vignette|Un connecteur et une prise au format USB-C. L'USB (de l'anglais, « ») est une norme de bus informatique série qui sert à connecter des périphériques informatiques à un ordinateur ou à tout type d'appareil prévu à cet effet (tablette, ). Le bus USB permet de connecter des périphériques « à chaud » (quand l'ordinateur est en marche) et en bénéficiant du qui reconnaît automatiquement le périphériqueSi le pilote nécessaire n'est pas déjà intégré au système d'exploitation, il faut l'ajouter à partir d'un CD, généralement fourni avec le matériel, ou en le téléchargeant sur Internet.. Il peut alimenter les périphériques peu gourmands en énergie (clé USB, disques SSD) et, pour ses dernières versions à prise USB Type-C, des appareils réclamant plus de puissance ( en version standard, au maximum). Il permet de transférer des gros ou petits fichiers à différentes vitesses selon sa génération.
La version 1.0 de l'USB est apparue en .. Ce connecteur s'est généralisé dans les années 2000 pour connecter souris, claviers d'ordinateurs, imprimantes, clés USB et autres périphériques sur les ordinateurs personnels.
Les performances de l'USB, notamment concernant les débits, se sont grandement améliorées au fil des versions : de pour la à théoriques pour la version USB4 .
vignette|redresse|Connecteur USB de type-A mâle. vignette|redresse|Connecteur USB-C mâle. vignette|redresse|Prises .
Évolution de la norme USB L’USB a été conçu au milieu des années 1990 afin de remplacer les nombreux ports externes d’ordinateurs (port parallèle, port série, port SCSI), spécialisés (ports clavier PC DIN, puis PS/2 mini-DIN, port souris) et volontairement, pour éviter toute erreur de branchement, incompatibles les uns avec les autres.
Des versions successives de la norme ont été développées au fur et à mesure des avancées technologiques, chacune étant vouée à remplacer les précédentes par ses nouvelles performances.
Cette généralisation tient, en partie, au fait que de simples puces, peu coûteuses, génèrent en temps réel toute la logique de sérialisation et de partage — de complexité croissante au fil des versions — de l'USB..
USB 1.0 et USB 1.1 En , la première version de la norme, l’, est spécifiée par sept partenaires industriels (Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC et ) mais elle reste théorique et n'a pas vraiment été appliquée par manque de composants.
Il faut attendre la seconde version de la norme en , intitulée , pour que l'USB commence à être effectivement utilisé.. Ce que l'on appelle couramment « » est donc en réalité de l'.
L' apporte des corrections à la et définit également deux vitesses de communication : le mode lent (en anglais ) a un débit de . Il permet de connecter des périphériques qui ont besoin de transférer peu de données, comme les claviers et souris ; le mode pleine vitesse (en anglais ) débite à . Il est utilisé pour connecter des imprimantes, scanners, disques durs, graveurs de CD et autres périphériques ayant besoin de plus de rapidité. Néanmoins, il est insuffisant pour beaucoup de périphériques de stockage de masse (ce mode permet la vitesse « » des CD).
En , avec la sortie de l'iMac G3, Apple est le premier. constructeur à proposer un appareil disposant uniquement de ports USB en remplacement des ports d'ancienne génération, ce qui a fait décoller le marché des périphériques USB.
USB 2.0 vignette|redresse=.8|Symbole de l'. En est publiée la norme , qui optimise l'utilisation de la bande passante, avec un débit théorique de , baptisé « Haute vitesse » (en anglais ). Il est utilisé par les périphériques rapides : disques durs, graveur de disque optique Au moment de sa sortie, la plupart des périphériques ont d'ailleurs une vitesse inférieure à celle permise par l'.
En , le , une version sans-fil de l'USB, est spécifiée par le . Elle promet à une distance de et à ..
En , l'extension (OTG), ajoutée à la norme , permet d'effectuer des échanges de données point à point entre deux périphériques sans avoir à passer par un hôte (généralement un ordinateur personnel). La norme OTG devient donc un nouveau standard.
USB 3.0 (ou USB 3.1 Gen 1 ou USB 3.2 Gen 1)
vignette|redresse=.8|Symbole de l' ou . En , l’USB 3.0 (renommé depuis en ) introduit le mode , qui a un débit théorique de .. Mais ce nouveau mode utilisant un codage des données de type 8b/10b, la vitesse de transfert réelle est de seulement . L' délivre une puissance électrique maximum de soit à .
Les périphériques compatibles disposent de connexions à neuf contacts au lieu de quatre, mais la compatibilité ascendante des prises et câbles des versions précédentes est assurée. En revanche, la compatibilité descendante est impossible, les câbles de Type-B n'étant pas compatibles avec les prises Type-B..
Début , l' est introduit dans des produits grand public. Les prises femelles correspondantes sont souvent signalées par une couleur bleue. Des prises femelles rouges apparaissent aussi, signalant une puissance électrique disponible supérieure () et appropriée au chargement rapide de petits appareils, y compris (à condition de le paramétrer dans le BIOS ou l'UEFI) lorsque l'ordinateur est éteint.
D'autres couleurs, non normalisées et donc propres à chaque constructeur (bleu ciel, gris), signalent quels ports USB sont reliés à des adaptateurs distincts, ce qui est important pour les questions de performance (débits parallèles) ou de fiabilité. Le jaune est souvent utilisé pour indiquer quels ports sont à alimentation rémanente quand la machine est hors tension. Parfois on peut le spécifier par le BIOS. Un consensus s'établit peu à peu sur l'usage de ces couleurs.
USB 3.1 (ou USB 3.1 Gen 2 ou USB 3.2 Gen 2)
vignette|redresse=.8|Symbole de l' Gen 2. En , l’ (renommé depuis en ) est annoncé.. Les spécifications techniques de cette norme sont finalement publiées par le consortium en .
L' permet des débits doubles de ceux de l' , soit . Le standard est rétro-compatible avec l' et l'. L' marque la sortie d'une nouvelle connectique, celle-ci est plus fine et n'impose pas de sens de branchement (on dit que la connectique est réversible) : le Type-C.. Pour tout de même permettre la connexion vers des connecteurs , le standard permet d'avoir des adaptateurs passifs (à l'inverse des adaptateurs , le connecteur réversible qu'Apple a lancé avec l' en 2012), pour garder une taille réduite et un coût de fabrication mesuré..
Le , Apple présente le MacBook, le premier ordinateur équipé d'un seul port Type-C, mais ne bénéficiant que du débit de l' () au lieu de celui de l' ()...
USB 3.2 Gen 2x2
vignette|redresse=.8|Symbole de l'USB 3.2 Gen 2x2. L'USB 3.2 Gen 2x2 permet de doubler le débit de la version précédente, passant à ..
Le standard reste rétro-compatible avec les versions précédentes. L'USB-IF profite de cette nouvelle norme pour renommer, une fois de plus, les anciennes normes. L' à (ex ) devient l', l' à (ex ) devient l' et la nouvelle norme prend le nom d' à ..
USB4
La norme USB4, annoncée en 2017 et officialisée en par l'USB-IF, promet ainsi que l'intégration des fonctionnalités de , laissant espérer un rapprochement, voire une fusion entre les deux normes. La nomenclature de l'USB-IF ne s'inscrit pas dans la continuité logique, cette norme se nommant « USB4 » et non .. Les câbles USB4 sont au format USB-C.
USB4 version 2.0 La version 2.0 de la norme USB4 est annoncée en par l'USB Promoter Group et promet de doubler la bande passante théorique par ligne de soit dans une configuration symétrique. Elle est annoncée comme compatible avec les normes et protocoles USB4 , , et Thunderbolt 3. Cette version supporte également des configurations de lignes asymétriques. telles que : une paire est dédiée à la réception et trois sont dédiées à l'émission ou inversement permettant des débits théoriques allant jusqu’à dans un sens.
Résumé des débits Lorsque l’on parle d’un équipement USB, il est nécessaire de préciser la version de la norme (1.1, 2.0 ou ou ), mais également la vitesse (). Une clé USB spécifiée en n’est pas forcément « haute vitesse » si cela n’est pas précisé par un logo « ».
Jusqu'à la , le bus USB était plus lent que certaines interfaces internes comme le PCI, l'AGP ou le SATA. Ainsi, l' () est plus de dix fois plus lent que le (). L' est presque égal, théoriquement, au , son débit atteignant . L' surpasse théoriquement le , par un débit théorique de .
Ces débits ne sont atteints en copie de fichiers qu'avec un utilitaire ou un système d'exploitation recourant au double . Dans le cas contraire, les stockages émetteur et récepteur ne seront sollicités qu'à tour de rôle au lieu de débiter en même temps, divisant donc par deux le débit théorique possible. C'était une limitation par exemple sous avec la fonction de copie de base du système. La restriction de débit s'observe aussi avec des prises USB reliées à un contrôleur unique par un hub USB, que celui-ci soit externe ou interne..
La division de débit ne pose pas de problème lorsqu'il s'agit de périphériques ne fonctionnant pas simultanément (le hub est en ce cas utilisé simplement pour éviter des branchements et débranchements manuels fréquents, et donc aussi une usure prématurée des prises USB), l'allocation de bande, dans la norme USB, étant dynamique ; en d'autres termes, quand un périphérique fonctionne seul il dispose de presque toute la bande passante.
Les hubs USB possédant une alimentation externe divisent uniquement le débit, alors que ceux alimentés par le câble USB répartissent l'intensité disponible sur tous les périphériques en ayant besoin (ceux qui sont alimentés par un bloc d'alimentation externe, comme les disques durs externes, consomment très peu d'énergie sur le bus).
NomAnnéeCodagePairesdifférentiellesDébit théoriquepar paireDébit théoriquedescendantDébit théoriquemontantUSB 1.01996NRZI11,5 Mbit/s1,5 Mbit/sUSB 1.1199812 Mbit/s12 Mbit/sUSB 2.02000480 Mbit/s480 Mbit/sUSB 3.2 Gen 1x120088b/10b1 tx / 1 rx5 Gbit/sUSB 3.2 Gen 1x220172 tx / 2 rxUSB 3.2 Gen 2x12013128b/132b1 tx / 1 rx10 Gbit/sUSB 3.2 Gen 2x220172 tx / 2 rxUSB4 Gen 2×1201964b/66b1 tx / 1 rx10 Gbit/sUSB4 Gen 2×22 tx / 2 rxUSB4 Gen 3x1128b/132b1 tx / 1 rx20 Gbit/sUSB4 Gen 3x22 tx / 2 rxUSB4 version 22022 PAM-32 tx / 2 rx40 Gbit/s80 Gbit/s80 Gbit/s Ces débits ne sont toutefois que maximum théoriques car le codage utilisé réduit la bande passante réelle, ils peuvent également être dégradés par de multiples facteurs (performances de l'appareil sur lequel est branché le périphérique USB, efficacité du logiciel qui réalise les opérations de lecture ou d'écriture).
Évolution des connecteurs USB vignette|Différents connecteurs USB 1.0/1.1 et 2.0, de gauche à droite : • Micro-B mâle ; • UC-E6 propriétaire (non USB) ; • Mini-B mâle ; • Type-A femelle ; • Type-A mâle ; • Type-B mâle. vignette|Les différents connecteurs compatibles avec la norme USB 2.0. vignette|Fiche USB 3.0 Micro-B SuperSpeed.
Premiers connecteurs : Type-A et Type-B À sa création, le bus USB ne permettait pas de relier entre eux deux périphériques ou deux hôtes : le seul schéma de connexion autorisé était un périphérique sur un hôte. Pour éviter des branchements incorrects, la norme spécifie deux types de connecteurs : le Type-A : destiné à être situé sur l'hôte ; le Type-B : destiné à être situé sur le périphérique.
Un hub USB peut comporter à la fois un connecteur Type-B, qui permet de le relier à l'hôte, et des connecteurs Type-A, qui permettent d'y relier des périphériques. Les appareils (hôte et périphériques) sont équipés de connecteurs femelles. Les câbles de connexion ont toujours une extrémité de Type-A mâle, et une extrémité de Type-B mâle, ce qui garantit le respect de la topologie du bus. Il peut aussi exister des câbles de prolongation équipés de connecteurs de même type mais de genres différents (pour créer des rallonges).
Mini-connecteurs