Isócrono – Os dados são transferidos entre dispositivo e computador em tempo

real e sem correção de erros.

Conforme os dispositivos são enumerados, o computador mantém um registro da

largura total de banda que todos os dispositivos isócronos e os dispositivos de interrupção

exigem. Eles podem consumir até 480Mbps da largura de banda disponível(USB 2.0).

Após 90% de uso, o computador nega acesso a qualquer outro dispositivo isócrono ou de

interrupção. As transferências de grandes pacotes de dados e de controle utilizam

qualquer largura de banda restante (pelo menos 10%). O USB divide a largura de banda

disponível em frames e o computador controla os frames. Os frames contêm 1.500 bytes

e um novo frame tem início a cada milissegundo. Durante um frame, dispositivos

isócronos e de interrupção obterão um slot, assim as larguras de banda necessárias

serão garantidas. As transferências de pacotes de dados e de controle utilizam qualquer

espaço deixado.

Características do USB

São características do barramento serial universal: podem ser conectados ao

computador até 127 dispositivos, diretamente ou através de hubs USB; cabos individuais

USB podem ter até 5 metros, os dispositivos podem ficar até 30 m de distâncias do

computador, o que equivale a 6 cabos; um cabo USB possui dois fios para

energia(alimentação e aterramento), e um par trançado para condução de dados; Nos

cabos de energia, o computador poderá fornecer até 500 mA de energia a 5 volts; Os

dispositivos de baixa potência(como mouse e teclado) são alimentados diretamente pelo

barramento, já os dispositivos de alta potência (por demandarem uma maior quantidade

de energia, como impressoras) possuem fonte própria de alimentação e exigem uma

energia mínima do barramento - os hubs podem ter suas próprias fontes de energia para

fornecer energia aos dispositivos conectados a ele; os dispositivos USB são Plug and

Play, podem ser conectados e desconectados a qualquer momento, o drive é de fácil

instalação, geralmente automática.

USB 1.0

Lançado em janeiro de 1996, tinha taxas de transferências de dados de até

1,5Mbps(baixa velocidade) e 12 Mbps(alta velocidade). Essa versão definia apenas as

especificações técnicas para os dispositivos USB, não dizendo nada sobre um conector

padrão a ser utilizado, de forma que existia uma mesma interface de implementação para

todos os dispositivos, mas com vários tipos de conectores. Para resolver o problema do

conector, foi lançado o USB 1.1, que garantiu uma alta compatibilidade ou universalidade

de interfaceamento, apesar da baixa velocidade – a mesma do 1.0 . Um dos resultados foi

uma diversificação de periféricos. De inicio, a baixa velocidade não era um problema

muito grande, dado os padrões da época, entretanto com o tremendo avanço da

tecnologia isso veio a se tornar uma barreia ao padrão. Solução, renovação do padrão

com o USB 2.0.

USB 2.0

O padrão USB 2.0 foi lançado em abril de 2000 com a velocidade de 480 Mbps, o

equivalente a cerca de 60 MB por segundo. O conector