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Allgegenwärtig: die USB-Karte

Der serielle USB-Bus hat sich heutzutage aufgrund seiner Leistungsfähigkeit und Flexibilität im Einsatz sowie der Vielzahl von Geräten mit entsprechendem Anschluss als Standard-Schnittstelle im PC durchgesetzt. Tastauren, Mäuse, Scanner, Drucker, externe Festplatten und DVD-Brenner oder auch Kartenleser - sie alle werden zumeist nicht mehr über viele verschiedene Stecker mit dem Rechner verbunden, sondern über den USB-Bus. Dabei können die angeschlossenen Geräte im laufenden Betrieb gewechselt werden (so genannte Hot-Plug-Fähigkeit), und neu mit dem System verbundene Komponenten werden automatisch erkannt.

Unterschiedliche Spezifikationen

Da die meisten Computer nur über eine begrenzte Anzahl von USB-Anschlüssen verfügen, sind am Markt USB-Controller erhältlich, die in aller Regel zwei bis vier zusätzliche Schnittstellen zur Verfügung stellen. Diese USB-Controller werden sowohl für den internen Einbau in stationäre Systeme angeboten als auch in Gestalt von PCMCIA-Karten oder ExpressCard-Erweiterungskarten für Notebooks. USB-Controller für den Einbau in den PC sind inzwischen für alle aktuellen Bussysteme erhältlich. Zusätzlich sind auch Kombicontroller verfügbar, die neben den USB-Anschlüssen zusätzliche andere Schnittstellen unterstützen wie beispielsweise FireWire.
Die maximale Übertragungsrate der heute gängigen USB-Controller nach der Spezifikationsversion 2.0 liegt bei 480 Mbit/sec.; aufgrund eines gewissen Protokoll-Overheads und der Geräteverwaltung erreichen nach USB 2.0 zertifizierte Hochgeschwindigkeitskomponenten maximale Transferraten von etwa 40 Mbyte/sec. Da die USB-Schnittstellen in der aktuellen Version 2.0 abwärtskompatibel sind, können auch ältere Geräte, die nach dem USB 1.1-Standard arbeiten, an neue USB-Controller angeschlossen werden. Umgekehrt funktionieren auch die meisten neuen Geräte an älteren USB-1.1-Controllern, erreichen dann jedoch maximal deren spezifizierte Übertragungsrate, nämlich etwa 12 Mbit/sec.
Der kommende neue USB 3.0-Standard soll ebenfalls abwärtskompatibel arbeiten, wobei jedoch die maximale Transferrate auf etwa 5 Gbit/sec. angehoben wurde. Derzeit (Stand September 2009) sind jedoch weder USB-Controller erhältlich, die den USB 3.0-Standard bereits unterstützen, noch entsprechende Komponenten.

Besonderheiten

USB-Controller nach der 2.0-Spezifikation sind in aller Regel mit zwei Steuerbausteinen ausgestattet: einem EHCI- sowie einem UHCI- oder OHCI-Chip. Während der EHCI-Controller für Komponenten gedacht ist, die nach der 2.0-Spezifikation arbeiten, ist der nachgeschaltete OHCI- oder UHCI-Controller als Steuereinheit für Geräte nach der 1.1-Spezifikation konstruiert.
Ältere USB-Controller, die lediglich die Spezifikationen 1.0 und 1.1 unterstützen, haben daher auch nur einen UHCI- oder OHCI-Chip eingebaut. Die UHCI-Steuerbausteine sind ursprünglich von der Firma Intel entwickelt worden, während OHCI-Bausteine von einem Firmenkonsortium, dem neben Compaq auch Microsoft und NSC angehörten, normiert wurden. Die OHCI-Controller weisen gegenüber ihren Intel-Pendants einige rudimentäre hardwareseitige Modifikationen auf. Obwohl diese Modifikationen keinen Einfluss auf die Kompatibilität der Controllerbausteine haben sollten, gibt es Geräte mit USB-Anschluss, die nicht mit OHCI-Steuercontrollern harmonieren.
Die EHCI-Bausteine, die in nahezu allen aktuellen USB-Controllern ihren Dienst verrichten, stammen meistens von der Firma NEC. Sie verfügen in der Regel über einen nachgeschalteten USB 1.1-Steuerbaustein nach Intel-Spezifikation, was eine vollständige Kompatibilität zum Industriestandard gewährleistet.

Hinweise für die Beschaffung und Nutzung von USB-Controllern

  • Sofern Sie beabsichtigen, externe Festplatten im 6,4 cm (2,5“)-Formfaktor an einem neu zu beschaffenden USB-Controller zu betreiben, empfiehlt es sich, auf die Stromversorgung zu achten. Viele sparsame externe 6,4 cm (2,5“)-Festplatten, die über die USB-Schnittstelle mit dem PC verbunden werden, können über einen zweiten USB-Anschluss auch mit ausreichend Energie versorgt werden. Sie benötigen dazu am USB-Controller einen so genannten High-Power-USB-Anschluss, der 500 mA zur Verfügung stellt. Herkömmliche Low-Power-Anschlüsse bieten lediglich 100 mA, was zum Starten auch energieeffizienter 6,4 cm (2,5“)-Festplatten nicht ausreicht.
  • Um eine wirklich vollständige Kompatibilität zu allen anschließbaren USB-Geräten zu erhalten, sollten Sie darauf achten, dass diese über Controllerbausteine von NEC und Intel verfügen (EHCI und UHCI). Aufschluss darüber geben meist die technischen Datenblätter der USB-Controller.
  • Achten Sie insbesondere bei PCMCIA- oder ExpressCard-USB-Controllern darauf, dass diese eine ausreichende Stromversorgung der angeschlossenen Komponenten sicherstellen können. Vor allem bei Notebooks ist es üblich, öfter ein Backup auf eine externe Festplatte zu speichern. Bietet der USB-Controller dann nur Low-Power-Anschlüsse, sind die meisten externen 6,4 cm (2,5“)-Festplatten nicht zu gebrauchen, da der Massenspeicher selbst deutlich mehr Startstrom benötigt. Sofern Ihr Notebook über eine PS/2-Schnittstelle verfügt, können Sie in einem solchen Fall die Festplatte doch noch am Gerät betreiben, indem Sie mit Hilfe eines PS/2-USB-Konverters die Stromversorgung über die PS/2-Schnittstelle sicherstellen.
Haben Sie Hinweise, Verbesserungs- oder Korrekturvorschläge zum Ratgebertext USB Karte, dann informieren Sie uns bitte per Formular.

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