USB: Tudo o que você precisa saber sobre padrões, velocidades e tipos de porta USB
Como o USB surgiu?
Começou há 30 anos
O desenvolvimento do USB começou em 1994 com o objetivo de fazer um único conector que pudesse basicamente substituir uma série de conectores vistos em PCs. O objetivo do USB também era trazer uma configuração de software mais simples de todos os dispositivos que pudessem se conectar por USB, para permitir taxas de dados mais rápidas para dispositivos externos e para resolver os problemas de usabilidade das interfaces existentes. O USB não foi uma invenção de um homem só. Foi um esforço de grupo que incluiu um total de sete empresas, a saber, Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC e Nortel. A equipe liderada por Ajay Bhatt trabalhou no padrão na Intel e os primeiros circuitos integrados com suporte para USB foram produzidos em 1995.
USB 1.0
A primeira especificação chamada USB 1.0 fez sua estreia em janeiro de 1996, oferecendo velocidades de transferência de dados de 1,5 Mbps (baixa velocidade) e 12 Mbps (velocidade máxima). A decisão de adicionar configurações de duas velocidades foi tomada para que pudesse suportar dispositivos de alta velocidade, como impressoras e unidades de disco, bem como periféricos de baixo custo, como teclados e mouses. O USB 1.1 foi, na verdade, a primeira especificação amplamente usada, pois fez sua primeira aparição no Apple iMac em setembro de 1998. Vários fabricantes seguiram a Apple e começaram a produzir PCs sem legado com portas USB.
USB 2.0 e USB 3.0
Em abril de 2000, a especificação USB 2.0 foi anunciada após obter o consentimento do USB Implementers Forum (USB-IF). Foi disponibilizada em 2001. Hewlett-Packard, Intel, Lucent Technologies (Nokia), NEC e Philips pressionaram por maiores taxas de transferência de dados, onde o novo padrão trouxe velocidades de até 480 Mbps. Então vimos o USB 3.0 ser publicado em 12 de novembro de 2008, para aumentar ainda mais as velocidades de transferência de dados para até 5 Gbps, o que também foi chamado de SuperSpeed. O novo padrão também se concentrou em diminuir o consumo de energia, aumentar a saída de energia e fornecer compatibilidade com versões anteriores do USB 2.0. O primeiro conjunto de dispositivos com USB 3.0 foi lançado em janeiro de 2010.
USB 3.1 Gen 1 e Gen 2
A especificação USB 3.1 foi anunciada pela primeira vez em julho de 2013 e foi aí que as coisas começaram a ficar um pouco confusas. Foi lançado em duas versões, USB 3.1 Gen 1 e USB 3.1 Gen 2. Enquanto o primeiro manteve o modo de transferência de 5 Gbps (SuperSpeed) do USB 3.0, o Gen 2 introduziu o modo de transferência SuperSpeed+ com uma taxa máxima de sinalização de dados de 10 Gbps. Em setembro de 2017, a especificação USB 3.2 foi publicada, o que mais uma vez trouxe uma mudança no esquema de nomenclatura. USB 3.2 Gen 1 era na verdade o mesmo que USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 2 era o novo USB 3.1 Gen 2 e USB 3.2 Gen 2x2 era o mais novo e mais rápido, oferecendo velocidades de até 20 Gbps.
USB4 e USB4 versão 2.0
O padrão mais recente é oficialmente chamado de USB4 (não USB 4 por qualquer motivo) e foi introduzido em 2019 com os primeiros dispositivos USB4 chegando em 2021 e 2022. As coisas ficaram bem confusas com USB 3.1 e 3.2 e toda a terminologia Gen 1 e Gen 2, e o USB-IF está tentando desfazer isso com USB4, cujo marketing dependerá de sua velocidade de transferência de dados e não de sua versão. O USB4 vem em dois sabores: 20 Gbps e 40 Gbps, e o USB-IF espera que os fabricantes marquem seus dispositivos USB com as velocidades em vez de apenas USB4.
Há um ponto adicional para o USB4: Thunderbolt. A base do USB4 é o antigo protocolo Thunderbolt 3 da Intel e, naturalmente, o USB4 é um pouco compatível com o Thunderbolt — ênfase em um pouco. Dispositivos e cabos USB4 podem ser de 20 Gbps ou 40 Gbps, enquanto o Thunderbolt 4 requer 40 Gbps, então nem todas as portas e cabos USB4 podem ser equivalentes ao Thunderbolt.
A especificação do USB4 versão 2.0 foi lançada no final de 2022 (tornando o USB ainda mais confuso para todos) e aumenta a largura de banda do USB4 de 40 para 80 Gbps, com um modo opcional de 120 Gbps que funciona apenas em uma direção, deixando a outra direção com apenas 40 Gbps de largura de banda. Este modo de 120 Gbps é útil para situações em que um lado da conexão precisa receber muito mais dados do que o outro, como usar uma tela de alta resolução que precisa de muitos dados para mostrar uma imagem totalmente detalhada. Esperávamos que os dispositivos USB4 2.0 fossem lançados no final de 2023, no mínimo, mas ainda não há sinal deles.
Thunderbolt
Ao contrário do padrão USB, que se orgulha da universalidade e aceitação como um "padrão", o Thunderbolt é um padrão desenvolvido e licenciado pela Intel. No entanto, o Thunderbolt 3 foi basicamente dado ao USB-IF e foi usado para criar o USB4, então agora a relação entre os dois é obscura. É um padrão de transferência de dados e energia multiplataforma, mas os dispositivos precisam ser certificados para uso com esse padrão, e os padrões da Intel são muito mais rigorosos do que os do USB-IF.
O protocolo Thunderbolt é frequentemente encontrado em laptops e, às vezes, desktops, e pode ser usado para conectar dispositivos compatíveis com DisplayPort, incluindo monitores externos, bem como periféricos PCI Express (PCIe), incluindo placas gráficas externas, discos rígidos, conectores Wi-Fi ou Ethernet, por meio de uma porta USB-C. A geração atual do protocolo – Thunderbolt 4 – suporta larguras de banda upstream ou downstream de até 40 Gbps. Comparado com a última geração do Thunderbolt 3, a nova versão traz suporte aprimorado para exibição em 4K (de um monitor 4K para dois), o dobro da largura de banda PCIe e garante 40 Gbps de largura de banda, o que era opcional para o Thunderbolt 3.
A próxima geração do Thunderbolt está no horizonte.
Então, há USB e Thunderbolt, e o USB4 é baseado no Thunderbolt 3, que foi sucedido pelo Thunderbolt 4. Se você está confuso, não o culpamos. O que você precisa saber é que o USB4 não garante muito em termos de desempenho, enquanto o Thunderbolt 4 promete mais. Embora o USB4 seja baseado no Thunderbolt 3, isso não significa que todos os dispositivos, portas e cabos USB4 terão os mesmos recursos e desempenho de qualquer conexão Thunderbolt 3 ou 4.
Para deixar as coisas ainda mais confusas para os consumidores, o Thunderbolt 5 também está aqui agora, depois de ter sido lançado em setembro de 2023. Ele traz velocidades de transferência de até 120 Gbps, embora 80 Gbps seja a velocidade para dispositivos que precisam de quantidades iguais de largura de banda em ambas as direções. Os dispositivos podem ter 120 Gbps de largura de banda em uma direção em troca de ter apenas 40 na outra, como USB4 2.0. Isso é útil para monitores e talvez até dispositivos de armazenamento.
O Thunderbolt 5 ainda não foi enviado em nenhum produto, mas a Intel disse que espera produtos usando o padrão em 2024. Ele requer um chip discreto e não é embalado como parte das CPUs da Intel desta vez, e o Thunderbolt 4 ainda deve permanecer por um tempo. O Thunderbolt 5 é voltado principalmente para entusiastas.
Conectores e portas USB
Você conhecerá a maioria deles
Antes de falarmos sobre os vários tipos de portas e conectores USB, vamos falar sobre a diferença entre o conector e a porta. A porta é o que você tem no seu dispositivo, como um smartphone ou PC. É onde você conecta um cabo ou dispositivo externo, digamos, um pen drive. O conector geralmente é visto no próprio cabo que se conecta à porta. Isso significa que você precisa de uma porta correspondente para o conector ser conectado. Também é preciso entender que um padrão USB depende da combinação de conector e porta. Quanto mais nova a porta/conector, mais novo padrão ele pode adotar. Dito isso, há casos em que os fabricantes implementam padrões USB mais antigos em portas/conectores mais novos para economizar custos.
USB-A
O primeiro conector retangular e plano ainda é uma visão comum em dispositivos como PCs, consoles de jogos, TVs, etc. Ele serviu bem ao longo dos anos para transferir dados e energia de forma eficiente e atualmente oferece o padrão USB 3.2. Ele viu atualizações em termos de faixas de barramento e velocidades de transferência, mas, no geral, o design permaneceu o mesmo.
USB-B
O USB-B não é mais tão comum, mas você ainda pode ver essa porta em dispositivos grandes, como scanners ou impressoras, bem como em certos dispositivos de áudio. A porta tem uma aparência quadrada, enquanto o outro lado do cabo provavelmente teria uma porta USB-A para conectar a um PC.
Mini-USB
Agora, esta era uma porta menor, mas era baseada na porta USB-B. Era usada principalmente para carregar e transferir dados de dispositivos como câmeras e MP3 players, embora não seja mais muito comum. Havia uma versão Tipo A também, mas ambas foram logo substituídas por uma versão menor, o micro-USB.
Micro-USB
O micro-USB era uma das portas USB mais populares graças à sua adoção em smartphones, tablets e uma variedade de outros gadgets e acessórios portáteis. Embora esteja sendo descontinuado em favor da porta USB-C, você ainda pode encontrar uma variedade de dispositivos que ainda dependem da porta.
USB-C
Este é o padrão atual e é finalmente a primeira porta USB que você pode conectar corretamente de uma só vez, pois é reversível. Além de oferecer velocidades mais rápidas de entrega de dados e energia, ele também oferece conectividade de tela, tornando-o a porta universal perfeita. Você pode ver essa porta em quase todos os dispositivos da nova era, de smartphones, laptops, tablets, fones de ouvido e assim por diante. Ela tem o potencial de fornecer 140 W de energia, tornando-a adequada para carregar uma ampla gama de dispositivos, incluindo notebooks. Este também é o conector da nova era para o padrão Thunderbolt, oferecendo velocidades de transferência de até 120 Gbps e saída de vídeo 4K.
Power Delivery
Smartphones e laptops suportam esse padrão
Agora, além de transferir dados, o USB também tem sido usado para carregar dispositivos. Até o USB 3.1, a potência máxima que se podia obter era 5 V/900 mA via USB Tipo A. Isso foi seguido pelo USB Fast Charge, um novo padrão que aumentou as velocidades para 5 V/1,5 A. Essas velocidades de carregamento eram adequadas para dispositivos pequenos e certos smartphones também. No entanto, com as melhorias na tecnologia e a exigência de velocidades de carregamento de bateria muito maiores, o USB-IF introduziu o USB Power Delivery, agora versão 3.1. Tornou-se uma especificação aberta padrão da indústria que pode fornecer carregamento de alta velocidade com até 240 W com as últimas atualizações 3.1, dependendo do dispositivo. Isso pode ser usado para carregar qualquer coisa, de smartphones a laptops, usando o conector USB-C em ambas as extremidades.
O USB Power Delivery 3.2 foi especificado em outubro de 2023, mas não esperamos que os dispositivos cheguem ao mercado por um bom tempo.
A porta USB finalmente está fazendo jus ao seu nome. Depois de passar por várias revisões ao longo do ano em termos de hardware e software, agora podemos dizer que o USB (graças ao Tipo-C) é de fato um padrão universalmente aceito. Ele não só pode fornecer dados e energia em altas velocidades, como também pode ser usado para entrada ou saída de vídeo. Não é de se espantar que até mesmo a Apple esteja lentamente se afastando e substituindo seu conector Lightning pelo USB Tipo-C.
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