USB

Als USB (engl.: Universal Serial Bus) wird eine Steckverbindung zwischen Computern und (externer) Peripherie bezeichnet. Mit USB ausgestattete Geräte können im laufenden Betrieb miteinander verbunden werden (Plug & Play), wobei das angeschlossene Gerät sowie dessen Eigenschaften automatisch erkannt werden.

USB ist einer der am meisten verbreiteten Standards für den Datenaustausch mit externen Geräten wie Festplatten, Druckern und Scannern; Vorteile der USB-Verbindung sind im Vergleich zum Parallel-Anschluss:

• Breite Unterstützung von Peripheriegeräten wie z.B. Massenspeicher, Eingabegeräte und Drucker
• Versorgung der angeschlossenen Geräte mit Strom
• Plug-&-Play-Unterstützung, d.h., Geräte können im laufendem Betrieb an- und abgesteckt werden
• hohe Datenübertragungsraten (im Vergleich zu Vorgänger-Standards)
• Abwärtskompatibilität zu früheren USB-Spezifikationen

Das Ziel von USB ist es, die vielen veralteten externen PC-Schnittstellen (seriell, parallel, analog) zu ersetzen. Mittlerweile hat USB auch PCMCIA-Slots und externe SCSI-Schnittstellen weitgehend verdrängt. Aufgrund verschiedener Nachteile ist eine USB-Verbindung jedoch nicht immer die beste Wahl: Die Datenübertragung erfolgt in festen Datenpaketen, wodurch die Übermittlung sehr kleiner Dateien langsamer erfolgt. Der weit verbreitete USB–2.0-Standard ermöglicht eine Datentransferrate von 480 MBit/s, USB 3.0 verwendet eine Symbolrate von 5 GBit/s (ca. 500 MByte/s Bruttodatenrate).

Mittlerweile gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher USB-Stecker, die teilweise nicht kompatibel zueinander sind. Die üblichen Stecker-Varianten sind:

• Typ A: Der Standard-USB-Stecker am Host-Gerät (PC, Notebook, USB-Hub), vier Kontakte, mechanisch verdrehsicher.
• Typ B: Der fast quadratische Stecker ist an den beiden oberen Enden abgeschrägt und somit ebenfalls verdrehsicher. Dieser Anschluss ist an Druckern und Scannern zu finden.
• Typ Mini-B 5-polig: Die verkleinerte Form des Standardsteckers, die meist bei mobilen Geräten wie Smartphone und Digitalkameras zum Einsatz kommt.
• Typ USB 3.0 B: Ähnlich wie Typ B, aber mit einem zusätzlichen quadratischen Profil oberhalb der abgeschrägten Oberkanten.
  Micro-A: Die verkleinerte Form des USB-Anschlusses als Host-Anschlussform in mobilen Geräten.
• Micro-USB-Stecker: Die gegenüber dem Mini-USB-Anschluss weiter verkleinerte Form ist an vielen Smartphones und Tablets zu finden. Micro-USB wurde als Geräte-seitiger Anschluss für das gemeinsame europäische Ladegerät spezifiziert.
• Typ Mini-B 5-polig: Die verkleinerte Form des Standardsteckers, die meist bei mobilen Geräten wie Smartphone und Digitalkameras zum Einsatz kommt.
• Typ C: Der beidseitig verwendbare Stecker kommt sowohl auf Computer- als auch auf Peripherie-Seite zum Einsatz. Anwendung findet er in der Regel bei Smartphones und besonders flachen Notebooks. Über USB-C lassen sich verschiedene Protokolle übertragen.
  

Der universelle serielle Bus (USB 1.0) wurde vom Hersteller Intel entwickelt und 1996 im Markt eingeführt. Er war zum Anschluss von Peripheriegeräten an den PC konzipiert und sollte die Nachfolge einer ganzen Reihe damals verwendeter PC-Schnittstellen antreten und diese vereinheitlichen. Deshalb war die USB-Spezifikation nicht auf Tastatur und Maus begrenzt, sondern schloss auch andere Peripheriegeräte wie Drucker und Scanner mit ein. Massenspeicher wie etwa Festplatten wurden zwar von USB 1.0 unterstützt, wegen der maximalen Datenrate von 12 MBit/s waren sie dafür aber nur sehr eingeschränkt zu gebrauchen. Ende 1998 folgte die überarbeitete Spezifikation USB 1.1, die in erster Linie Fehler und Unklarheiten in der 1.0-Spezifikation behob und den Interrupt Out Transfer hinzufügte. Die Geschwindigkeit erhöhte sich nicht. USB 1.x war deshalb keine Konkurrenz zu Apples FireWire-Standard, der von Beginn an mit einer Datenrate von bis zu 400 Mbit/s arbeitet und im April 2003 auf bis zu 800 MBit/s beschleunigt wurde.

Im Jahr 2000 wurde USB 2.0 spezifiziert und eine Datenrate von 480 MBit/s und somit der Anschluss von Festplatten oder Videogeräten ermöglichte. Produkte dafür erschienen jedoch erst ab 2002 am Markt. Zu beachten ist, dass pro Anschluss nur max. 500 Ampere (High Power) oder 100 Ampere (Low Power) als Stromversorgung zur Verfügung stehen. Das reicht für externe Festplatten meist nicht aus, weswegen oft ein externes Netzteil benötigt wird. Aktuelle 2,5-Zoll-Festplatten benötigen zum Beispiel einen Startstrom von über einem Ampere, der auch bei Anschluss der Festplatte über zwei USB-Ports außerhalb der Spezifikation liegt. 2008 wurden die neuen Spezifikationen für USB 3.0 vorgestellt, die Datentransferraten von mindestens 4,8 GBits/s erreichen. Mit dieser Spezifikation werden auch neue Stecker, Kabel und Buchsen eingeführt, die mit den alten kompatibel sind.