USB ¿Cómo funciona?

La placa base tiene normalmente dos conectores estandarizados que sirven para conectar dos dispositivos USB, pero para conectar los hasta 127 dispositivos posibles necesitamos utilizar HUBS (concentradores) USB con varios puertos USB cada uno, hasta llegar a totalizar como máximo 127 dispositivos, de modo que un dispositivo USB se puede conectar directamente al conector de la placa base o a un conector de HUB, sin variar para nada su funcionamiento.
De hecho, algunos dispositivos pueden funcionar como HUBs al tener conectores USB incorporados, como los teclados. También podemos conectar un dispositivo a un hub, que a su vez esté conectado a otro hub que está conectado al conector de la placa base y el funcionamiento del dispositivo será igual que estando conectado directamente al conector de la placa base.
El cable de los dispositivos USB es un cable de 4 hilos con una longitud máxima de 5 metros por dispositivo o HUB, con lo que los dispositivos conectados no tienen por qué estar amontonados encima de una mesa.

Tan pronto como conectamos un dispositivo USB (no hace falta apagar el equipo) el controlador USB detecta una diferencia de voltaje en el puerto USB e intenta identificar el dispositivo nuevo y sus características. Si no es capaz de identificarlo, nos pide que introduzcamos el disco de instalación, y una vez instalado el drive ya podemos empezar a funcionar con el nuevo dispositivo, normalmente sin reiniciar
el equipo.
El puerto USB utiliza una única IRQ para todos los dispositivos conectados (hasta 127), pero para identificarlos, a cada uno le asigna una ID (parecida a la del bus SCSI) única a cada uno, pero no hay necesidad de configurar, de hecho el ordenador no asigna ninguna, ni IRQs ni DMAs ni direcciones de memoria, pues todos los dispositivos comparten los mismos recursos del controlador USB de la placa base.

Cuando se desconecta un dispositivo USB, de nuevo sin necesidad de reiniciar el equipo, el controlador
USB detecta de nuevo una diferencia de voltaje, hace una búsqueda de dispositivos para averiguar cuál
ha sido conectado e inmediatamente descarga los drivers del dispositivo para así ahorrar memoria del sistema.

Ventajas del puerto USB y los dispositivos USB

PLUG & PLAY
El puerto USB, y por tanto todos los dispositivos con conexión USB, son verdaderamente Plug'&'play,
es decir, el dispositivo es detectado automáticamente al conectarlo al equipo y el sistema operativo instala el drive adecuado o nos pide el disco de instalación. Aún más, no es necesario apagar, ni siquiera reiniciar, el equipo para conectar o desconectar los dispositivos, cargándose y descargándose automáticamente de memoria el drive correspondiente.

CONEXION EN CALIENTE
No es necesario apagar, ni siquiera reiniciar, el equipo para instalar o desinstalar un dispositivo USB. Algo especialmente interesante si olvidamos conectar un dispositivo al encender el equipo o si simplemente no tenemos suficientes conectores para todos los dispositivos USB. Además, esto
permite conservar recursos de memoria, pues cada dispositivo conectado requiere un drive residente, que de este modo sólo se carga cuando se necesita y se descarga al dejar de necesitarlo.

RECURSOS DEL DISPOSITIVO
Quizá una de las mayores ventajas para los equipos actuales es el hecho de que el puerto USB solamente necesita una IRQ y una dirección de memoria y todos los dispositivos conectados a él solamente necesitan una ID para su identificación (como en el bus SCSI) dentro de la cadena de 127 dispositivos, sin necesitar más recursos. Si tenemos en cuenta que los puertos estándar (dos serie,
un paralelo, un PS/2 para ratón, uno para teclado, un puerto para joystick) consumen 5 IRQs, alguna DMA y múltiples direcciones de memoria, al utilizar dispositivos USB nos estamos ahorrando valiosos recursos del sistema.

SIMPLICIDAD
El manejo de los dispositivos USB se hace por software, concretamente por el propio sistema
operativo, por lo que los dispositivos USB son más fáciles de fabricar y por tanto más baratos.
Además, USB es una tecnología abierta por la que no hay que pagar derechos, lo que siempre abarata los costes de fabricación.

DISPOSITIVOS
Podemos conectar hasta un total de 127 dispositivos en cadena o utilizando HUBs
(concentradores de puertos USB), frente a solamente 1 por cada puerto serie y uno por cada puerto paralelo (siempre nos queda la opción de utilizar conmutadores, pero no todos pueden funcionar a la vez) y cada dispositivo puede tener un cable de hasta 5 metros de longitud. Actualmente se encuentran en el mercado monitores, teclados, ratones, cámaras, joysticks, módems, escáneres, impresoras e incluso altavoces (sin necesidad de tarjeta de sonido) con conexión USBN, pero a lo largo del año 2000 el número de dispositivos aumentará y podremos ver también con conexión USB dispositivos de almacenamiento (IOMEGA ha anunciado una versión USB de su unidad ZIP, y lo mismo ha hecho IMATION con su unidad LS-120, y otros les seguirán), CD-ROMs, discos duros externos, etc. Lo que
no debemos olvidar a la hora de comprar un dispositivo USB es que cada dispositivo puede funcionar como HUB, es decir, incluir uno o más conectores USB, de modo que podamos conectar un dispositivo
a otro en cadena, y así, por ejemplo un teclado, puede incluir dos conectores USB, uno para el ratón
y otro para el joystick; de igual modo el monitor puede servir de HUB y permitir conectar a él por ejemplo los altavoces, o el teclado, al cual a su vez se conectan el ratón y el joystick, etc., etc. Hay que tener en cuenta que muchos dispositivos USB actuales no son más que conversiones de dispositivos existentes por lo que muchos aún no implementan su uso como HUBs, por lo que quizás valga la pena esperar un poco a que haya más dispositivos disponibles.

VELOCIDAD
El puerto serie es capaz de transmitir hasta 112,5KB/s y el puerto paralelo entre 600KB/s y 1'5MB/s, pero el puerto USB es capaz de llegar a alcanzar entre 1'5MB/s y 12MB/s, por lo que es la conexión ideal para módems de 56K, escáneres (como alternativa de similar coste a los de puerto paralelo),
CD-ROMs externos, dispositivos de copia de seguridad externos, etc.

Sin embargo, para dispositivos de almacenamiento (especialmente discos duros externos), conexiones de red, cámaras, etc. quizás sea interesante esperar un poco a que este año se estandarice el bus FIREWIRE (IEEE 1394), que promete transferencias entre 100MB/s y 400MB/s, que permite conectar hasta 63 dispositivos y un cable de 4'5 metros por dispositivo, permitiendo al igual que el USB la conexión en caliente. El puerto USB no tiene los días contados (de hecho no hay en el mercado placas con este conector pues los chipsets actuales no lo soportan), sino que se destinará a cierto tipo de dispositivos
que requieren una transferencia de datos baja o media (teclados, ratones, joysticks, etc.) mientras que el bus FIREWIRE se destinará a dispositivos que requieren una alta transferencia (escáneres, impresoras, discos duros, DVD, etc.).
Tan pronto como estén disponibles más dispositivos FIREWIRE, publicaremos un informe sobre este nuevo bus. ¿Qué se necesita? Desde la aparición de los chipsets i430VX y i430HX de INTEL en 1996 los puertos USB han estado soportados por los chipsets tanto de INTEL como de VIA, ALI o SIS, pero a menos que uno comprase una placa base con formato ATX, los conectores USB no estaban presentes.
Siempre nos quedaba la opción de pedir los conectores al fabricante o distribuidor de la placa base o comprar una tarjeta de puertos USB.
Si nuestra placa se encuentra en esta situación, lo mejor es irse directamente a una tarjeta de puertos USB con interfaz PCI. Sin embargo, para poder utilizar dispositivos USB debemos recordar que el sistema operativo instalado en nuestro equipo debe soportar este nuevo bus.
Windows 95 en sus versiones OSR2.1 y OSR2.5 detecta el puerto USB y soporta dispositivos USB (la versión OSR2.0 también añadiendo el SUPLEMENTO USB), pero es realmente con Windows 98 con el sistema operativo con el que los ya abundantes dispositivos USB no han dado problemas de instalación y funcionamiento. Si queremos que los dispositivos USB funcionen, además en la BIOS de nuestra placa base debemos habilitar la opción ASSIGN USB IRQ (o algo parecido) ENABLED.

Si queremos utilizar un teclado USB con nuestro equipo, debemos habilitar USB KEYBOARD SUPPORT VIA BIOS (o algo así) en vez de VIA OS si queremos utilizar el teclado cuando iniciamos el equipo en MODO
MS-DOS o cuando "Reiniciamos equipo en modo MS-DOS" para ejecutar programas de diagnóstico.
Si no lo hacemos así, por ejemplo, no accederemos a la BIOS del sistema al pulsar SUPR/DEL, ni anularemos el Tes. de memoria al pulsar ESC, ni accederemos al "Menú de inicio" al pulsar F8, aunque el teclado funcionará correctamente en Windows 9X. Uno de los problemas del puerto USB es que suministra solamente 500 miliampers de electricidad para los dispositivos conectados, que aunque es suficiente potencia para la mayoría de los dispositivos que se conectan a este puerto, resulta escaso cuando conectamos varios dispositivos sin fuente de alimentación propia. Lo que sí podemos hacer es comprar un HUB USB con toma de alimentación eléctrica, para proporcionar la potencia necesaria a aquellos dispositivos que lo requieran (especialmente escáneres e impresoras).

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