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O fio do alto-falante , como qualquer outro componente elétrico linear, possui três parâmetros que determinam seu desempenho: resistência, capacitância e indutância. Se um fio perfeito fosse possível, ele não teria resistência, nem capacitância, nem indutância. Quanto mais curto for um fio, mais próximo ele estará de ser perfeito, pois a resistência diminui à medida que o comprimento diminui em todos os condutores (exceto nos supercondutores). A resistência é a propriedade que tem maior efeito no desempenho do fio do alto-falante, enquanto as características capacitivas e indutivas do fio do alto-falante são insignificantemente pequenas em relação ao próprio alto-falante. Condutores maiores (bitola de fio menor) têm resistência menor. Contanto que a resistência do fio do alto-falante seja mantida em menos de 5% da impedância do alto-falante, o condutor será adequado para uso doméstico. Os fios dos alto-falantes são selecionados com base na qualidade de construção, preço, finalidade estética e conveniência. O fio trançado é mais flexível que o fio sólido e é adequado para equipamentos móveis. Para um fio que ficará exposto em vez de passar dentro de paredes, sob revestimentos de piso ou atrás de molduras (como em uma casa), a aparência pode ser um benefício subjetivo, mas é irrelevante para as características elétricas. Diz-se que uma melhor purificação de materiais oxidantes, como o cobre, resulta em propriedades condutoras mais consistentes em todo o comprimento do fio, mas isso não é um problema em termos de seus efeitos na qualidade do som. Um revestimento melhor pode ser mais espesso ou mais resistente, menos reativo quimicamente com o condutor, menos propenso a emaranhar-se e mais fácil de puxar através de um grupo de outros fios, ou pode incorporar uma série de técnicas de blindagem para usos não domésticos. Mesmo com fios de má qualidade, pode não existir uma degradação audível do som. Muitas diferenças supostamente audíveis no fio do alto-falante podem ser atribuídas ao preconceito do ouvinte ou ao efeito placebo. A parcialidade do ouvinte é reforçada em grande parte pela prática dos fabricantes populares de fazer afirmações sobre os seus produtos sem qualquer base científica ou de engenharia válida, ou sem qualquer significado no mundo real. Muitos fabricantes que atendem a audiófilos (bem como aqueles que abastecem mercados de varejo mais baratos) também fazem afirmações incomensuráveis, embora poéticas, sobre seus fios soarem abertos, dinâmicos ou suaves. Para justificar essas afirmações, muitos citam propriedades elétricas como efeito pelicular, impedância característica do cabo ou ressonância, que geralmente são pouco compreendidas pelos consumidores. Nenhum deles tem qualquer efeito mensurável nas frequências de áudio, embora cada um seja importante nas frequências de rádio.

O fio do alto-falante é usado para fazer a conexão elétrica entre alto-falantes e amplificadores de áudio. O fio do alto-falante moderno consiste em dois condutores elétricos isolados individualmente por plástico. Os dois fios são eletricamente idênticos, mas são marcados (por exemplo, por uma nervura no isolamento de um fio, a cor de um fio, uma rosca em um fio, etc.) para ajudar a identificar facilmente a polaridade correta. Alguns projetos históricos também apresentavam outro par de fios para energia elétrica para um eletroímã no alto-falante. Pelo menos um desses designs de alto-falantes ainda está em produção (na França), mas essencialmente todos os alto-falantes fabricados agora usam ímãs permanentes, que substituíram os alto-falantes eletroímãs de campo há mais de meio século. O efeito do fio do alto-falante sobre o sinal que ele transporta tem sido um tópico muito debatido no mundo dos audiófilos e da alta fidelidade. A precisão de muitas afirmações publicitárias sobre estes pontos também tem sido motivo de muito debate.

A topologia de rede define a maneira pela qual computadores, impressoras e outros dispositivos estão conectados, física e logicamente. Uma topologia de rede descreve o layout dos fios e dispositivos, bem como os caminhos usados ​​pelas transmissões de dados. A topologia de rede tem dois tipos: Físico lógico As topologias comumente usadas incluem: Ônibus Estrela Árvore (hierárquica) Linear Anel Malha parcialmente conectado totalmente conectado (às vezes conhecido como totalmente redundante ) As topologias de rede mencionadas acima são apenas uma representação geral dos tipos de topologias utilizadas em redes de computadores e são consideradas topologias básicas.

Uma rede sem fio é basicamente igual a uma LAN ou WAN, mas não há fios entre hosts e servidores. Os dados são transferidos por conjuntos de transceptores de rádio. Esses tipos de redes são benéficos quando é muito caro ou inconveniente passar os cabos necessários. Para obter mais informações, consulte LAN sem fio e rede de longa distância sem fio. Os protocolos de acesso à mídia para LANs vêm do IEEE. As WLANs IEEE 802.11 mais comuns cobrem, dependendo das antenas, faixas de centenas de metros a alguns quilômetros. Para áreas maiores, satélites de comunicação de vários tipos, rádio celular ou loop local sem fio (IEEE 802.16) apresentam vantagens e desvantagens. Dependendo do tipo de mobilidade necessária, as normas relevantes podem vir da IETF ou da ITU.

Uma rede metropolitana é uma rede grande demais até mesmo para as maiores LANs, mas que não está na escala de uma WAN. Também integra duas ou mais redes LAN sobre uma área geográfica específica (normalmente uma cidade) de modo a aumentar a rede e o fluxo de comunicações. As LANs em questão normalmente seriam conectadas através de linhas de "backbone". Para obter mais informações sobre WANs, consulte Frame Relay, ATM e Sonet.

Uma rede de área ampla é uma rede onde uma ampla variedade de recursos é implantada em uma grande área nacional ou internacional. Um exemplo disso é uma empresa multinacional que utiliza uma WAN para interligar seus escritórios em diferentes países. O maior e melhor exemplo de WAN é a Internet, que é uma rede composta por muitas redes menores. A Internet é considerada a maior rede do mundo. A PSTN (Rede Telefónica Pública Comutada) também é uma rede extremamente grande que está a convergir para utilizar tecnologias da Internet, embora não necessariamente através da Internet pública. Uma rede de área ampla envolve comunicação através do uso de uma ampla gama de tecnologias diferentes. Essas tecnologias incluem WANs ponto a ponto, como protocolo ponto a ponto (PPP) e controle de link de dados de alto nível (HDLC), Frame Relay, ATM (modo de transferência assíncrona) e Sonet (rede óptica síncrona). A diferença entre as tecnologias WAN é baseada nas capacidades de comutação que elas executam e na velocidade com que ocorre o envio e recebimento de bits de informação (dados).

Uma rede local é uma rede que abrange um espaço relativamente pequeno e fornece serviços a um pequeno número de pessoas. Um método de rede ponto a ponto ou cliente-servidor pode ser usado. Uma rede ponto a ponto é onde cada cliente compartilha seus recursos com outras estações de trabalho na rede. Exemplos de redes peer-to-peer são: Redes de pequenos escritórios onde o uso de recursos é mínimo e uma rede doméstica. Uma rede cliente-servidor é onde cada cliente está conectado ao servidor e entre si. As redes cliente-servidor usam servidores com capacidades diferentes. Estes podem ser classificados em dois tipos: 1. Servidores de serviço único 2. servidor de impressão, onde o servidor executa uma tarefa, como servidor de arquivos; enquanto outros servidores podem não apenas atuar como servidores de arquivos e servidores de impressão, mas também realizar cálculos e utilizá-los para fornecer informações aos clientes (servidor Web/Intranet). Os computadores são conectados via cabo Ethernet, podem ser conectados diretamente (um computador a outro) ou por meio de um hub de rede que permite múltiplas conexões.

A rede é uma parte complexa da computação que constitui a maior parte da indústria de TI. Sem redes, quase toda a comunicação no mundo deixaria de acontecer. É por causa da rede que os telefones, as televisões, a Internet, etc. Uma forma de categorizar redes de computadores é pelo seu escopo geográfico, embora muitas redes do mundo real interconectem redes locais (LAN) por meio de redes de longa distância (WAN) e redes sem fio [WWAN].

Antes do advento das redes de computadores baseadas em algum tipo de sistema de telecomunicações, a comunicação entre as máquinas de cálculo e os primeiros computadores era realizada por usuários humanos, transportando instruções entre eles. Muitos dos comportamentos sociais observados na Internet de hoje estavam comprovadamente presentes nas redes telegráficas do século XIX e, possivelmente, em redes ainda mais antigas que utilizavam sinais visuais. Em setembro de 1940, George Stibitz usou uma máquina de teletipo para enviar instruções para um conjunto de problemas de seu Modelo K no Dartmouth College em New Hampshire para sua Calculadora de Números Complexos em Nova York e recebeu os resultados pelos mesmos meios. Ligar sistemas de saída como teletipos a computadores era um interesse da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada (ARPA) quando, em 1962, JCR Licklider foi contratado e desenvolveu um grupo de trabalho que chamou de "Rede Intergaláctica", precursor da ARPANet. Em 1964, pesquisadores de Dartmouth desenvolveram o Dartmouth Time Sharing System para usuários distribuídos de grandes sistemas de computadores. No mesmo ano, no MIT, um grupo de pesquisa apoiado pela General Electric e Bell Labs utilizou um computador (PDP-8 da DEC) para rotear e gerenciar conexões telefônicas. Ao longo da década de 1960, Leonard Kleinrock, Paul Baran e Donald Davies conceituaram e desenvolveram independentemente sistemas de rede que usavam datagramas ou pacotes que poderiam ser usados ​​em uma rede comutada por pacotes entre sistemas de computador. 1965 Thomas Merrill e Lawrence G. Roberts criaram a primeira rede de área ampla (WAN). O primeiro switch PSTN amplamente utilizado que usava controle de computador verdadeiro foi o switch Western Electric 1ESS, lançado em 1965. Em 1969, a Universidade da Califórnia em Los Angeles, a SRI (em Stanford), a Universidade da Califórnia em Santa Bárbara e a Universidade de Utah foram conectadas como o início da rede ARPANet usando circuitos de 50 kbit/s. Serviços comerciais usando X.25, uma arquitetura alternativa ao conjunto TCP/IP, foram implantados em 1972. As redes de computadores e as tecnologias necessárias para conectar e comunicar através delas continuam a impulsionar as indústrias de hardware, software e periféricos de computadores. Esta expansão é espelhada pelo crescimento do número e dos tipos de utilizadores de redes, desde o investigador até ao utilizador doméstico. Hoje, as redes de computadores são o núcleo da comunicação moderna. Por exemplo, todos os aspectos modernos da Rede Telefónica Pública Comutada (PSTN) são controlados por computador e a telefonia funciona cada vez mais através do Protocolo Internet, embora não necessariamente através da Internet pública. O âmbito da comunicação aumentou significativamente na última década e este boom nas comunicações não teria sido possível sem o avanço progressivo da rede informática.

Os usuários e administradores de rede geralmente têm visões diferentes de suas redes. Freqüentemente, os usuários compartilham impressoras e alguns servidores formam um grupo de trabalho, o que geralmente significa que eles estão na mesma localização geográfica e na mesma LAN. Uma comunidade de interesse tem menos conotação de estar numa área local e deve ser pensada como um conjunto de utilizadores localizados arbitrariamente que partilham um conjunto de servidores e, possivelmente, também comunicam através de tecnologias peer-to-peer. Os administradores de rede veem as redes tanto de perspectivas físicas quanto lógicas. A perspectiva física envolve localizações geográficas, cabeamento físico e os elementos de rede (por exemplo, roteadores, pontes e gateways de camada de aplicação que interconectam a mídia física. As redes lógicas, chamadas, na arquitetura TCP/IP, de sub-redes, são mapeadas em uma ou mais mídias físicas. Por exemplo, uma prática comum em um campus de edifícios é fazer com que um conjunto de cabos LAN em cada edifício pareça ser uma sub-rede comum, usando a tecnologia LAN virtual (VLAN). Tanto os usuários quanto os administradores estarão cientes, em graus variados, das características de confiança e escopo de uma rede. Novamente usando a terminologia arquitetônica TCP/IP, uma intranet é uma comunidade de interesse sob administração privada, geralmente por uma empresa, e só pode ser acessada por usuários autorizados (por exemplo, funcionários). As intranets não precisam estar conectadas à Internet, mas geralmente têm uma conexão limitada. Uma extranet é uma extensão de uma intranet que permite comunicações seguras com usuários fora da intranet (por exemplo, parceiros de negócios, clientes). Informalmente, a Internet é o conjunto de usuários, empresas e provedores de conteúdo interconectados por Provedores de Serviços de Internet (ISP). Do ponto de vista da engenharia, a Internet é o conjunto de sub-redes e agregados de sub-redes que compartilham o espaço de endereços IP registrados e trocam informações sobre a acessibilidade desses endereços IP usando o Border Gateway Protocol. Normalmente, os nomes legíveis dos servidores são traduzidos em endereços IP, de forma transparente para os usuários, por meio da função de diretório do Sistema de Nomes de Domínio (DNS). Através da Internet, pode haver comunicações business-to-business (B2B), business-to-consumer (B2C) e consumer-to-consumer (C2C). Especialmente quando se troca dinheiro ou informações sensíveis, as comunicações podem ser protegidas por alguma forma de mecanismo de segurança de comunicações. Intranets e extranets podem ser sobrepostas com segurança à Internet, sem qualquer acesso por parte dos usuários gerais da Internet, usando tecnologia segura de Rede Privada Virtual (VPN). Quando usado para jogos, um computador terá que ser o servidor enquanto os outros jogam através dele.

Redes de computadores é a disciplina de engenharia preocupada com a comunicação entre sistemas ou dispositivos de computador. Redes, roteadores, protocolos de roteamento e redes na Internet pública têm suas especificações definidas em documentos chamados RFCs. As redes de computadores são às vezes consideradas uma subdisciplina de telecomunicações, ciência da computação, tecnologia da informação e/ou engenharia da computação. As redes de computadores dependem fortemente da aplicação teórica e prática destas disciplinas científicas e de engenharia. Uma rede de computadores é qualquer conjunto de computadores ou dispositivos conectados entre si com a capacidade de trocar dados. Exemplos de redes diferentes são: Rede de área local (LAN), que geralmente é uma rede pequena restrita a uma pequena área geográfica. Rede de longa distância (WAN), que geralmente é uma rede maior que cobre uma grande área geográfica. LANs e WANs sem fio (WLAN e WWAN) são o equivalente sem fio de LAN e WAN. Todas as redes são interconectadas para permitir a comunicação com uma variedade de tipos diferentes de mídia, incluindo cabo de cobre de par trançado, cabo coaxial, fibra óptica e diversas tecnologias sem fio. Os dispositivos podem estar separados por alguns metros (por exemplo, via Bluetooth) ou por distâncias quase ilimitadas (por exemplo, através das interconexões da Internet).

A comunicação USB assume a forma de pacotes. Inicialmente, todos os pacotes são enviados do host, através do hub raiz e possivelmente de mais hubs, para os dispositivos. Alguns desses pacotes direcionam um dispositivo para enviar alguns pacotes em resposta. Após o campo de sincronização descrito acima, todos os pacotes são compostos de bytes de 8 bits, transmitidos primeiro pelo bit menos significativo. O primeiro byte é um byte de identificador de pacote (PID). O PID tem na verdade 4 bits; o byte consiste no PID de 4 bits seguido por seu complemento bit a bit. Essa redundância ajuda a detectar erros. (Observe também que um byte PID contém no máximo quatro bits 1 consecutivos e, portanto, nunca precisará de preenchimento de bits, mesmo quando combinado com o bit 1 final no byte de sincronização. No entanto, o byte OUT PID termina com três bits 1 consecutivos, portanto, se o seguinte endereço do dispositivo USB começar com três bits 1, o preenchimento de bits será necessário.) Os pacotes vêm em três tipos básicos, cada um com um formato e CRC (verificação de redundância cíclica) diferente: Os pacotes de handshake consistem em nada além de um byte PID e geralmente são enviados em resposta a pacotes de dados. Os três tipos básicos são ACK, indicando que os dados foram recebidos com sucesso, NAK, indicando que os dados não podem ser recebidos neste momento e devem ser tentados novamente, e STALL, indicando que o dispositivo tem um erro e nunca será capaz de transferir dados com sucesso até que alguma ação corretiva (como a inicialização do dispositivo) seja executada. O USB 2.0 adicionou dois pacotes de handshake adicionais, NYET, que indica que uma transação dividida ainda não foi concluída, e um handshake ERR, para indicar que uma transação dividida falhou. O único pacote de handshake que o host USB pode gerar é o ACK; se não estiver pronto para receber dados, não deverá instruir um dispositivo para enviá-los. Os pacotes de token consistem em um byte PID seguido por 11 bits de endereço e um CRC de 5 bits. Os tokens são enviados apenas pelo host, nunca por um dispositivo.-- Os tokens IN e OUT contêm um número de dispositivo de 7 bits e um número de função de 4 bits (para dispositivos multifuncionais) e comandam o dispositivo para transmitir pacotes DATAx ou receber os seguintes pacotes DATAx, respectivamente. Um token IN espera uma resposta de um dispositivo. A resposta pode ser uma resposta NAK ou STALL, ou um quadro DATAx. Neste último caso, o host emite um handshake ACK, se apropriado. Um token OUT é seguido imediatamente por um quadro DATAx. O dispositivo responde com ACK, NAK ou STALL, conforme apropriado. SETUP funciona como um token OUT, mas é usado para configuração inicial do dispositivo. A cada milissegundo (12.000 bits de velocidade total), o host USB transmite um token SOF (início de quadro) especial, contendo um número de quadro incremental de 11 bits no lugar de um endereço de dispositivo. Isso é usado para sincronizar fluxos de dados isócronos. Dispositivos USB 2.0 de alta velocidade recebem 7 tokens SOF duplicados adicionais por quadro, cada um introduzindo um "microframe" de 125 µs. O USB 2.0 adicionou um token PING, que pergunta ao dispositivo se ele está pronto para receber um par de pacotes OUT/DATA. O dispositivo responde com ACK, NAK ou STALL, conforme apropriado. Isso evita a necessidade de enviar o pacote DATA se o dispositivo souber que responderá apenas com NAK. O USB 2.0 também adicionou um token SPLIT maior com um número de hub de 7 bits, 12 bits de sinalizadores de controle e um CRC de 5 bits. Isso é usado para realizar transações divididas. Em vez de vincular o barramento USB de alta velocidade enviando dados para um dispositivo USB mais lento, o hub com capacidade de alta velocidade mais próximo recebe um token SPLIT seguido por um ou dois pacotes USB em alta velocidade, realiza a transferência de dados em velocidade total ou baixa e fornece a resposta em alta velocidade quando solicitado por um segundo token SPLIT. Os detalhes são complexos; veja a especificação USB. Pacotes de dados Existem dois pacotes de dados básicos, DATA0 e DATA1. Ambos consistem em um campo DATAx PID, 0 a 1.023 bytes de carga útil de dados (até 1.024 em alta velocidade, no máximo 8 em baixa velocidade) e um CRC de 16 bits. Eles sempre devem ser precedidos por um token de endereço e geralmente são seguidos por um token de handshake do receptor de volta ao transmissor. Os dois tipos de pacote fornecem o número de sequência de 1 bit exigido pelo ARQ Stop-and-wait. Se um host USB não receber uma resposta (como como um ACK) para os dados que transmitiu, ele não sabe se os dados foram recebidos ou não; os dados podem ter sido perdidos em trânsito ou podem ter sido recebidos, mas a resposta do handshake foi perdida; Para resolver esse problema, o dispositivo rastreia o tipo de pacote DATAx que aceitou pela última vez. Se receber outro pacote DATAx do mesmo tipo, ele será reconhecido, mas ignorado como duplicado. Somente um pacote DATAx do tipo oposto é realmente recebido. Quando um dispositivo é reinicializado com um pacote SETUP, ele espera um pacote DATA0 em seguida. USB 2.0 também adicionou tipos de pacotes DATA2 e MDATA. Eles são usados ​​apenas por dispositivos de alta velocidade que realizam transferências isócronas de alta largura de banda que precisam transferir mais de 1.024 bytes por "microquadro" de 125 µs (8.192 kB/s). PRÉ "pacote" Dispositivos de baixa velocidade são suportados com um valor PID especial, PRE. Isto marca o início de um pacote de baixa velocidade e é usado por hubs que normalmente não enviam pacotes de velocidade total para dispositivos de baixa velocidade. Como todos os bytes PID incluem quatro bits 0, eles deixam o barramento no estado K de velocidade total, que é igual ao estado J de baixa velocidade. É seguido por uma breve pausa durante a qual os hubs habilitam suas saídas de baixa velocidade, já ociosas no estado J, seguido por um pacote de baixa velocidade, começando com uma sequência de sincronização e byte PID, e terminando com um breve período de SE0. Dispositivos de velocidade total que não sejam hubs podem simplesmente ignorar o pacote PRE e seu conteúdo de baixa velocidade, até que o SE0 final indique que um novo pacote o segue.

O modelo de especificação USB 1.0 foi introduzido em 1996. O USB foi criado pelo grupo principal de empresas que consistia em Intel, Compaq, Microsoft, Digital, IBM e Northern Telecom. A Intel produziu o controlador host UHCI e a pilha de software aberta; A Microsoft produziu uma pilha de software USB para Windows e foi coautora da especificação do controlador host OHCI com a National Semiconductor e a Compaq; A Philips produziu os primeiros áudio USB; e a TI produziu os chips hub mais utilizados. Originalmente, o objetivo do USB era substituir a infinidade de conectores na parte traseira dos PCs, bem como simplificar a configuração de software dos dispositivos de comunicação. O iMac G3 "Bondi blue" original da Apple, lançado em 6 de maio de 1998, foi o primeiro computador a oferecer portas USB sem oferecer portas "legadas". [2] O USB 1.1 foi lançado em setembro de 1998 para ajudar a corrigir os problemas de adoção que ocorreram com as iterações anteriores do USB, principalmente aquelas relacionadas a hubs.[3] A especificação USB 2.0 foi lançada em abril de 2000 e padronizada pelo USB-IF no final de 2001. Hewlett-Packard, Intel, Lucent (agora LSI Corporation desde sua fusão com a spinoff da Lucent Agere Systems), Microsoft, NEC e Philips lideraram em conjunto a iniciativa para desenvolver uma taxa de transferência de dados mais alta, 480 Mbits/s, do que a especificação 1.1 de 12 Mbits/s. A especificação USB 3.0 foi lançada em 17 de novembro de 2008 pelo USB 3.0 Promoter Group. Ele tem uma taxa de transferência até 10 vezes mais rápida que a versão USB 2.0 e foi apelidado de SuperSpeed ​​​​USB. Equipamentos em conformidade com qualquer versão do padrão também funcionarão com dispositivos projetados de acordo com qualquer especificação anterior (conhecido como compatibilidade com versões anteriores).

O USB implementa conexões com dispositivos de armazenamento usando um conjunto de padrões denominado classe de dispositivo de armazenamento em massa USB (referido como MSC ou UMS). Inicialmente planejado para unidades magnéticas e ópticas tradicionais, mas foi estendido para suportar uma ampla variedade de dispositivos, especialmente unidades flash. Essa generalidade ocorre porque muitos sistemas podem ser controlados com o idioma familiar de manipulação de arquivos dentro de diretórios (o processo de fazer um novo dispositivo parecer um dispositivo familiar também é conhecido como extensão). Embora a maioria dos computadores mais recentes sejam capazes de inicializar dispositivos de armazenamento em massa USB, o USB não se destina a ser um barramento principal para o armazenamento interno de um computador: barramentos como ATA (IDE), Serial ATA (SATA) e SCSI cumprem essa função. Porém, o USB tem uma vantagem importante: é possível instalar e remover dispositivos sem abrir o gabinete do computador, o que o torna útil para unidades externas. Originalmente concebidos e ainda usados ​​hoje em dia para dispositivos de armazenamento óptico (unidades de CD-RW, unidades de DVD, etc.), vários fabricantes oferecem discos rígidos USB portáteis externos, ou gabinetes vazios para unidades, que oferecem desempenho comparável às unidades internas. Essas unidades externas geralmente contêm um dispositivo de tradução que conecta uma unidade de tecnologia convencional (IDE, ATA, SATA, ATAPI ou mesmo SCSI) a uma porta USB. Funcionalmente, a unidade aparece para o usuário como uma unidade interna. Outros padrões concorrentes que permitem conectividade externa são eSATA e FireWire. Outro uso para dispositivos de armazenamento em massa USB é a execução portátil de aplicativos de software sem a necessidade de instalação no computador host, por exemplo. Navegador da Web, VoIP, etc.

Um sistema USB tem um design assimétrico, consistindo em um host, uma infinidade de portas USB downstream e vários dispositivos periféricos conectados em uma topologia em estrela em camadas. Hubs USB adicionais podem ser incluídos nas camadas, permitindo a ramificação em uma estrutura de árvore com até cinco níveis de camadas. Um host USB pode ter vários controladores de host e cada controlador de host pode fornecer uma ou mais portas USB. Até 127 dispositivos, incluindo os dispositivos hub, podem ser conectados a um único controlador host. Os dispositivos USB estão ligados em série através de hubs. Sempre existe um hub conhecido como hub raiz, que é integrado ao controlador host. Os chamados “hubs de compartilhamento”, que permitem que vários computadores acessem o(s) mesmo(s) dispositivo(s) periférico(s), também existem e funcionam alternando o acesso entre PCs, de forma automática ou manual. Eles são populares em ambientes de pequenos escritórios. Em termos de rede, eles convergem em vez de divergirem. Um dispositivo USB físico pode consistir em vários subdispositivos lógicos chamados de funções de dispositivo. Um único dispositivo pode fornecer diversas funções, por exemplo, uma webcam (função de dispositivo de vídeo) com um microfone integrado (função de dispositivo de áudio). A comunicação do dispositivo USB é baseada em pipes (canais lógicos). Pipes são conexões do controlador host a uma entidade lógica no dispositivo chamada endpoint. O termo ponto final é ocasionalmente usado para se referir incorretamente ao tubo. Um dispositivo USB pode ter até 32 pipes ativos, 16 no controlador host e 16 fora do controlador. Cada terminal pode transferir dados apenas em uma direção, para dentro ou para fora do dispositivo, portanto cada canal é unidirecional. Os endpoints são agrupados em interfaces e cada interface está associada a uma única função de dispositivo. Uma exceção a isso é o endpoint zero, que é usado para configuração de dispositivos e não está associado a nenhuma interface. Quando um dispositivo USB é conectado pela primeira vez a um host USB, o processo de enumeração do dispositivo USB é iniciado. A enumeração começa enviando um sinal de reinicialização ao dispositivo USB. A velocidade do dispositivo USB é determinada durante a sinalização de reset. Após a reinicialização, as informações do dispositivo USB são lidas pelo host e, em seguida, o dispositivo recebe um endereço exclusivo de 7 bits. Se o dispositivo for suportado pelo host, os drivers de dispositivo necessários para a comunicação com o dispositivo serão carregados e o dispositivo será definido para um estado configurado. Se o host USB for reiniciado, o processo de enumeração será repetido para todos os dispositivos conectados. O controlador host direciona o fluxo de tráfego para os dispositivos, de forma que nenhum dispositivo USB possa transferir dados no barramento sem uma solicitação explícita do controlador host. No USB 2.0, o controlador host pesquisa o tráfego do barramento, geralmente em um estilo round-robin. No SuperSpeed ​​USB, o dispositivo conectado pode solicitar serviço do host.

Na tecnologia da informação, Universal Serial Bus (USB) é um padrão de barramento serial para conectar dispositivos a um computador host. O USB foi projetado para permitir que muitos periféricos sejam conectados usando um único soquete de interface padronizado e para melhorar os recursos Plug and play, permitindo troca a quente, ou seja, permitindo que dispositivos sejam conectados e desconectados sem reiniciar o computador ou desligar o dispositivo. Outros recursos convenientes incluem fornecer energia para dispositivos de baixo consumo sem a necessidade de uma fonte de alimentação externa e permitir que muitos dispositivos sejam usados ​​sem a necessidade de instalação de drivers de dispositivos individuais específicos do fabricante. O USB destina-se a substituir muitas variedades legadas de portas seriais e paralelas. O USB pode conectar periféricos de computador, como mouses, teclados, PDAs, gamepads e joysticks, scanners, câmeras digitais, impressoras, reprodutores de mídia pessoais, unidades flash e discos rígidos externos. Para muitos desses dispositivos, o USB tornou-se o método de conexão padrão. O USB foi originalmente projetado para computadores pessoais, mas se tornou comum em outros dispositivos, como PDAs e consoles de videogame, e como um cabo de alimentação de ponte entre um dispositivo e um adaptador CA conectado a uma tomada de parede para fins de carregamento. Em 2008[atualização], havia cerca de 2 bilhões de dispositivos USB no mundo.[carece de fontes] O design do USB é padronizado pelo USB Implementers Forum (USB-IF), um órgão de padrões da indústria que incorpora empresas líderes dos setores de informática e eletrônicos. Membros notáveis ​​incluem Agere (agora fundida com LSI Corporation), Apple Inc., Hewlett-Packard, Intel, NEC e Microsoft.

Ratos e teclados são frequentemente equipados com conectores USB, mas como a maioria das placas-mãe de PC ainda mantém conectores PS/2 para teclado e mouse a partir de 2007, eles geralmente são fornecidos com um pequeno adaptador USB para PS/2, permitindo o uso com interface USB ou PS/2. Não há lógica dentro desses adaptadores: eles aproveitam o fato de que tais interfaces HID estão equipadas com controladores que são capazes de servir tanto o protocolo USB quanto o PS/2, e detectam automaticamente em que tipo de porta estão conectados. Joysticks, teclados, tablets e outros dispositivos de interface humana também estão migrando progressivamente de MIDI, porta de jogos de PC e conectores PS/2 para USB. Os computadores Apple Macintosh usam USB exclusivamente para todos os mouses e teclados externos com fio desde janeiro de 1999. O iMac original aumentou consideravelmente a conscientização pública sobre o USB em agosto de 1998, ao descartar as portas herdadas para usar apenas USB. Os PCs tinham portas USB antes do lançamento do iMac, mas foram incluídos com um conjunto completo de portas tradicionais, o que retardou a adoção do USB. A influência do iMac pode ser vista no número de periféricos USB com caixas de plástico translúcidas e coloridas que estavam disponíveis no final dos anos 90 e início dos anos 2000.

A taxa de velocidade total de 12 Mbit/s (1,5 MB/s) é a taxa de dados USB básica definida pelo USB 1.0. Todos os hubs USB suportam Full Speed. Uma taxa de baixa velocidade de 1,5 Mbit/s (187,5 kB/s) também é definida pelo USB 1.0. É muito semelhante à operação em velocidade máxima, exceto que cada bit leva 8 vezes mais tempo para ser transmitido. O objetivo principal é economizar custos em dispositivos de interface humana (HID) de baixa largura de banda, como teclados, mouses e joysticks. Uma taxa de alta velocidade (USB 2.0) de 480 Mbit/s (60 MB/s) foi introduzida em 2001. Todos os dispositivos de alta velocidade são capazes de voltar à operação em velocidade total, se necessário. Taxa de dados experimental: Uma taxa SuperSpeed ​​(USB 3.0) de 5,0 Gbit/s (625 MB/s). A especificação USB 3.0 foi lançada pela Intel e seus parceiros em agosto de 2008, de acordo com os primeiros relatórios de notícias da CNET. Os produtos que usam a especificação 3.0 provavelmente chegarão em 2009 ou 2010. Os sinais USB são transmitidos em um cabo de dados de par trançado com impedância de 90Ω ±15%, rotulado como D+ e Dâˆ'. Coletivamente, eles usam sinalização diferencial half-duplex para combater os efeitos do ruído eletromagnético em linhas mais longas. Os níveis de sinal transmitido são de 0,0 a 0,3 volts para baixa e 2,8 a 3,6 volts para alta nos modos de velocidade total (FS) e baixa velocidade (LS), e -10 a 10 mV para baixa e 360 ​​a 440 mV para alta no modo de alta velocidade (HS). No modo FS, os fios do cabo não têm terminação, mas o modo HS tem terminação de 45Ω para o terra, ou diferencial de 90Ω para corresponder à impedância do cabo de dados. Uma conexão USB é sempre entre um host ou hub na extremidade do conector “A” e uma porta upstream de um dispositivo ou hub na outra extremidade. O host inclui resistores pull-down de 15 kΩ em cada linha de dados. Quando nenhum dispositivo está conectado, isso puxa ambas as linhas de dados para o chamado estado "zero de terminação única" (SE0 na documentação USB) e indica uma reinicialização ou conexão desconectada. Um dispositivo USB puxa uma das linhas de dados para cima com um resistor de 1,5 kΩ. Isso supera um dos resistores pull-down no host e deixa as linhas de dados em um estado ocioso chamado "J". A escolha da linha de dados indica o suporte de velocidade de um dispositivo; dispositivos de velocidade total puxam D+ alto, enquanto dispositivos de baixa velocidade puxam Dâˆ' alto. Os dados USB são transmitidos alternando as linhas de dados entre o estado J e o estado K oposto. USB codifica dados usando a convenção NRZI; um bit 0 é transmitido alternando as linhas de dados de J para K ou vice-versa, enquanto um bit 1 é transmitido deixando as linhas de dados como estão. Para garantir uma densidade mínima de transições de sinal, o USB usa preenchimento de bits; um bit 0 extra é inserido no fluxo de dados após qualquer aparecimento de seis bits 1 consecutivos. Sete bits 1 consecutivos são sempre um erro. Um quadro USB começa com uma sequência de sincronização de 8 bits 00000001. Ou seja, após o estado inativo inicial J, as linhas de dados alternam KJKJKJKK. O 1 bit final (estado K repetido) marca o fim do padrão de sincronização e o início do quadro USB propriamente dito. O final de um quadro USB, chamado EOP (fim de pacote), é indicado pelo transmissor acionando 2 tempos de bit de SE0 (D+ e D- ambos abaixo de Vil max) e 1 tempo de bit do estado J. Após isto, o transmissor deixa de acionar as linhas D+/D' e os resistores acima mencionados o mantêm no estado J (inativo). Um receptor pode levar mais tempo para decodificar o estado SE0 e verá o tempo do primeiro bit como uma repetição do último bit de dados. Como os frames USB são sempre múltiplos de 8 bits, esse "bit de drible" extra pode ser detectado e ignorado. Um barramento USB é redefinido usando um sinal SE0 prolongado (10 a 20 milissegundos). Dispositivos USB 2.0 usam um protocolo especial durante a reinicialização, chamado "chirping", para negociar o modo de alta velocidade com o host/hub. Um dispositivo compatível com HS primeiro se conecta como um dispositivo FS (D+ puxado para alto), mas ao receber um RESET USB (ambos D+ e D- acionados por LOW pelo host por 10 a 20 mS) ele puxa a linha D para alto. Se o host/hub também for compatível com HS, ele emite um sinal sonoro (retorna estados J e K alternados nas linhas D- e D+) informando ao dispositivo que o hub operará em alta velocidade. A tolerância do relógio é de 480,00 Mbit/s ±500 ppm, 12.000 Mbit/s ±2500 ppm, 1,50 Mbit/s ±15000 ppm. Embora os dispositivos de alta velocidade sejam comumente chamados de "USB 2.0" e anunciados como "até 480 Mbit/s", nem todos os dispositivos USB 2.0 são de alta velocidade. O USB-IF certifica dispositivos e fornece licenças para uso de logotipos de marketing especiais para "Velocidade Básica" (baixa e completa) ou Alta Velocidade após passar por um teste de conformidade e pagar uma taxa de licenciamento. Todos os dispositivos são testados de acordo com as especificações mais recentes, portanto, os dispositivos de baixa velocidade compatíveis recentemente também são dispositivos 2.0. A taxa de transferência real atualmente (2006) [atualização] alcançada com dispositivos reais é de cerca de dois terços da taxa máxima teórica de transferência de dados em massa de 53,248 MB/s. Dispositivos USB típicos de alta velocidade operam em velocidades mais baixas, geralmente cerca de 3 MB/s no geral, às vezes até 10–20 MB/s.

O cabo existe em formas de condutor trançado e sólido. A forma trançada é mais flexível e suporta mais flexões sem quebrar e é adequada para conexões confiáveis ​​com conectores perfurantes de isolamento, mas faz conexões não confiáveis ​​em conectores de deslocamento de isolamento. A forma sólida é mais barata e faz conexões confiáveis ​​em conectores de deslocamento de isolamento, mas faz conexões não confiáveis ​​em conectores perfurantes de isolamento. Levando essas coisas em consideração, a fiação do edifício (por exemplo, a fiação dentro da parede que conecta uma tomada de parede a um patch panel central) é de núcleo sólido, enquanto os patch cables (por exemplo, o cabo móvel que se conecta à tomada de parede em uma extremidade e um computador na outra) são trançados. O isolamento externo é normalmente de PVC ou LSOH. Tipos de cabos, tipos de conectores e topologias de cabeamento são definidos pela TIA/EIA-568-B. Quase sempre, os conectores modulares 8P8C, muitas vezes chamados incorretamente de "RJ-45", são usados ​​para conectar cabos de categoria 5. A categoria específica do cabo em uso pode ser identificada pela impressão na lateral do cabo. O cabo termina no esquema T568A ou no esquema T568B. Não faz diferença qual é usado, pois ambos são diretos (pino 1 a 1, pino 2 a 2, etc); no entanto, os tipos de cabos mistos não devem ser conectados em série, pois a impedância por par difere ligeiramente e pode causar degradação do sinal. O artigo Ethernet sobre par trançado descreve como o cabo é usado para Ethernet, incluindo cabos especiais "cruzados".

O cabo Cat 5 e é uma versão aprimorada do Cat 5 que adiciona especificações para diafonia remota. Foi formalmente definido em 2001 como o padrão TIA/EIA-568-B, que não reconhece mais a especificação Cat 5 original. Embora o 1000BASE-T tenha sido projetado para uso com cabo Cat 5, as especificações mais restritas associadas ao cabo e conectores Cat 5e o tornam uma excelente escolha para uso com 1000BASE-T. Apesar das especificações de desempenho mais rígidas, o cabo Cat 5e não permite distâncias de cabo mais longas para redes Ethernet: os cabos ainda estão limitados a um máximo de 100 m (328 pés) de comprimento (a prática normal é limitar os cabos fixos ("horizontais") a 90 m para permitir até 5 m de patch cable em cada extremidade, o que totaliza o máximo de 100 m mencionado anteriormente). As características de desempenho e métodos de teste do cabo Cat 5e são definidos em TIA/EIA-568-B.2-2001.