1.0에서 4.0까지의 USB 표준 이해

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축약형인 USB로 더 잘 알려진 범용 직렬 버스는 단연코 오늘날 시장에서 가장 잘 알려진 상호 연결 표준입니다. 그러나 많은 사람들, 특히 엔지니어링 커뮤니티 외부의 사람들은 USB가 무엇을 수반하는지에 대해 다시 생각하지 않을 수도 있습니다. 간단히 말해서 '버스'는 전자 시스템에서 서로 다른 부품 간에 데이터 또는 전력을 전송하는 방법이고 '직렬'이라는 용어는 데이터가 동일한 전선(또는 몇 개의 전선)을 통해 한 번에 한 비트씩 전송됨을 나타냅니다. USB는 함께 전자 시스템의 다양한 장치를 연결하는 데 사용되는 커넥터 및 케이블에 대한 '범용' 사양을 설정하는 엔지니어링 표준을 제공합니다.

장치 간의 상호 연결 및 데이터 통신을 위한 간단하고 편리한 방법인 USB는 1996년 출현 이후 훨씬 더 많은 작업을 수행하도록 진화했습니다. USB가 1990년대에 도입되기 전, 상호 연결 환경은 복잡하거나 데이터 전송 속도가 느렸습니다. 25년 이상의 지속적인 개선과 변화 덕분에, USB 및 USB 임플리멘터스 포럼(USB-IF)은 끊임없이 증가하는 데이터 속도, 전력 전송 등으로 원래 가능하다고 생각했던 것 이상의 상호 연결 기능을 만들었습니다. 그러나 이러한 지속적인 개선으로 새로운 표준, 기존 표준에 대한 업데이트 및 다양한 명명 규칙이 생겼습니다. 결과적으로, 최신 USB 표준을 따르는 것은 혼란과 모순을 모두 충족하는 작업이 될 수 있습니다. 이 기사는 최신 USB 명명 규칙을 명확하게 설명하면서 USB 표준에 대한 상세 역사를 제공하는 것을 목표로 합니다.

USB 전의 상호 연결

위에서 언급한 바와 같이, USB 이전 환경은 느린 데이터 전송 속도가 표준이었으며 병렬의 경우 초당 100킬로바이트(kB), 직렬의 경우 초당 450킬로비트(kb)였습니다. 컴퓨터 제조업체는 직렬 및 병렬 포트를 모두 사용했을 뿐만 아니라, 전용 드라이버와 카드를 빈번하게 필요로 하는 독자적인 플러그, 커넥터 및 케이블이 많았습니다. 또한, 핫스왑 또는 핫플러그 기능이 제한되어 있어 하드웨어를 끈 후에 장치를 연결하고 하드웨어를 다시 켜야 했습니다.

USB-IF는 여러 사전 릴리스(USB 0.8 및 0.9)를 발표하면서 1994년에 USB 표준 개발을 시작했지만 상업적으로 사용 가능하지는 않았습니다. 1995년, USB 0.99는 사전 출시된 표준 목록에서 제외되었으며 다시 상업적으로 이용할 수 없었습니다.

USB 1.0 및 1.1

USB 1.0은 1996년 USB 표준의 첫 번째 주 릴리스를 발표했으며 1.5Mbps(low speed) 및 12Mbps(full speed)의 데이터 전송 속도를 제공합니다. USB 1.0은 핫스왑 및 자가 구성의 편리함을 제공했지만 USB의 최초 상용 버전으로 널리 채택되지는 않았습니다.

2년 후인 1998년, USB 1.1이 도입되었습니다. USB 1.1은 USB 1.0과 같은 데이터 전송 속도를 제공하지만 대역폭이 낮은 장치의 경우 더 느린 속도로 작동할 수도 있습니다. Full Speed라는 브랜딩을 감안할 때 USB 1.1은 직렬 및 병렬 포트 사용을 중단한 Apple의 iMac G3에 채택된 것으로 유명합니다. 이는 앞으로 USB 표준을 더 널리 채택할 수 있는 기반을 마련했습니다. USB 1.0 및 1.1은 또한 물리적 USB 커넥터 표준인 유형 A 및 유형 B 사용을 지정했습니다.

그림 1: 유형 A 및 유형 B USB 커넥터 표준. (이미지 출처: Same Sky)

USB 2.0

21세기가 시작되면서 PC 및 다양한 주변 기기가 널리 보급됨에 따라 더 빠른 데이터 전송 속도에 대한 요구가 증가했습니다. 그 결과 2000년 4월에 USB 2.0이 출시되었습니다. 이 표준은 480Mbps의 데이터 전송 속도로 제공되었지만 버스 제한으로 인해 280Mbps로 감소했습니다. USB 2.0에는 High Speed라는 브랜딩이 부여되었으며 이전 표준 및 이전 표준 속도인 1.5Mbps 또는 12Mbps와 하위 호환되었습니다. 이 시점에서 USB를 전원으로 사용하는 것이 더 보편화되기 시작했으며 전기 표준은 최대 500mA(5V 기준)의 전력을 제공했습니다.

USB 2.0은 또한 별도의 USB 호스트 없이 두 기기가 상호 작용할 수 있도록 하는 USB On-the-Go를 도입했습니다. 이때까지 USB 연결은 항상 호스트(컴퓨터)와 주변 기기(마우스, 키보드, 음악 장치 등) 사이에 있었습니다.

물리적 커넥터 표준 측면에서 USB 2.0은 USB 유형 A, B 및 C 커넥터는 물론 Mini 및 Micro A 및 B와 호환됩니다. 그러나 Micro A 및 B 및 Type C의 물리적 커넥터는 수년 후인 2007년과 2014년에 각각 도입되었습니다.

USB 3.0

USB 3.0 이상에서는 USB 표준이 여러 번 반복되고 명명 규칙이 변경되었습니다. 혼란을 최소화하기 위해, 최신 명명 규칙을 자세히 설명하기 전에 원래 릴리스 이름으로 표준을 언급하겠습니다.

2008년에 출시된 USB 3.0은 최대 5Gbps의 데이터 전송을 지원했지만 현실적으로 3Gbps에 가까운 속도를 달성했습니다. SuperSpeedUSB로 브랜딩된 USB 3.0은 USB 2.0 하드웨어의 연결 라인 4개를 8개로 두 배 늘리고 데이터의 양방향 전송을 허용하면서 USB 2.0과의 하위 호환성을 유지했습니다. 이 표준은 또한 전력 용량을 900mA(5V 기준)로 증가시켰습니다. USB 3.0 유형 A 및 B 커넥터와 같은 USB 3.0 특정 하드웨어는 호환성을 나타내기 위해 파란색으로 표시된다는 점도 중요합니다.

USB 3.2 명명 규칙의 도입으로 USB 3.0은 이제 USB 3.2 Gen 1로 알려졌습니다.

USB 3.1

USB 3.0과 동일한 USB 3.1은 2013년에 발표된 잠정 표준으로 데이터 속도를 최대 10Gbps로 두 배 늘렸습니다. 여기에는 SuperSpeed+라는 브랜드가 부여되었으며, 한때 USB 3.1 Gen 1(USB 3.0) 및 USB 3.1 Gen 2의 2단계 명명 규칙이 있었습니다. 다시 한 번, USB 3.2 명명 규칙이 도입되어 USB 3.1 Gen 2는 이제 USB 3.2 Gen 2라고 합니다.

USB 3.2

2017년 9월에 도입된 USB 3.2 표준은 USB 3.0 및 3.1 표준 명명 규칙을 대체하는 동시에 최대 20Gbps의 데이터 속도를 가진 세 번째 계층을 추가했습니다. USB 3.2 Gen 2x2라는 레이블이 지정된 이 표준은 USB Type-C® 커넥터의 이중 레인 데이터 전송 채널을 최대한 활용하며, 이 채널은 두 개의 전선 쌍을 통해 각 방향으로 10Gbps를 전송할 수 있습니다. 또한 USB 3.2 표준의 하위 두 개 계층인 USB 3.2 Gen 1x1 또는 USB 3.2 Gen 2x1도 흔히 볼 수 있으며 이러한 하위 계층은 단순히 데이터 회선 수에 추가 컨텍스트를 제공합니다.

추가 설명을 위해 USB-IF는 친숙한 SuperSpeed USB 브랜딩과 데이터 전송 제한으로 구성된 각 계층에 대해 업데이트된 브랜딩을 제공했습니다. 아래 표 1에 표시된 대로 이러한 대체 이름은 SuperSpeed USB 5Gbps, SuperSpeed USB 10Gbps 및 SuperSpeed USB 20Gbps입니다.

표 1: 정의된 USB 3.2 명명 규칙. (이미지 출처: Same Sky)

USB 4.0

Thunderbolt 3 프로토콜을 기반으로 하는 USB 4.0은 최대 40Gbps의 데이터 전송 속도와 전용 비디오 전송 방식을 특징으로 하며 2019년 8월에 출시되었습니다. Power Delivery 3.1 표준은 또한 USB의 전력 용량을 최대 240W까지 늘렸습니다. 기술적으로 Power Delivery 표준과 USB 4.0은 별개이지만 동시에 개발되었으며 일반적으로 함께 사용됩니다. 두 최신 표준 모두 물리적 USB Type C 커넥터의 하드웨어 기능을 통해서만 완전히 활용할 수 있습니다.

USB-IF는 또한 USB 4.0 명명 규칙을 개선했으며 다음 두 계층을 사용하여 USB4로 변경되었습니다.

• USB4 20Gbps(데이터 속도와 일치하도록 명명)
• USB4 40Gbps(데이터 속도와 일치하도록 명명)

앞서 언급한 USB 4 및 USB 3.2의 각 계층에는 시장에서 소비자의 혼란을 없애기 위해 제품에 사용하기 위한 새 로고가 있습니다. 그러나 USB 표준에 대한 다양한 이름으로 인해 여러 문제가 발생했습니다. 장치가 여전히 이전 명명 체계로 자주 언급되기 때문입니다.

그림 2: 현재 USB 명명 규칙 및 연관 로고 (이미지 출처: Same Sky)

USB의 미래

이 기사가 USB 표준을 둘러싼 혼란을 해소하고 계속적으로 향상되는 성능 및 기능이 급속하게 진화하는 역사를 들여다 보는 데 도움이 되기를 바랍니다. 스마트폰, 모바일 장치 및 산업용 응용 제품에 사용되는 주변 기기를 연결하는 이 작고 비용 효율적이며 쉬운 방법을 당연하게 여길 수 있습니다. 데이터 전송 기능 없이 충전용으로만 사용되는 USB 커넥터(전력 전용 응용 제품용으로 설계된 USB Type C)가 일반화되고 있습니다. 당연히 USB는 앞으로도 계속해서 새로운 용도와 기능이 추가될 것이며 Same Sky는 여러 USB 표준을 충족하도록 설계된 다양한 폼 팩터의 다양한 USB 커넥터 및 USB 케이블을 다루는 엔지니어를 보유하고 있습니다.