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Il cavo dell'altoparlante , come qualsiasi altro componente elettrico lineare, ha tre parametri che ne determinano le prestazioni: resistenza, capacità e induttanza. Se un filo perfetto fosse possibile, non avrebbe resistenza, capacità e induttanza. Più un filo è corto, più si avvicina alla perfezione, poiché la resistenza diminuisce al diminuire della lunghezza in tutti i conduttori (eccetto i superconduttori). La resistenza è la proprietà che ha il maggiore effetto sulle prestazioni del cavo dell'altoparlante, mentre le caratteristiche capacitive e induttive del cavo dell'altoparlante sono insignificanti rispetto all'altoparlante stesso. I conduttori più grandi (calibri di filo più piccoli) hanno una resistenza minore. Finché la resistenza del filo dell'altoparlante è mantenuta a meno del 5% dell'impedenza dell'altoparlante, il conduttore sarà adeguato per l'uso domestico. I cavi degli altoparlanti vengono selezionati in base alla qualità di costruzione, al prezzo, allo scopo estetico e alla praticità. Il filo intrecciato è più flessibile del filo pieno ed è adatto per apparecchiature mobili. Per un cavo che verrà esposto anziché scorrere all'interno dei muri, sotto i rivestimenti del pavimento o dietro le modanature (come in una casa), l'aspetto può essere un vantaggio soggettivo, ma è irrilevante per le caratteristiche elettriche. Si dice che una migliore purificazione dei materiali ossidanti come il rame si traduca in proprietà conduttive più costanti per tutta la lunghezza del cavo, ma questo non è un problema in termini di effetti sulla qualità del suono. Un rivestimento migliore può essere più spesso o più resistente, meno reattivo chimicamente con il conduttore, meno soggetto ad aggrovigliamenti e più facile da far passare attraverso un gruppo di altri fili, oppure può incorporare una serie di tecniche di schermatura per usi non domestici. Anche con cavi di scarsa qualità, potrebbe non verificarsi un degrado udibile del suono. Molte differenze apparentemente udibili nei cavi degli altoparlanti possono essere attribuite alla distorsione dell'ascoltatore o all'effetto placebo. La parzialità dell'ascoltatore è rafforzata in non piccola parte dalla pratica dei produttori popolari di fare affermazioni sui loro prodotti senza alcuna valida base ingegneristica o scientifica, o senza significato nel mondo reale. Molti produttori che si rivolgono agli audiofili (così come quelli che riforniscono i mercati al dettaglio meno costosi) fanno anche affermazioni non misurabili, per quanto poetiche, sul fatto che i loro cavi suonino aperti, dinamici o fluidi. Per giustificare queste affermazioni, molti citano proprietà elettriche come l'effetto pelle, l'impedenza caratteristica del cavo o la risonanza, che generalmente sono poco comprese dai consumatori. Nessuno di questi ha alcun effetto misurabile alle frequenze audio, sebbene ciascuno sia importante alle frequenze radio.

Il cavo dell'altoparlante viene utilizzato per effettuare il collegamento elettrico tra gli altoparlanti e gli amplificatori audio. Il moderno cavo per altoparlanti è costituito da due conduttori elettrici isolati individualmente in plastica. I due fili sono elettricamente identici, ma sono contrassegnati (ad esempio da una cresta sull'isolamento di un filo, dal colore di un filo, da una filettatura in un filo, ecc.) per facilitare l'identificazione della polarità corretta. Alcuni progetti storici prevedevano anche un'altra coppia di fili per l'energia elettrica per un elettromagnete nell'altoparlante. Almeno uno di questi modelli di altoparlanti è ancora in produzione (in Francia), ma essenzialmente tutti gli altoparlanti prodotti ora utilizzano magneti permanenti, che hanno sostituito gli altoparlanti elettromagnetici a campo oltre mezzo secolo fa. L'effetto del cavo dell'altoparlante sul segnale che trasporta è stato un argomento molto dibattuto nel mondo degli audiofili e dell'alta fedeltà. Anche l'accuratezza di molte affermazioni pubblicitarie su questi punti è stata oggetto di molti dibattiti.

La topologia di rete definisce il modo in cui computer, stampanti e altri dispositivi sono collegati, fisicamente e logicamente. Una topologia di rete descrive la disposizione del cavo e dei dispositivi, nonché i percorsi utilizzati dalle trasmissioni dei dati. La topologia di rete ha due tipi: Fisico logico Le topologie comunemente utilizzate includono: Autobus Stella Albero (gerarchico) Lineare Squillo Maglia parzialmente collegato completamente connesso (a volte noto come completamente ridondante ) Le topologie di rete sopra menzionate sono solo una rappresentazione generale dei tipi di topologie utilizzate nelle reti di computer e sono considerate topologie di base.

Una rete wireless è sostanzialmente uguale a una LAN o una WAN, ma non ci sono cavi tra host e server. I dati vengono trasferiti su set di ricetrasmettitori radio. Questi tipi di reti sono utili quando è troppo costoso o scomodo far passare i cavi necessari. Per ulteriori informazioni, vedere LAN wireless e Rete geografica wireless. I protocolli di accesso multimediale per le LAN provengono da IEEE. Le WLAN IEEE 802.11 più comuni coprono, a seconda dell'antenna, distanze da centinaia di metri a pochi chilometri. Per aree più grandi, i satelliti per comunicazioni di vario tipo, la radio cellulare o la rete locale senza fili (IEEE 802.16) presentano tutti vantaggi e svantaggi. A seconda del tipo di mobilità necessaria, gli standard pertinenti possono provenire dall'IETF o dall'ITU.

Una rete metropolitana è una rete troppo grande anche per la più grande delle LAN, ma non ha le dimensioni di una WAN. Integra inoltre due o più reti LAN su un'area geografica specifica (solitamente una città) in modo da aumentare la rete e il flusso delle comunicazioni. Le LAN in questione verrebbero solitamente collegate tramite linee "dorsali". Per ulteriori informazioni sulle WAN, vedere Frame Relay, ATM e Sonet.

Una rete geografica è una rete in cui un'ampia varietà di risorse viene distribuita su una vasta area nazionale o internazionale. Un esempio di ciò è un'azienda multinazionale che utilizza una WAN per interconnettere i propri uffici in diversi paesi. L'esempio più grande e migliore di WAN è Internet, che è una rete composta da molte reti più piccole. Internet è considerata la rete più grande del mondo. Anche la PSTN (Public Switched Telephone Network) è una rete estremamente ampia che sta convergendo verso l'utilizzo delle tecnologie Internet, anche se non necessariamente attraverso l'Internet pubblica. Una Wide Area Network prevede la comunicazione attraverso l'uso di un'ampia gamma di tecnologie diverse. Queste tecnologie includono WAN punto-punto come il protocollo punto-punto (PPP) e il controllo del collegamento dati di alto livello (HDLC), Frame Relay, ATM (modalità di trasferimento asincrono) e Sonet (rete ottica sincrona). La differenza tra le tecnologie WAN si basa sulle capacità di commutazione che eseguono e sulla velocità con cui si verificano l'invio e la ricezione di bit di informazioni (dati).

Una rete locale è una rete che si estende su uno spazio relativamente piccolo e fornisce servizi a un numero limitato di persone. È possibile utilizzare un metodo di rete peer-to-peer o client-server. Una rete peer-to-peer è quella in cui ogni client condivide le proprie risorse con altre workstation nella rete. Esempi di reti peer-to-peer sono: reti di piccoli uffici in cui l'utilizzo delle risorse è minimo e una rete domestica. Una rete client-server è il luogo in cui ogni client è connesso al server e tra loro. Le reti client-server utilizzano server con diverse capacità. Questi possono essere classificati in due tipologie: 1. Server a servizio singolo 2. server di stampa, dove il server esegue un'attività come file server,; mentre altri server non solo possono svolgere la funzione di file server e server di stampa, ma eseguono anche calcoli e li utilizzano per fornire informazioni ai client (server Web/Intranet). I computer sono collegati tramite cavo Ethernet e possono essere collegati direttamente (un computer a un altro) o tramite un hub di rete che consente connessioni multiple.

La rete è una parte complessa dell'informatica che costituisce la maggior parte del settore IT. Senza reti, quasi tutte le comunicazioni nel mondo cesserebbero di esistere. È grazie al collegamento in rete che funzionano i telefoni, i televisori, Internet, ecc. Un modo per classificare le reti di computer è in base al loro ambito geografico, sebbene molte reti del mondo reale interconnettano reti locali (LAN) tramite reti geografiche (WAN) e reti wireless [WWAN].

Prima dell'avvento delle reti di computer basate su qualche tipo di sistema di telecomunicazioni, la comunicazione tra le macchine di calcolo e i primi computer veniva eseguita da utenti umani che trasportavano istruzioni tra di loro. Molti dei comportamenti sociali osservati nell'Internet odierna erano palesemente presenti nelle reti telegrafiche del diciannovesimo secolo e probabilmente anche nelle reti precedenti che utilizzavano segnali visivi. Nel settembre del 1940 George Stibitz utilizzò una telescrivente per inviare istruzioni per un problema impostato dal suo Modello K del Dartmouth College nel New Hampshire al suo Calcolatore di numeri complessi di New York e ricevette i risultati con lo stesso mezzo. Collegare i sistemi di output come le telescriventi ai computer era un interesse dell'Agenzia per i progetti di ricerca avanzata (ARPA) quando, nel 1962, JCR Licklider fu assunto e sviluppò un gruppo di lavoro che chiamò "Rete intergalattica", un precursore di ARPANet. Nel 1964, i ricercatori di Dartmouth svilupparono il Dartmouth Time Sharing System per utenti distribuiti di grandi sistemi informatici. Lo stesso anno, al MIT, un gruppo di ricerca sostenuto dalla General Electric e dai Bell Labs utilizzò un computer (PDP-8 della DEC) per instradare e gestire le connessioni telefoniche. Nel corso degli anni '60 Leonard Kleinrock, Paul Baran e Donald Davies concettualizzarono e svilupparono in modo indipendente sistemi di rete che utilizzavano datagrammi o pacchetti che potevano essere utilizzati in una rete a commutazione di pacchetto tra sistemi informatici. 1965 Thomas Merrill e Lawrence G. Roberts crearono la prima rete geografica (WAN). Il primo switch PSTN ampiamente utilizzato che utilizzava il vero controllo del computer è stato lo switch Western Electric 1ESS, introdotto nel 1965. Nel 1969 l'Università della California a Los Angeles, la SRI (a Stanford), l'Università della California a Santa Barbara e l'Università dello Utah furono collegate dando vita alla rete ARPANet utilizzando circuiti a 50 kbit/s. I servizi commerciali che utilizzavano X.25, un'architettura alternativa alla suite TCP/IP, furono implementati nel 1972. Le reti di computer e le tecnologie necessarie per connettersi e comunicare attraverso e tra di esse continuano a guidare le industrie di hardware, software e periferiche. Questa espansione è rispecchiata dalla crescita del numero e della tipologia degli utenti delle reti, dal ricercatore all'utente domestico. Oggi le reti di computer sono il fulcro della comunicazione moderna. Ad esempio, tutti gli aspetti moderni della rete telefonica pubblica commutata (PSTN) sono controllati dal computer e la telefonia utilizza sempre più il protocollo Internet, sebbene non necessariamente l'Internet pubblica. La portata della comunicazione è aumentata in modo significativo negli ultimi dieci anni e questo boom delle comunicazioni non sarebbe stato possibile senza la rete informatica in progressivo avanzamento.

Gli utenti e gli amministratori di rete hanno spesso visioni diverse delle loro reti. Spesso gli utenti condividono le stampanti e alcuni server formano un gruppo di lavoro, il che di solito significa che si trovano nella stessa posizione geografica e sulla stessa LAN. Una comunità di interesse ha meno la connotazione di trovarsi in un'area locale e dovrebbe essere pensata come un insieme di utenti posizionati arbitrariamente che condividono un insieme di server e possibilmente comunicano anche tramite tecnologie peer-to-peer. Gli amministratori di rete vedono le reti sia dal punto di vista fisico che logico. La prospettiva fisica coinvolge le posizioni geografiche, il cablaggio fisico e gli elementi di rete (ad esempio, router, bridge e gateway del livello applicativo che interconnettono i supporti fisici. Le reti logiche, chiamate, nell'architettura TCP/IP, sottoreti, si mappano su uno o più supporti fisici. Ad esempio, una pratica comune in un campus di edifici è quella di far sembrare una serie di cavi LAN in ciascun edificio come una sottorete comune, utilizzando la tecnologia LAN virtuale (VLAN). Sia gli utenti che gli amministratori saranno consapevoli, in misura diversa, delle caratteristiche di fiducia e portata di una rete. Sempre utilizzando la terminologia architetturale TCP/IP, una intranet è una comunità di interessi amministrata privatamente, solitamente da un'impresa, ed è accessibile solo da utenti autorizzati (ad esempio dipendenti). Le Intranet non devono necessariamente essere connesse a Internet, ma generalmente hanno una connessione limitata. Un'extranet è un'estensione di un'intranet che consente comunicazioni sicure con gli utenti esterni all'intranet (ad esempio partner commerciali, clienti). Informalmente, Internet è l'insieme di utenti, imprese e fornitori di contenuti interconnessi tramite Internet Service Provider (ISP). Da un punto di vista ingegneristico, Internet è l'insieme di sottoreti e aggregati di sottoreti che condividono lo spazio degli indirizzi IP registrati e scambiano informazioni sulla raggiungibilità di tali indirizzi IP utilizzando il Border Gateway Protocol. In genere, i nomi leggibili dei server vengono tradotti in indirizzi IP, in modo trasparente per gli utenti, tramite la funzione di directory del Domain Name System (DNS). Su Internet possono esserci comunicazioni business-to-business (B2B), business-to-consumer (B2C) e consumer-to-consumer (C2C). Soprattutto quando vengono scambiati denaro o informazioni sensibili, le comunicazioni possono essere protette da una qualche forma di meccanismo di sicurezza delle comunicazioni. Intranet ed extranet possono essere sovrapposte in modo sicuro a Internet, senza alcun accesso da parte degli utenti Internet generali, utilizzando la tecnologia VPN (Virtual Private Network) sicura. Se utilizzato per giocare, un computer dovrà fungere da server mentre gli altri ci giocheranno.

La rete di computer è la disciplina ingegneristica che si occupa della comunicazione tra sistemi o dispositivi informatici. Le specifiche di rete, router, protocolli di routing e rete su Internet pubblica sono definite in documenti chiamati RFC. Le reti di computer sono talvolta considerate una sottodisciplina delle telecomunicazioni, dell'informatica, della tecnologia dell'informazione e/o dell'ingegneria informatica. Le reti di computer fanno molto affidamento sull'applicazione teorica e pratica di queste discipline scientifiche e ingegneristiche. Una rete di computer è un insieme di computer o dispositivi collegati tra loro con la capacità di scambiare dati. Esempi di reti diverse sono: Rete locale (LAN), che di solito è una piccola rete limitata a una piccola area geografica. Wide Area Network (WAN): solitamente una rete più grande che copre un'ampia area geografica. Le LAN e WAN wireless (WLAN e WWAN) sono l'equivalente wireless di LAN e WAN. Tutte le reti sono interconnesse per consentire la comunicazione con una varietà di diversi tipi di media, inclusi cavi in ​​rame a doppino intrecciato, cavo coassiale, fibra ottica e varie tecnologie wireless. I dispositivi possono essere separati da pochi metri (ad esempio tramite Bluetooth) o da distanze quasi illimitate (ad esempio tramite le interconnessioni di Internet).

La comunicazione USB assume la forma di pacchetti. Inizialmente, tutti i pacchetti vengono inviati dall'host, tramite l'hub root ed eventualmente più hub, ai dispositivi. Alcuni di questi pacchetti indirizzano un dispositivo a inviare alcuni pacchetti in risposta. Dopo il campo di sincronizzazione sopra descritto, tutti i pacchetti sono costituiti da byte da 8 bit, trasmettendo per primo il bit meno significativo. Il primo byte è un byte identificatore di pacchetto (PID). Il PID è in realtà a 4 bit; il byte è costituito dal PID a 4 bit seguito dal suo complemento bit a bit. Questa ridondanza aiuta a rilevare gli errori. (Si noti inoltre che un byte PID contiene al massimo quattro bit 1 consecutivi e quindi non avrà mai bisogno di bit stuffing, anche se combinato con l'ultimo bit 1 nel byte di sincronizzazione. Tuttavia, il byte PID OUT termina con tre bit 1 consecutivi, quindi se il seguente indirizzo del dispositivo USB inizia con tre bit 1, sarà richiesto il bit stuffing.) I pacchetti sono disponibili in tre tipi base, ciascuno con formato e CRC (controllo di ridondanza ciclico) diversi: I pacchetti di handshake non sono costituiti altro che da un byte PID e vengono generalmente inviati in risposta a pacchetti di dati. I tre tipi di base sono ACK, che indica che i dati sono stati ricevuti con successo, NAK, che indica che i dati non possono essere ricevuti in questo momento e devono essere ritentati, e STALL, che indica che il dispositivo ha un errore e non sarà mai in grado di trasferire i dati con successo finché non viene eseguita un'azione correttiva (come l'inizializzazione del dispositivo). USB 2.0 ha aggiunto due pacchetti di handshake aggiuntivi, NYET che indica che una transazione divisa non è ancora completata e un handshake ERR per indicare che una transazione divisa non è riuscita. L'unico pacchetto di handshake che l'host USB può generare è ACK; se non è pronto a ricevere dati, non dovrebbe istruire un dispositivo a inviarne alcuno. I pacchetti token sono costituiti da un byte PID seguito da 11 bit di indirizzo e un CRC a 5 bit. I token vengono inviati solo dall'host, mai da un dispositivo.-- I token IN e OUT contengono un numero di dispositivo a 7 bit e un numero di funzione a 4 bit (per dispositivi multifunzione) e comandano al dispositivo di trasmettere rispettivamente pacchetti DATAx o di ricevere i successivi pacchetti DATAx. Un token IN prevede una risposta da un dispositivo. La risposta può essere una risposta NAK o STALL o un frame DATAx. In quest'ultimo caso, l'host emette un handshake ACK, se appropriato. Un token OUT è seguito immediatamente da un frame DATAx. Il dispositivo risponde con ACK, NAK o STALL, a seconda dei casi. SETUP funziona in modo molto simile a un token OUT, ma viene utilizzato per la configurazione iniziale del dispositivo. Ogni millisecondo (12000 bit time a piena velocità), l'host USB trasmette uno speciale token SOF (inizio frame), contenente un numero di frame incrementale di 11 bit al posto dell'indirizzo del dispositivo. Viene utilizzato per sincronizzare i flussi di dati isocroni. I dispositivi USB 2.0 ad alta velocità ricevono 7 token SOF duplicati aggiuntivi per frame, ciascuno dei quali introduce un "microframe" da 125 µs. USB 2.0 ha aggiunto un token PING, che chiede a un dispositivo se è pronto a ricevere una coppia di pacchetti OUT/DATA. Il dispositivo risponde con ACK, NAK o STALL, a seconda dei casi. Ciò evita la necessità di inviare il pacchetto DATI se il dispositivo sa che risponderà semplicemente con NAK. USB 2.0 ha anche aggiunto un token SPLIT più grande con un numero di hub a 7 bit, 12 bit di flag di controllo e un CRC a 5 bit. Viene utilizzato per eseguire transazioni frazionate. Invece di impegnare il bus USB ad alta velocità inviando dati a un dispositivo USB più lento, l'hub ad alta velocità più vicino riceve un token SPLIT seguito da uno o due pacchetti USB ad alta velocità, esegue il trasferimento dei dati a piena o bassa velocità e fornisce la risposta ad alta velocità quando richiesto da un secondo token SPLIT. I dettagli sono complessi; vedere le specifiche USB. Pacchetti di dati Esistono due pacchetti dati di base, DATA0 e DATA1. Entrambi sono costituiti da un campo PID DATAx, da 0 a 1023 byte di carico utile di dati (fino a 1024 ad alta velocità, al massimo 8 a bassa velocità) e un CRC a 16 bit. Devono sempre essere preceduti da un token di indirizzo e solitamente sono seguiti da un token di handshake dal ricevitore al trasmettitore. I due tipi di pacchetti forniscono il numero di sequenza di 1 bit richiesto da Stop-and-wait ARQ. Se un host USB non riceve una risposta (come un ACK) per i dati trasmessi, non sa se i dati sono stati ricevuti o meno durante il transito, oppure potrebbero essere stati ricevuti ma la risposta di handshake è andata persa; Per risolvere questo problema, il dispositivo tiene traccia del tipo di pacchetto DATAx accettato per ultimo. Se riceve un altro pacchetto DATAx dello stesso tipo, viene riconosciuto ma ignorato come duplicato. In realtà viene ricevuto solo un pacchetto DATAx del tipo opposto. Quando un dispositivo viene ripristinato con un pacchetto SETUP, si aspetta successivamente un pacchetto DATA0. USB 2.0 ha aggiunto anche i tipi di pacchetto DATA2 e MDATA. Vengono utilizzati solo da dispositivi ad alta velocità che eseguono trasferimenti isocroni a larghezza di banda elevata che devono trasferire più di 1024 byte per "microframe" da 125 µs (8192 kB/s). PRE "pacchetto" I dispositivi a bassa velocità sono supportati con un valore PID speciale, PRE. Questo segna l'inizio di un pacchetto a bassa velocità e viene utilizzato dagli hub che normalmente non inviano pacchetti a piena velocità a dispositivi a bassa velocità. Poiché tutti i byte PID includono quattro bit 0, lasciano il bus nello stato K a piena velocità, che è uguale allo stato J a bassa velocità. È seguito da una breve pausa durante la quale gli hub abilitano le loro uscite a bassa velocità, già inattive nello stato J, quindi segue un pacchetto a bassa velocità, che inizia con una sequenza di sincronizzazione e un byte PID e termina con un breve periodo di SE0. I dispositivi a piena velocità diversi dagli hub possono semplicemente ignorare il pacchetto PRE e i suoi contenuti a bassa velocità, finché il SE0 finale non indica che segue un nuovo pacchetto.

Il modello di specifica USB 1.0 è stato introdotto nel 1996. USB è stato creato dal gruppo principale di aziende composto da Intel, Compaq, Microsoft, Digital, IBM e Northern Telecom. Intel ha prodotto il controller host UHCI e lo stack software aperto; Microsoft ha prodotto uno stack software USB per Windows ed è stata coautrice delle specifiche del controller host OHCI con National Semiconductor e Compaq; Philips ha prodotto il primo audio USB; e TI hanno prodotto i chip hub più utilizzati. Originariamente l'USB doveva sostituire la moltitudine di connettori sul retro dei PC e semplificare la configurazione software dei dispositivi di comunicazione. L'originale iMac G3 "Bondi blue" di Apple, introdotto il 6 maggio 1998, è stato il primo computer a offrire porte USB senza offrire porte "legacy".[1] [2] USB 1.1 è uscito nel settembre 1998 per contribuire a correggere i problemi di adozione che si verificavano con le precedenti iterazioni di USB, principalmente quelle relative agli hub.[3] La specifica USB 2.0 è stata rilasciata nell'aprile 2000 ed è stata standardizzata da USB-IF alla fine del 2001. Hewlett-Packard, Intel, Lucent (ora LSI Corporation dalla sua fusione con lo spinoff di Lucent Agere Systems), Microsoft, NEC e Philips hanno guidato congiuntamente l'iniziativa per sviluppare una velocità di trasferimento dati più elevata, 480 Mbit/s, rispetto alla specifica 1.1 di 12 Mbit/s. La specifica USB 3.0 è stata rilasciata il 17 novembre 2008 dall'USB 3.0 Promoter Group. Ha una velocità di trasferimento fino a 10 volte più veloce rispetto alla versione USB 2.0 ed è stata soprannominata SuperSpeed ​​USB. Le apparecchiature conformi a qualsiasi versione dello standard funzioneranno anche con dispositivi progettati secondo qualsiasi specifica precedente (nota come compatibilità con le versioni precedenti).

USB implementa le connessioni ai dispositivi di archiviazione utilizzando una serie di standard denominata classe del dispositivo di archiviazione di massa USB (denominata MSC o UMS). Inizialmente era destinato alle tradizionali unità magnetiche e ottiche, ma è stato esteso per supportare un'ampia varietà di dispositivi, in particolare le unità flash. Questa generalità è dovuta al fatto che molti sistemi possono essere controllati con il linguaggio familiare della manipolazione dei file all'interno delle directory (il processo per far sembrare un nuovo dispositivo simile a un dispositivo familiare è noto anche come estensione). Sebbene la maggior parte dei computer più recenti sia in grado di avviarsi da dispositivi di archiviazione di massa USB, USB non è concepito per essere un bus primario per l'archiviazione interna di un computer: bus come ATA (IDE), Serial ATA (SATA) e SCSI svolgono questo ruolo. Tuttavia, l'USB presenta un importante vantaggio in quanto è possibile installare e rimuovere dispositivi senza aprire il case del computer, rendendolo utile per le unità esterne. Originariamente concepiti e utilizzati ancora oggi per dispositivi di archiviazione ottici (unità CD-RW, unità DVD, ecc.), numerosi produttori offrono dischi rigidi USB portatili esterni o alloggiamenti vuoti per unità, che offrono prestazioni paragonabili alle unità interne. Queste unità esterne contengono solitamente un dispositivo di traduzione che interfaccia un'unità di tecnologia convenzionale (IDE, ATA, SATA, ATAPI o anche SCSI) a una porta USB. Funzionalmente, l'unità appare all'utente proprio come un'unità interna. Altri standard concorrenti che consentono la connettività esterna sono eSATA e FireWire. Un altro utilizzo dei dispositivi di archiviazione di massa USB è l'esecuzione portatile di applicazioni software senza la necessità di installazione sul computer host, ad es. Browser Web, VoIP, ecc.

Un sistema USB ha un design asimmetrico, costituito da un host, una moltitudine di porte USB downstream e più dispositivi periferici collegati in una topologia a stella su più livelli. Nei livelli possono essere inclusi hub USB aggiuntivi, consentendo la ramificazione in una struttura ad albero con un massimo di cinque livelli. Un host USB può avere più controller host e ciascun controller host può fornire una o più porte USB. È possibile connettere fino a 127 dispositivi, inclusi i dispositivi hub, a un singolo controller host. I dispositivi USB sono collegati in serie tramite hub. Esiste sempre un hub noto come hub root, integrato nel controller host. Esistono anche i cosiddetti "hub di condivisione", che consentono a più computer di accedere agli stessi dispositivi periferici, e funzionano commutando l'accesso tra PC, automaticamente o manualmente. Sono popolari negli ambienti di piccoli uffici. In termini di rete, i rami convergono anziché divergere. Un dispositivo USB fisico può essere costituito da diversi sottodispositivi logici definiti funzioni del dispositivo. Un singolo dispositivo può fornire più funzioni, ad esempio una webcam (funzione dispositivo video) con microfono integrato (funzione dispositivo audio). La comunicazione del dispositivo USB si basa su pipe (canali logici). Le pipe sono connessioni dal controller host a un'entità logica sul dispositivo denominata endpoint. Il termine endpoint viene occasionalmente utilizzato per riferirsi erroneamente alla pipe. Un dispositivo USB può avere fino a 32 pipe attive, 16 nel controller host e 16 fuori dal controller. Ciascun endpoint può trasferire i dati in una sola direzione, all'interno o all'esterno del dispositivo, quindi ogni pipe è unidirezionale. Gli endpoint sono raggruppati in interfacce e ciascuna interfaccia è associata a una singola funzione del dispositivo. Un'eccezione a ciò è l'endpoint zero, che viene utilizzato per la configurazione del dispositivo e che non è associato ad alcuna interfaccia. Quando un dispositivo USB viene connesso per la prima volta a un host USB, viene avviato il processo di enumerazione del dispositivo USB. L'enumerazione inizia inviando un segnale di reset al dispositivo USB. La velocità del dispositivo USB viene determinata durante la segnalazione di reset. Dopo il ripristino, le informazioni del dispositivo USB vengono lette dall'host, quindi al dispositivo viene assegnato un indirizzo univoco a 7 bit. Se il dispositivo è supportato dall'host, i driver di dispositivo necessari per comunicare con il dispositivo vengono caricati e il dispositivo viene impostato su uno stato configurato. Se l'host USB viene riavviato, il processo di enumerazione viene ripetuto per tutti i dispositivi collegati. Il controller host dirige il flusso di traffico verso i dispositivi, quindi nessun dispositivo USB può trasferire dati sul bus senza una richiesta esplicita da parte del controller host. In USB 2.0, il controller host interroga il bus per il traffico, solitamente in modalità round-robin. In SuperSpeed ​​USB, il dispositivo connesso può richiedere il servizio all'host.

Nella tecnologia dell'informazione, Universal Serial Bus (USB) è uno standard di bus seriale per interfacciare i dispositivi con un computer host. L'USB è stato progettato per consentire a molte periferiche di essere collegate utilizzando un'unica presa di interfaccia standardizzata e per migliorare le funzionalità Plug and play consentendo l'hot swap, ovvero consentendo ai dispositivi di essere collegati e disconnessi senza riavviare il computer o spegnere il dispositivo. Altre caratteristiche utili includono la fornitura di alimentazione a dispositivi a basso consumo senza la necessità di un alimentatore esterno e la possibilità di utilizzare molti dispositivi senza richiedere l'installazione di driver di dispositivo individuali specifici del produttore. L'USB è destinato a sostituire molte varietà legacy di porte seriali e parallele. L'USB può collegare periferiche del computer come mouse, tastiere, PDA, gamepad e joystick, scanner, fotocamere digitali, stampanti, lettori multimediali personali, unità flash e dischi rigidi esterni. Per molti di questi dispositivi l'USB è diventato il metodo di connessione standard. L'USB è stato originariamente progettato per i personal computer, ma è diventato comune su altri dispositivi come PDA e console per videogiochi e come cavo di alimentazione a ponte tra un dispositivo e un adattatore CA collegato a una presa a muro per la ricarica. Nel 2008[aggiornamento], ci sono circa 2 miliardi di dispositivi USB nel mondo.[citazione necessaria] Il design dell'USB è standardizzato dall'USB Implementers Forum (USB-IF), un organismo di standardizzazione del settore che comprende aziende leader nei settori dei computer e dell'elettronica. Membri degni di nota includono Agere (ora fusa con LSI Corporation), Apple Inc., Hewlett-Packard, Intel, NEC e Microsoft.

Mouse e tastiere sono spesso dotati di connettori USB, ma poiché la maggior parte delle schede madri dei PC conserva ancora connettori PS/2 per tastiera e mouse a partire dal 2007, vengono spesso fornite con un piccolo adattatore da USB a PS/2, che consente l'utilizzo con l'interfaccia USB o PS/2. Non c'è alcuna logica all'interno di questi adattatori: sfruttano il fatto che tali interfacce HID sono dotate di controller in grado di servire sia il protocollo USB che quello PS/2 e rilevano automaticamente a quale tipo di porta sono collegati. Anche joystick, tastiere, tablet e altri dispositivi di interfaccia umana stanno progressivamente migrando dal MIDI, dalla porta giochi per PC e dai connettori PS/2 all'USB. I computer Apple Macintosh utilizzano USB esclusivamente per tutti i mouse e le tastiere cablate esterne dal gennaio 1999. L'iMac originale ha aumentato notevolmente la consapevolezza del pubblico sull'USB nell'agosto 1998, poiché ha scartato le porte legacy per utilizzare solo USB. I PC erano dotati di porte USB prima dell'introduzione dell'iMac, ma erano dotati di una serie completa di porte tradizionali che hanno rallentato l'adozione dell'USB. L'influenza dell'iMac può essere vista nel numero di periferiche USB con custodie in plastica colorata traslucida abbinate disponibili alla fine degli anni '90 e all'inizio degli anni '00.

La velocità Full Speed ​​di 12 Mbit/s (1,5 MB/s) è la velocità dati USB di base definita da USB 1.0. Tutti gli hub USB supportano la velocità massima. USB 1.0 definisce anche una velocità bassa di 1,5 Mbit/s (187,5 kB/s). È molto simile al funzionamento a piena velocità, tranne per il fatto che ogni bit impiega 8 volte più tempo per essere trasmesso. È destinato principalmente a risparmiare sui costi dei dispositivi di interfaccia umana (HID) a bassa larghezza di banda come tastiere, mouse e joystick. Nel 2001 è stata introdotta la velocità High Speed ​​(USB 2.0) di 480 Mbit/s (60 MB/s). Tutti i dispositivi High Speed ​​sono in grado, se necessario, di tornare al funzionamento a piena velocità. Velocità dati sperimentale: Una velocità SuperSpeed ​​(USB 3.0) di 5,0 Gbit/s (625 MB/s). La specifica USB 3.0 è stata rilasciata da Intel e dai suoi partner nell'agosto 2008, secondo i primi rapporti di CNET News. I prodotti che utilizzano la specifica 3.0 arriveranno probabilmente nel 2009 o nel 2010. I segnali USB vengono trasmessi su un cavo dati a doppino intrecciato con impedenza di 90Ω ±15%, etichettato D+ e Dâˆ'. Questi utilizzano collettivamente la segnalazione differenziale half-duplex per combattere gli effetti del rumore elettromagnetico su linee più lunghe. I livelli del segnale trasmesso sono 0,0–0,3 volt per basso e 2,8–3,6 volt per alto nelle modalità Full Speed ​​(FS) e Low Speed ​​(LS), e -10–10 mV per low e 360–440 mV per high in modalità High Speed ​​(HS). Nella modalità FS i fili del cavo non sono terminati, ma la modalità HS ha una terminazione di 45Ω verso terra o un differenziale di 90Ω per adattarsi all'impedenza del cavo dati. Una connessione USB avviene sempre tra un host o un hub all'estremità del connettore "A" e una porta upstream del dispositivo o dell'hub all'altra estremità. L'host include resistori pull-down da 15 kΩ su ciascuna linea dati. Quando nessun dispositivo è collegato, ciò porta entrambe le linee dati in basso nel cosiddetto stato "zero a terminazione singola" (SE0 nella documentazione USB) e indica una connessione ripristinata o disconnessa. Un dispositivo USB porta in alto una delle linee dati con una resistenza da 1,5 kΩ. Questo sovraccarica uno dei resistori pull-down nell'host e lascia le linee dati in uno stato inattivo chiamato "J". La scelta della linea dati indica il supporto di velocità del dispositivo; i dispositivi a piena velocità tirano D+ alto, mentre i dispositivi a bassa velocità tirano Dâˆ' alto. I dati USB vengono trasmessi alternando le linee dati tra lo stato J e lo stato K opposto. USB codifica i dati utilizzando la convenzione NRZI; un bit 0 viene trasmesso commutando le linee dati da J a K o viceversa, mentre un bit 1 viene trasmesso lasciando le linee dati così come sono. Per garantire una densità minima di transizioni di segnale, USB utilizza il bit stuffing; un bit 0 extra viene inserito nel flusso di dati dopo ogni comparsa di sei bit 1 consecutivi. Sette bit 1 consecutivi rappresentano sempre un errore. Un frame USB inizia con una sequenza di sincronizzazione a 8 bit 00000001. Cioè, dopo lo stato inattivo iniziale J, le linee dati commutano KJKJKJKK. L'ultimo bit (stato K ripetuto) segna la fine del modello di sincronizzazione e l'inizio del frame USB vero e proprio. La fine di un frame USB, chiamata EOP (end-of-packet), è indicata dal trasmettitore che guida 2 bit time di SE0 (D+ e D- entrambi sotto Vil max) e 1 bit time dello stato J. Successivamente il trasmettitore cessa di pilotare le linee D+/Dâˆ' e le suddette resistenze lo mantengono nello stato J (idle). Un ricevitore potrebbe impiegare più tempo per decodificare lo stato SE0 e vedrà il primo bit come una ripetizione dell'ultimo bit di dati. Poiché i frame USB sono sempre lunghi un multiplo di 8 bit, questo "dribble bit" aggiuntivo può essere rilevato e ignorato. Un bus USB viene ripristinato utilizzando un segnale SE0 prolungato (da 10 a 20 millisecondi). I dispositivi USB 2.0 utilizzano un protocollo speciale durante il ripristino, chiamato "chirping", per negoziare la modalità ad alta velocità con l'host/hub. Un dispositivo compatibile con HS si connette prima come dispositivo FS (D+ alzato), ma dopo aver ricevuto un RESET USB (sia D+ che D- guidato LOW dall'host per 10-20 mS) tira la linea D alta. Se l'host/hub è anche compatibile con HS, emette un segnale acustico (restituisce gli stati J e K alternati sulle linee D- e D+) informando il dispositivo che l'hub funzionerà ad alta velocità. La tolleranza dell'orologio è 480,00 Mbit/s ±500 ppm, 12.000 Mbit/s ±2500 ppm, 1,50 Mbit/s ±15000 ppm. Sebbene i dispositivi Hi-Speed ​​siano comunemente indicati come "USB 2.0" e pubblicizzati come "fino a 480 Mbit/s", non tutti i dispositivi USB 2.0 sono Hi-Speed. USB-IF certifica i dispositivi e fornisce licenze per utilizzare speciali loghi di marketing per "Basic-Speed" (bassa e piena) o Hi-Speed ​​dopo aver superato un test di conformità e pagato una tariffa di licenza. Tutti i dispositivi sono testati secondo le specifiche più recenti, quindi anche i dispositivi Low-Speed ​​conformi di recente sono dispositivi 2.0. La velocità effettiva attualmente (2006)[aggiornamento] raggiunta con dispositivi reali è circa due terzi della velocità massima teorica di trasferimento dati di massa di 53.248 MB/s. I tipici dispositivi USB ad alta velocità funzionano a velocità inferiori, spesso circa 3 MB/s in totale, a volte fino a 10-20 MB/s.

Il cavo esiste sia nella forma di conduttore flessibile che solido. La forma a trefolo è più flessibile e resiste a maggiori flessioni senza rompersi ed è adatta per connessioni affidabili con connettori a perforazione di isolante, ma realizza connessioni inaffidabili nei connettori a spostamento di isolante. La forma solida è meno costosa e realizza connessioni affidabili nei connettori a perforazione di isolante, ma rende connessioni inaffidabili nei connettori a perforazione di isolante. Tenendo conto di questi aspetti, il cablaggio dell'edificio (ad esempio, il cablaggio all'interno del muro che collega una presa a muro a un pannello di connessione centrale) è a nucleo solido, mentre i cavi patch (ad esempio, il cavo mobile che si collega alla presa a muro da un'estremità e a un computer dall'altra) sono intrecciati. L'isolamento esterno è tipicamente PVC o LSOH. Tipi di cavi, tipi di connettori e topologie di cablaggio sono definiti da TIA/EIA-568-B. Quasi sempre, per collegare i cavi di categoria 5 vengono utilizzati connettori modulari 8P8C, spesso erroneamente definiti "RJ-45". La categoria specifica del cavo in uso può essere identificata dalla stampa sul lato del cavo. Il cavo è terminato con lo schema T568A o con lo schema T568B. Non fa alcuna differenza quale viene utilizzato poiché sono entrambi diretti (pin 1 a 1, pin 2 a 2, ecc.); tuttavia, i tipi di cavi misti non devono essere collegati in serie poiché l'impedenza per coppia differisce leggermente e potrebbe causare una degradazione del segnale. L'articolo Ethernet su doppino intrecciato descrive come viene utilizzato il cavo per Ethernet, compresi i cavi speciali "incrociati".

Il cavo Cat 5 e è una versione migliorata di Cat 5 che aggiunge specifiche per la diafonia remota. È stato formalmente definito nel 2001 come standard TIA/EIA-568-B, che non riconosce più la specifica Cat 5 originale. Sebbene 1000BASE-T sia stato progettato per l'uso con il cavo Cat 5, le specifiche più rigorose associate al cavo e ai connettori Cat 5e lo rendono una scelta eccellente per l'uso con 1000BASE-T. Nonostante le specifiche prestazionali più rigorose, il cavo Cat 5e non consente distanze di cavo più lunghe per le reti Ethernet: i cavi sono ancora limitati a un massimo di 100 m (328 piedi) di lunghezza (la pratica normale è limitare i cavi fissi ("orizzontali") a 90 m per consentire fino a 5 m di cavo patch a ciascuna estremità, questo equivale a un totale del massimo di 100 m menzionato in precedenza). Le caratteristiche prestazionali e i metodi di prova dei cavi Cat 5e sono definiti in TIA/EIA-568-B.2-2001.