USB

Rozbalit box

Obsah boxu

Universal Serial Bus (univerzální sériová sběrnice), běžně známá pod zkratkou USB, je průmyslový standard, který definuje kabely, konektory a komunikační protokoly používané pro připojení, komunikaci a napájení mezi počítači a elektronickými periferními zařízeními. Byla navržena s cílem standardizovat připojení široké škály periferií, jako jsou myši, klávesnice, tiskárny, digitální fotoaparáty, externí disky a mnoho dalších, a nahradit tak starší a méně univerzální rozhraní, jako byl sériový port nebo paralelní port.

Díky své jednoduchosti, funkci Plug and Play (připoj a hraj), schopnosti napájet připojená zařízení a vysokým přenosovým rychlostem se USB stalo nejrozšířenějším rozhraním v oblasti spotřební elektroniky. Moderní verze, zejména s konektorem USB-C, umožňují kromě přenosu dat a napájení také přenos obrazu a zvuku, čímž dále rozšiřují jeho univerzálnost.

📜 Historie

Vývoj USB byl motivován frustrací z velkého množství různých konektorů a složitosti instalace periferií v 90. letech 20. století. Cílem bylo vytvořit jediné, jednoduché a univerzální rozhraní.

🏛️ Počátky a první verze

Vývoj započal v roce 1994 skupinou sedmi společností: Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC a Nortel. Klíčovou postavou vývoje byl Ajay Bhatt ze společnosti Intel.

• USB 1.0: První verze byla představena v lednu 1996. Nabízela dvě rychlosti: Low Speed (1,5 Mbit/s) pro zařízení s nízkými nároky (myši, klávesnice) a Full Speed (12 Mbit/s). Tato verze se však příliš nerozšířila kvůli chybám a nedostatečné podpoře.
• USB 1.1: Vydána v srpnu 1998, opravila chyby předchozí verze a stala se první masově přijatou verzí. Právě díky ní se USB začalo masivně rozšiřovat, například v počítačích Apple iMac G3, které jako jedny z prvních zcela opustily starší porty ve prospěch USB.

🚀 Éra USB 2.0

V dubnu 2000 přišla revoluční verze USB 2.0 s režimem High Speed, který nabídl teoretickou přenosovou rychlost až 480 Mbit/s (60 MB/s). To byl 40násobný nárůst oproti USB 1.1, což umožnilo připojení rychlých zařízení, jako jsou externí pevné disky, vypalovací mechaniky a webkamery s vyšším rozlišením. USB 2.0 se na mnoho let stalo absolutním standardem a je dodnes kompatibilní s novějšími verzemi.

💨 Nástup SuperSpeed a zmatek v názvosloví

• USB 3.0: Představeno v listopadu 2008, přineslo nový režim SuperSpeed s rychlostí 5 Gbit/s (625 MB/s). Konektory USB 3.0 (typicky modré barvy) byly navrženy tak, aby byly zpětně kompatibilní s USB 2.0. S touto verzí začal nechvalně proslulý zmatek v názvosloví.
• USB 3.1: V roce 2013 byla představena verze 3.1 s režimem SuperSpeed+ a rychlostí 10 Gbit/s. Organizace USB-IF se zároveň rozhodla zpětně přejmenovat původní USB 3.0 na USB 3.1 Gen 1 a novou, rychlejší verzi označit jako USB 3.1 Gen 2.
• USB 3.2: Standard z roku 2017 přinesl další zdvojnásobení rychlosti na 20 Gbit/s tím, že umožnil využití dvou datových linek současně, což je možné pouze s novým konektorem USB-C. Přejmenování pokračovalo:
  • 5 Gbit/s: USB 3.2 Gen 1 (dříve USB 3.0 a USB 3.1 Gen 1)
  • 10 Gbit/s: USB 3.2 Gen 2 (dříve USB 3.1 Gen 2)
  • 20 Gbit/s: USB 3.2 Gen 2x2

⚡ Moderní éra USB4 a Thunderbolt

• USB4: Specifikace byla vydána v roce 2019 a je založena na protokolu Thunderbolt 3, který Intel poskytl konsorciu USB-IF. USB4 vyžaduje výhradně konektor USB-C a nabízí:
  • Rychlost až 40 Gbit/s.
  • Dynamické sdílení šířky pásma mezi daty a videem.
  • Zpětnou kompatibilitu s USB 3.2, USB 2.0 a Thunderboltem 3.
• USB4 Version 2.0: Oznámeno v roce 2022, přináší další masivní navýšení rychlosti až na 80 Gbit/s v symetrickém režimu (80 Gbit/s v obou směrech) a až 120 Gbit/s v asymetrickém režimu (120 Gbit/s jedním směrem a 40 Gbit/s druhým), což je ideální pro monitory s vysokým rozlišením a obnovovací frekvencí.

⚙️ Technická specifikace

Verze a rychlosti

Přehled hlavních verzí a jejich marketingových i technických označení:

Technická specifikace	Marketingový název	Rychlost	Rok
USB 1.1	Full Speed USB	12 Mbit/s	1998
USB 2.0	High Speed USB	480 Mbit/s	2000
USB 3.2 Gen 1	SuperSpeed USB 5Gbps	5 Gbit/s	2008
USB 3.2 Gen 2	SuperSpeed USB 10Gbps	10 Gbit/s	2013
USB 3.2 Gen 2x2	SuperSpeed USB 20Gbps	20 Gbit/s	2017
USB4	USB4 40Gbps	40 Gbit/s	2019
USB4 Version 2.0	USB 80Gbps	80 Gbit/s	2022

🔌 Typy konektorů

Během vývoje USB vzniklo několik typů konektorů, které se liší velikostí a tvarem.

• USB-A: Klasický, plochý obdélníkový konektor, který se nachází na většině počítačů a flash disků. Není oboustranný.
• USB-B: Čtvercový konektor, typicky používaný pro připojení tiskáren, skenerů a některých externích disků.
• Mini-USB: Menší verze, populární u starších digitálních fotoaparátů, MP3 přehrávačů a mobilních telefonů. Dnes je již zastaralý.
• Micro-USB: Ještě menší a plošší konektor, který se stal na mnoho let standardem pro nabíjení chytrých telefonů a další přenosné elektroniky.
• USB-C: Moderní, malý a oválný konektor představený v roce 2014. Jeho hlavními výhodami jsou:
  • Oboustrannost: Lze jej zapojit jakkoliv.
  • Univerzálnost: Podporuje přenos dat, napájení (až 240 W), video i audio signál.
  • Vysoká rychlost: Je nezbytný pro nejrychlejší standardy jako USB 3.2 Gen 2x2 a USB4.
  • Evropská unie stanovila USB-C jako povinný nabíjecí konektor pro většinu malé elektroniky prodávané na jejím území od konce roku 2024.

⚡ Napájení (Power Delivery)

Jednou z klíčových funkcí USB je schopnost napájet připojená zařízení.

• Standardní napájení: USB 1.1/2.0 poskytovalo 5 V a 500 mA (2,5 W), USB 3.0 pak 5 V a 900 mA (4,5 W).
• USB Battery Charging (BC): Specifikace, která umožnila vyšší proud (až 1,5 A, tj. 7,5 W) pro rychlejší nabíjení.
• USB Power Delivery (USB PD): Revoluční technologie, která funguje výhradně přes konektor USB-C. Umožňuje inteligentní komunikaci mezi zařízením a nabíječkou, aby se dohodly na optimálním napětí a proudu.
  • USB PD 3.0: Podporuje výkon až 100 W (typicky 20 V při 5 A), což stačí k napájení většiny notebooků.
  • USB PD 3.1: S režimem Extended Power Range (EPR) zvyšuje maximální výkon až na 240 W (48 V při 5 A), což umožňuje napájet i výkonné herní notebooky nebo monitory.

🔄 Alternativní režimy (Alternate Modes)

Konektor USB-C je natolik všestranný, že dokáže pomocí tzv. alternativních režimů přenášet i jiné signály než jen USB data.

• DisplayPort Alternate Mode: Umožňuje připojit monitor přímo přes USB-C kabel bez potřeby redukcí. Je to nejrozšířenější alternativní režim.
• HDMI Alternate Mode: Podobně jako u DisplayPortu umožňuje přímé připojení k zařízením s HDMI vstupem.
• Thunderbolt Alternate Mode: Rozhraní Thunderbolt 3 a 4 využívají konektor USB-C a jsou plně integrovány do standardu USB4. Nabízejí nejvyšší rychlosti a možnost řetězení více zařízení.

👍 Výhody a 👎 Nevýhody

Výhody

• Univerzálnost: Jeden kabel pro data, napájení, video i audio.
• Jednoduchost: Podpora Plug and Play a hot-swapping (připojování a odpojování za chodu).
• Vysoká rychlost: Moderní verze dosahují desítek Gbit/s.
• Napájení zařízení: Od malých periferií až po výkonné notebooky.
• Malé a oboustranné konektory: Díky USB-C je používání pohodlnější.

Nevýhody

• Zmatek v názvosloví: Neustálé přejmenovávání verzí (USB 3.0 -> 3.1 Gen 1 -> 3.2 Gen 1) je pro spotřebitele matoucí.
• Fragmentace standardů: Samotná přítomnost konektoru USB-C nezaručuje podporu nejvyšších rychlostí, Power Delivery nebo alternativních režimů. Uživatel si musí ověřit specifikace konkrétního zařízení.
• Fyzická odolnost: Starší konektory, zejména Micro-USB, byly náchylné k mechanickému poškození.
• Bezpečnostní rizika: Existují útoky jako BadUSB, kde se zařízení tváří jako neškodná periferie (např. klávesnice), ale ve skutečnosti provádí škodlivé příkazy.

🤓 Pro laiky

Představte si USB jako univerzální zásuvku pro vaše elektronická zařízení. Dříve jste potřebovali jinou zásuvku pro lampu (paralelní port pro tiskárnu), jinou pro rádio (sériový port pro myš) a další pro holicí strojek (PS/2 pro klávesnici). Bylo to nepraktické a matoucí.

USB přišlo s nápadem jedné jediné "zásuvky" pro všechno.

• Verze (1.0, 2.0, 3.0, 4): Jsou jako generace dálnic. USB 1.0 byla okresní silnice. USB 2.0 byla rychlostní silnice, která stačila na většinu věcí. USB 3 a USB4 jsou moderní dálnice s mnoha pruhy, po kterých můžete posílat obrovské množství dat velmi rychle (např. kopírovat celý film za pár sekund).
• Konektory (A, B, Micro, C): To jsou tvary "zástrček". USB-A je ten velký obdélník, který známe všichni. Micro-USB byla malá zástrčka pro starší telefony. USB-C je nejnovější, malá, oválná zástrčka, kterou můžete zapojit jakkoliv a nemusíte přemýšlet, kde má vršek a spodek.
• Power Delivery (PD): Je to jako "chytré nabíjení". Když připojíte telefon, kabel mu dodá jen trochu energie. Když ale připojíte velký notebook, kabel to pozná a pošle mu mnohem více "šťávy", aby se mohl nabíjet a fungovat. Díky tomu vám stačí jedna nabíječka na všechna zařízení.

⏰ Tento článek je aktuální k datu 29.12.2025