Protocollo per Dispositivi di Archiviazione di Massa USB – Cos’è?

Il Protocollo per Dispositivi di Archiviazione di Massa USB definisce come devono interagire i dispositivi USB collegati a un computer host (come chiavette USB, hard disk esterni e schede di memoria), e questo protocollo è fondamentale per consentire la comunicazione nel mondo informatico. Ecco una panoramica dei suoi componenti principali:

Perché una chiavetta USB funzioni in modo intercambiabile con altri dispositivi, deve essere creato, definito e implementato uno standard universale sia per i produttori di dispositivi (le chiavette USB) sia per i produttori di host (quelli in cui vengono inserite le chiavette USB). Il “Dispositivo di Archiviazione di Massa” è il termine più tecnico per classificare una chiavetta USB (o un disco rigido USB o un altro dispositivo di archiviazione). Questa classificazione definisce come avviene la comunicazione tra il computer host e il dispositivo USB.

Le seguenti informazioni sono una guida generale rivolta a lettori non tecnici per comprendere meglio cosa sia un Dispositivo di Archiviazione di Massa USB. Un link alla fine indirizzerà i lettori a una risorsa più tecnica, ad esempio per chi legge nell’ambito di un corso di informatica.

Iniziamo con la “Classe del Dispositivo e Protocollo”

Come menzionato, la Classe di Archiviazione di Massa (nota anche come MSC) è un insieme di specifiche che definisce un modo standardizzato con cui il dispositivo USB si presenta e comunica con l’host (il dispositivo a cui è collegato); per esempio un computer, uno smartphone, un’autoradio o persino la presa USB che si trova sugli aerei. Tutti questi “host” devono seguire un metodo specifico per comunicare con il dispositivo.

Sebbene abbiamo menzionato la presa USB di un aereo, in quella situazione particolare non è richiesta la “trasferimento dati” e serve solo per l’alimentazione; tuttavia, è necessaria una specifica anche quando si tratta solo di energia e/o ricarica. Detto ciò, il protocollo più comune per i dispositivi MSC è il “Bulk Only Transport” o BOT. BOT è un metodo che definisce come i dati vengono letti o scritti da un dispositivo all’altro. È progettato per essere veloce e ottimizzare il trasferimento dei dati, fornendo al contempo una base di codice affidabile e stabile per il trasferimento.

Una nota aggiuntiva: il BOT è stato migliorato con UASP. Il nuovo UASP (Protocollo SCSI collegato a USB) è stato introdotto per la velocità dei dispositivi USB 3.0+. UASP migliora il vecchio BOT consentendo velocità di trasferimento dati più elevate e migliori prestazioni per i dispositivi che supportano il nuovo UASP.

Quindi, che sia il host e il dispositivo collegato (come una chiavetta USB) a utilizzare BOT o UASP, i comandi provengono dal protocollo SCSI (Small Computer System Interface). Questo protocollo è stato sviluppato alla fine degli anni ’70 e infine introdotto al pubblico nel 1986. Il protocollo SCSI esiste quindi da molto tempo.

Un pilastro del protocollo SCSI è l’aspetto di “dispositivo a blocchi” di un dispositivo collegato a un computer. Questo approccio del dispositivo a blocchi aiuta a organizzare i dati e consente la comunicazione a blocchi. Ricordate il valore base 1024? L’approccio del dispositivo a blocchi consente una trasmissione dei dati più efficiente e organizzata rispetto ad altri approcci.

La specifica dei dispositivi di archiviazione di massa classifica le velocità di trasferimento dei dati. Questa classificazione configura il computer host e il dispositivo sul miglior metodo di comunicazione. Questo è importante perché si vuole definire la capacità di un Dispositivo di Archiviazione di Massa di trasmettere dati, sia durante l’operazione di lettura che di scrittura, a una velocità ottimale per le migliori prestazioni. Per esempio, non si vuole che un disco rigido USB 3.0 comunichi con il computer host a velocità USB 2.0. La classificazione per il trasferimento dati sincronizzerà il protocollo appropriato.

Una rapida panoramica dei protocolli di velocità che abbiamo:

• USB 1.1 (12 Mbps)
• USB 2.0 (480 Mbps)
• USB 3.0 (5 Gbps)
• USB 3.1 (10 Gbps)
• USB 3.2/USB 4.0 (20 Gbps+)

Il prossimo punto nella lista delle priorità per il protocollo dei dispositivi di archiviazione di massa sono i requisiti di alimentazione. È abbastanza ovvio che la luce LED di quella chiavetta USB che lampeggia durante l’operazione deve prendere energia da qualche parte. Ma c’è di più nella specifica di alimentazione rispetto al semplice fornire energia alle luci LED.

Il computer host, che fornisce energia al dispositivo USB collegato, ha iniziato con 500 mA per USB 1.1 e USB 2.0. Questo era sufficiente per alimentare il dispositivo durante l’uso normale quando USB è stato introdotto per la prima volta. Tuttavia, con l’introduzione di USB 3.0, 3.1 e 3.2, anche la larghezza di banda dell’alimentazione è aumentata. Questo è stato fatto perché la tecnologia ha riconosciuto che ci sono dispositivi collegati che richiedono più energia, come i monitor che si collegano via USB o gli hard disk SSD, che richiedono più potenza per fornire le prestazioni più elevate che offrono. USB 3.0 e USB 3.1 possono fornire fino a 900 mA per presa.

La massima potenza attualmente raggiungibile tramite USB-C è di 240 watt. Questo livello di potenza è diventato possibile con l’introduzione della specifica USB Power Delivery (USB PD) 3.1 nel 2021, che ha aumentato la potenza massima dai precedenti 100 watt (20V a 5A) a 240 watt (48V a 5A).

Abbiamo trattato l’acronimo USB? Universal Serial Bus. E da questo acronimo, la parola chiave è “universale”, il pilastro del protocollo di Dispositivo di Archiviazione di Massa USB. La funzionalità “plug and play” è ciò che rende USB così fantastico. “Plug and play” si riferisce alla capacità di un dispositivo di essere collegato a un computer o sistema e iniziare a funzionare senza necessità di configurazioni complesse o installazioni manuali. Quando un dispositivo è plug and play, il sistema lo riconosce automaticamente, installa i driver necessari e lo rende pronto per l’uso subito dopo la connessione.

Insieme alla connettività universale del USB vi è la possibilità di sostituzione a caldo. Il protocollo di Archiviazione di Massa supporta questa funzione. In informatica, la sostituzione a caldo si riferisce alla capacità di aggiungere o rimuovere periferiche da un sistema mentre è acceso e funzionante, senza la necessità di spegnere o riavviare. Questa funzione consente agli utenti di sostituire o aggiornare parti senza interrompere le operazioni del sistema, il che è particolarmente utile nei server, nei centri dati e in alcune elettroniche di consumo. Un esempio rapido è che tutti sappiamo che una chiavetta USB o un hard disk USB possono essere collegati e scollegati senza che il computer host venga spento.

In breve, la specifica USB per l’archiviazione di massa consente soluzioni di archiviazione standardizzate, ad alta velocità e flessibili, compatibili con una vasta gamma di dispositivi, rendendola un metodo preferito per l’archiviazione esterna.

Il USB-IF o Forum degli Implementatori USB è l’organismo che defin isce il protocollo dei dispositivi di archiviazione di massa. I membri fondatori includono Compaq, Digital Equipment Corporation, IBM, Intel, Microsoft, NEC e Nortel. Col tempo, il USB-IF è cresciuto fino a includere oltre 1.000 aziende.

Per una specifica completa della tecnologia USB, visitate:
https://www.usb.org/documents