Mengapa USB Menjadi Dominan di Komputer Untuk I/O

Mengapa Universal Serial Bus (USB) Menjadi Dominan di Komputer Untuk I/O

1.        Sejarah Universal Serial Bus (USB) 

Universal Serial Bus (USB) adalah satu set spesifikasi konektivitas dikembangkan oleh Intel bekerjasama dengan para pemimpin industri. Alat ini mempermudah pekerjaan manusia, memiliki koneksi berkecepatan tinggi dari peripheral untuk PC yang sekali ditancapkan, mengkonfigurasi secara otomatis. USB adalah interkoneksi yang paling sukses dalam sejarah komputasi personal, dan telah bermigrasi ke konsumen elektronik dan produk mobile.

2.       Pengertian USB

Universal Serial Bus (USB) adalah standar bus serial untuk perangkat penghubung, biasanya kepada computer namun juga digunakan di peralatan lainnya seperti konsol permainan, ponsel dan PDA.

Sistem USB mempunyai desain yang asimetris, yang terdiri dari pengontrol host dan beberapa peralatan terhubung yang berbentuk pohon dengan menggunakan peralatan hub yang khusus.

Desain USB ditujukan untuk menghilangkan perlunya penambahan expansion card ke ISA komputer atau bus PCI, dan memperbaiki kemampuan plug-and-play (pasang-dan-mainkan) dengan memperbolehkan peralatan-peralatan ditukar atau ditambah ke sistem tanpa perlu mereboot komputer. Ketika USB dipasang, ia langsung dikenal sistem komputer dan memproses device driver yang diperlukan untuk menjalankannya.

USB dapat menghubungkan peralatan tambahan komputer seperti mouse, keyboard, pemindai gambar, kamera digital, printer, hard disk, dan komponen networking. USB kini telah menjadi standar bagi peralatan multimedia seperti pemindai gambar dan kamera digital.

3.       Type Konektor Pada USB

Konektor USB hanya ada 2 macam, yakni konektor type A dan konektor type B seperti terlihat dalam Gambar. Konektor type A dipakai untuk menghubungkan kabel USB ke terminal USB. Konektor type B dipakai untuk menghubungkan kabel USB ke terminal USB yang ada pada peralatan, untuk peralatan USB yang Sederhana.

Konektor-konektor peralatan komputer beraneka ragam bentuknya, hal ini benar-benar membuat panik orang awam. Belum lagi setiap kali saat menambah peralatan komputer baru, diperlukan keahlian tertentu agar peralatan baru itu bisa bekerja dengan baik. Bagi kalangan insdutri komputer dan peralatan komputer, hal-hal tersebut di atas merupakan masalah yang harus segera di akhiri. Usaha ini tidak main-main, karena melibatkan raksaksa-raksaksa industri komputer, antara lain Compaq, DEL, IBM, Intel, Microsoft, NEC dan Northern Telecom duduk bersama selama bertahun-tahun, untuk menentukan standar baru menghubungkan komputer dengan peralatan yang akhirnya dinamakan sebagai Universal Serial Bus.

 Konektor-konektor peralatan komputer beraneka ragam bentuknya, hal ini benar-benar membuat panik orang awam. Belum lagi setiap kali saat menambah peralatan komputer baru, diperlukan keahlian tertentu agar peralatan baru itu bisa bekerja dengan baik. Bagi kalangan insdutri komputer dan peralatan komputer, hal-hal tersebut di atas merupakan masalah yang harus segera di akhiri.

Agar peralatan USB bisa “Hot-plugable” dan “Plug &   Play” seperti yang telah disebutkan di atas, komputer setiap saat akan melakukan “proses pengenalan”(enumerated) pada semua peralatan USB yang terpasang dalam saluran. Selama proses pengenalan tersebut, komputer akan menanyakan indentitas kepada alat yang baru saja dihubungkan ke komputer sehingga belum dikenali komputer. Dalam Fase ini peralatan USB yang terpasang wajib melaporan indentitas dirinya serta informasi- informasi spesifik tentang dirinya. Jika proses pengenalan ini berhasil, maka komputer akan mengambil program untuk mengendalikan alat tersebut (sering disebut dengan driver), dan berikutnya peralatan USB tersebut sudah langsung siap dipakai. Kalau hal ini terjadi pada Windows, selesai proses pengenalan suatu peralatan USB baru, maka pada Control Panel - System - Device Manager akan langsung terlihat ada peralatan USB baru yang siap dipakai.

4.       USB Berdasarkan Kecepatan Transfer Data

1.       High speed data dengan frekuensi clock 480.00Mb/s dan tolerasi pensinyalan datapada ± 500ppm.

2.      Full speed data dengan frekuensi clock 12.000Mb/s dan tolerasi pensinyalan datapada ±0.25% atau 2,500ppm.

3.      Low speed data dengan frekuensi clock 1.50Mb/s dan tolerasi pensinyalan datapada ±1.5% atau 15,000ppm.

5.       Perkembangan USB

a.     USB 1.0: dirilis January 1996

Spesifikasi data rata-rata 1.5 Mbit/s (Low-Bandwidth) dan 12 Mbit/s (Full-Bandwidth). belum bisa dihubungkan ke HUB Usb.

b.     USB 1.1: dirilis September 1998

Memperbaiki kekurangan UBS 1.0 yaitu dapat diperpanjang dan dapat digunakan pada HUB usb.

c.      USB 2.0: dirilis April 2000

Menambahkan bandwitdh hingga 480 Mbit/s [60 MB/s] (disebut “Hi-Speed”). hasil modifikasi dari Engineering Change Notices (ECN). beberapa kemampuan yang ditambahkan ECN dpat dilihat di USB.org: Battery Charging Specification 1.1 (memungkinkan charge perankat ke usb misal kamera digital/ handphone), Micro-USB Cables and Connectors Specification 1.01 (telah support dengan port us ukuran mikro seperti pada kameradigital/ handphone), Link Power Management Addendum ECN (memungkinkan USB dalam kondisi Slepp saat tidak digunakan) .

Disebut dengan superspeed bus, terdiri dari 4 kriteria kecepatan transfer data yaitu :

1. 5.0 Gbit/s.

2. 4 Gbit/s,

3. 3.2 Gbit/s

4. 0.4 Gbyte/s or 400 MByte/s)

d.     Kelebihan USB 3.0

1.       Tidak diperlukannya pasokan daya tambahan untuk penggunaan hard disk eksternal.

2.      Suplay daya untuk perangkat USB 2.0 maksimal 500 mA, sementara untuk perangkat 3.0 mencapai 900 mA.

3.      Hal yang baru di USB 3.0, host-controller akan terhubung ke perangkat yang tepat ketika akan menuliskan data pada USB flashdisk.

6.     Persinyalan Pada USB

USB adalah host-centric bus di mana host/terminal induk memulai semua transaksi. Paket pertama/penanda (token) awal dihasilkan oleh host untuk menjelaskan apakah paket yang mengikutinya akan dibaca atau ditulis dan apa tujuan dari perangkat dan titik akhir. Paket berikutnya adalah data paket yang diikuti oleh handshaking packet yang melaporkan apakah data atau penanda sudah diterima dengan baik atau pun titik akhir gagal menerima data dengan baik.

Setiap proses transaksi pada USB terdiri atas:

•Paket token/sinyal penanda (Header yang menjelaskan data yang mengikutinya)

•Pilihan paket data (termasuk tingkat muatan) dan

•Status paket (untuk acknowledge/pemberitahuan hasil transaksi dan untuk koreksi kesalahan)

Nomor kaki (dilihat pada soket):

Paket data umum USB, Data di bus USB disalurkan dengan cara mendahulukan Least Significant Bit(LSB). Paket-paket USB terdiri dari data-data berikut ini:

•Sync

Semua paket harus diawali dengan data sync. Sync adalah data 8 bit untuk low dan full  speed atau data 32 bit untuk high speed yang digunakan untuk mensinkronkan clock dari penerima dengan pemancar. Dua bit terakhir mengindikasikan dimana data PID dimulai.

•PID (Packet Identity/Id entitas paket)

Ada 4 bit PID data, supaya yakin diterima dengan benar, 4 bit di komplementasikan dan diulang, menjadikan 8 bit data PID. Hasil dari pengaturan tersebut adalah sebagai berikut.

•ADDR (address)

Bagian alamat dari peralatan dimana paket digunakan. Dengan lebar 7 bit, 127 peralatan dapat disambungkan. Alamat 0 tidak sah, peralatan yang belum terdaftar harus merespon paket yang dikirim ke alamat 0.

•ENDP (End point)

Titik akhir dari field yang terdiri dari 4 bit, menjadikan 16 kemungkinan titik akhir. Low speed devices, hanya dapat mempunyai 2 tambahan end point pada puncak dari pipe default. (maksimal 4 endpoints).

•CRC

Cyclic Redundancy Check dijalankan pada data didalam paket yang dikirim. Semua penanda (token) paket mempunyai sebuah 5 bit CRC ketika paket data mempunyai sebuah 16 bit CRC.

•EOP (End of packet)

Akhir dari paket yang disinyalkan dengan satu angka akhir 0 (Single Ended Zero/SEO) untuk kira-kira 2 kali bit diikuti oleh sebuah J 1 kali.

Data yang dikirim dalam bus USB adalah salah satu dari 4 bentuk, yaitu control, interrupt, bulk, atauisochronous.

7.      Perancangan Peralatan Yang Menggunakan USB

Untuk membuat suatu peralatan yang dapat berkomunikasi dengan protokol USB tidak perlu harus mengetahui secara rinci protokol USB. Bahkan kadang tidak perlu pengetahuan tentang USB protokol sama sekali. Pengetahuan tentang USB protokol hanya diperlukan untuk mengetahui spesifikasi yang dibutuhkan untuk alat kita. Pada kenyataannya untuk mengimplemetasikan USB protokol di FPGA ataupun perangkat bantu lain sangat tidak efisien dan banyak waktu terbuang untuk merancangnya. Menggunakan kontroler USB sangat lebih dianjurkan dalam membuat alat yang dapat berkomunikasi melalui protokol ini. Kontroler USB mempunyai banyak macam bentuk, dari microcontroller berbasis 8051 yang mempunyai input output USB secara langsung sampai pengubah protocol dari serial seperti I2C bus ke USB.

USB controller biasanya dijual dengan disertai berbagai fasilitas yang mempermudah pengembangan alat, diantaranya manual yang lengkap, driver untuk windows XP, contoh code aplikasi untuk mengakses USB, contoh code untuk USB controller, dan skema rangkaian elektronikanya. Dalam sisi pengembangan software aplikasi dalam personal computer, komunikasi antar hardware didalam perangkat keras USB tidak terlalu diperhatikan karena Windows ataupun sistem operasi lain yang akan mengurusnya. Pengembang perangkat lunak hanya memberikan data yang akan dikirim ke alat USB di buffer penyimpan dan membaca data dari alat USB dari buffer pembaca. Untuk driver pun kadang-kadang Windows sudah menyediakannya, kecuali untuk peralatan yang mempunyai spesifikasi khusus kita harus membuatnya sendiri

Kesimpulannya Mengapa USB menjadi dominan dikomputer untuk I/O???

1.       Universal artinya umum,sehingga USB dapat digunakan pada alat apa saja dan untuk kegiatan apa saja. Peralatan USB mudah digunakan, saat dihubungkan ke komputer, komputer akan mengenali mengambil program (driver) yang sesuai dengan peralatan tersebut.

2.      USB mempermudah pekerjaan manusia, memiliki koneksi berkecepatan tinggi dari peripheral untuk PC yang sekali ditancapkan, mengkonfigurasi secara otomatis.

3.      USB adalah jenis yang paling umum port komputer yang digunakan di komputer saat ini. Hal ini dapat digunakan untuk menghubungkan keyboard, mouse, kontroler game, printer, scanner, kamera digital, dan removable media drive.

4.      USB multi fungs karena dapat menghubungkan peralatan tambahan komputer seperti mouse, keyboard, pemindai gambar, kamera digital, printer, hard disk, dan komponen networking. USB kini telah menjadi standar bagi peralatan multimedia seperti pemindai gambar dan kamera digital.

5.      Desain USB ditujukan untuk menghilangkan perlunya penambahan expansion card ke ISA komputer atau bus PCI, dan memperbaiki kemampuan plug-and-play (pasang-dan-mainkan) dengan memperbolehkan peralatan-peralatan ditukar atau ditambah ke sistem tanpa perlu mereboot komputer.

6.      Untuk membuat suatu peralatan yang dapat berkomunikasi dengan protokol USB tidak perlu harus mengetahui secara rinci protokol USB. Bahkan kadang tidak perlu pengetahuan tentang USB protokol sama sekali. Pengetahuan tentang USB protokol hanya diperlukan untuk mengetahui spesifikasi yang dibutuhkan untuk alat kita.

7.      Jadi, USB sangat penting dalam pemakaian komputer untuk I/O. Karena dapat membantu perangkat-perangkat lain dalam penghubungan ke dalam sebuah komputer.