{"id":94866,"date":"2020-09-22T19:42:27","date_gmt":"2020-09-22T17:42:27","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/administrirovanie\/istoriya-izobreteniya-fleshki-v-liczah-i-zanimatelnyh-faktah"},"modified":"2020-09-22T19:42:27","modified_gmt":"2020-09-22T17:42:27","slug":"istoriya-izobreteniya-fleshki-v-liczah-i-zanimatelnyh-faktah","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/it\/blog\/administrirovanie\/istoriya-izobreteniya-fleshki-v-liczah-i-zanimatelnyh-faktah","title":{"rendered":"La storia dell'invenzione della chiavetta USB attraverso volti e fatti interessanti","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

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\nI casi in cui un inventore crea un dispositivo elettrotecnico complesso da zero, facendo affidamento esclusivamente sulle proprie ricerche, sono estremamente rari. Di norma, i vari dispositivi nascono all'incrocio di diverse tecnologie e standard, sviluppati da persone diverse in momenti diversi. Per esempio, prendiamo una semplice chiavetta USB. \u00c8 un'unit\u00e0 di memorizzazione portatile realizzata con memoria non volatile NAND ed \u00e8 dotata di una porta USB integrata, che viene utilizzata per collegare l'unit\u00e0 a un dispositivo client. Pertanto, per comprendere come un tale dispositivo sia potuto apparire sul mercato, \u00e8 necessario ripercorrere la storia dell'invenzione non solo dei chip di memoria, ma anche dell'interfaccia appropriata, senza la quale le chiavette USB che conosciamo semplicemente non esisterebbero. Proviamo a farlo.<\/a><\/noindex><\/p>\n

I dispositivi di memorizzazione a semiconduttore che supportano la cancellazione dei dati registrati sono apparsi quasi mezzo secolo fa: il primo EPROM \u00e8 stato creato dall'ingegnere israeliano Dov Froman nel 1971.<\/p>\n

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\nDov Froman, inventore dell'EPROM<\/i><\/p>\n

Gli ROM innovativi per il loro tempo sono stati utilizzati con successo nella produzione di microcontrollori (ad esempio, Intel 8048 o Freescale 68HC11), ma si sono rivelati assolutamente inadeguati per la creazione di dispositivi di memorizzazione portatili. Il principale problema dell'EPROM era la procedura di cancellazione delle informazioni troppo complessa: per farlo, il circuito integrato doveva essere irradiato con luce ultravioletta. Funzionava in questo modo: i fotoni dell'irradiamento UV conferivano agli elettroni in eccesso l'energia sufficiente per disperdere la carica sul gate flottante.<\/p>\n

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\nNei chip EPROM erano previste finestre speciali per la cancellazione dei dati, chiuse da lastre di quarzo.<\/i><\/p>\n

Questo aggiungeva due inconvenienti significativi. In primo luogo, cancellare i dati su un chip del genere poteva essere fatto in tempi adeguati solo con l'uso di una lampada a mercurio piuttosto potente, e anche in questo caso il processo richiedeva diversi minuti. A titolo di confronto: una lampada fluorescente normale avrebbe cancellato le informazioni in diversi anni, mentre se si lasciava un circuito integrato sotto i raggi del sole diretto, sarebbero state necessarie settimane per la sua completa pulizia. In secondo luogo, anche se questo processo fosse stato ottimizzato in qualche modo, la cancellazione selettiva di un file specifico sarebbe stata comunque impossibile: le informazioni su EPROM venivano cancellate completamente.<\/p>\n

I problemi sopra elencati sono stati risolti nella generazione successiva di chip. Nel 1977, Eli Harari (che in seguito fond\u00f2 SanDisk, diventata uno dei maggiori produttori mondiali di supporti di memorizzazione basati su memoria flash), utilizzando la tecnologia di emissione autoelettronica, cre\u00f2 il primo prototipo di EEPROM \u2014 una memoria non volatile in cui la cancellazione dei dati, cos\u00ec come la programmazione, avveniva esclusivamente in modo elettrico.<\/p>\n

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\nEli Harari, il fondatore di SanDisk, che tiene in mano una delle prime schede SD<\/i><\/p>\n

Il principio di funzionamento dell'E EEPROM era praticamente identico a quello della moderna memoria NAND: come supporto di carica veniva utilizzato un gate flottante, e il trasferimento di elettroni attraverso gli strati dielettrici avveniva grazie all'effetto tunnel. La stessa organizzazione delle celle di memoria costituiva una matrice bidimensionale, il che gi\u00e0 permetteva di scrivere e cancellare i dati in modo indirizzato. Inoltre, l'E EEPROM aveva un buon margine di resistenza: ogni cella poteva essere riscritta fino a un milione di volte.<\/p>\n

Ma anche in questo caso la situazione non era affatto rosea. Per ottenere la possibilit\u00e0 di cancellare i dati elettricamente, in ogni cella di memoria \u00e8 stato necessario implementare un transistore aggiuntivo che gestiva il processo di scrittura e cancellazione. Ora, per ogni elemento della matrice erano necessari 3 conduttori (1 conduttore per le colonne e 2 conduttori per le righe), il che complicava il cablaggio dei componenti della matrice ed evidenziava seri problemi di scalabilit\u00e0. Di conseguenza, non si poteva parlare di realizzare dispositivi compatti e ad alta capacit\u00e0.<\/p>\n

Poich\u00e9 esisteva gi\u00e0 un modello di memoria flash a semiconduttore, le ulteriori ricerche scientifiche sono continuate con l'obiettivo di creare chip in grado di garantire una maggiore densit\u00e0 di immagazzinamento dei dati. E cos\u00ec si sono coronate di successo nel 1984, quando Fujio Masuoka, che lavorava per la Toshiba, present\u00f2 un prototipo di memoria flash non volatile in una conferenza internazionale chiamata International Electron Devices Meeting, che si svolse presso l'Istituto degli Ingegneri Elettrici ed Elettronici (IEEE).<\/p>\n

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\nFujio Masuoka, il \"padre\" della memoria flash<\/i><\/p>\n

Tra l'altro, il nome stesso fu coniato non da Fujio, ma da uno dei suoi colleghi, Sh\u014dji Ariizumi, al quale il processo di cancellazione dei dati ricordava un lampo di fulmine (dal termine inglese \"flash\" \u2014 \"luminosit\u00e0\"). A differenza dell'EEPROM, la memoria flash si basava su transistor MOSFET con un ulteriore gate flottante, situato tra il layer p e il gate di controllo, il che ha permesso di eliminare elementi superflui e di creare chip davvero miniaturizzati.<\/p>\n

I primi esemplari commerciali di memoria flash furono i chip Intel, realizzati con tecnologia NOR (Not-Or), la cui produzione inizi\u00f2 nel 1988. Come nel caso dell'EEPROM, le loro matrici erano costituite da un array bidimensionale, in cui ogni cella di memoria si trovava all'intersezione di una riga e una colonna (i rispettivi conduttori erano collegati ai diversi gate del transistor, mentre la sorgente era collegata al substrato comune). Tuttavia, gi\u00e0 nel 1989 Toshiba present\u00f2 una propria versione della memoria flash, conosciuta come NAND. L'array aveva una struttura simile, ma in ciascun nodo ora vi erano pi\u00f9 celle collegate in serie anzich\u00e9 una sola. Inoltre, in ogni linea venivano utilizzati due transistor MOSFET: il transistor di controllo, posizionato tra la linea di scarica e la colonna delle celle, e il transistor di messa a terra.<\/p>\n

Una maggiore densit\u00e0 di impacchettamento ha contribuito ad aumentare la capacit\u00e0 del chip, ma ci\u00f2 ha anche complicato l'algoritmo di lettura\/scrittura, il che non ha potuto non riflettersi sulla velocit\u00e0 di trasferimento delle informazioni. Per questa ragione, la nuova architettura non \u00e8 riuscita a sostituire completamente la NOR, che ha trovato applicazione nella creazione di memorie flash integrate. Nel contempo, la NAND si \u00e8 rivelata perfettamente adatta per la produzione di dispositivi di memorizzazione portatili \u2014 come le schede SD e, naturalmente, le pen drive.<\/p>\n

A proposito, l'apparizione degli ultimi \u00e8 stata possibile solo nel 2000, quando il costo della memoria flash \u00e8 sceso a livelli tali da rendere sostenibile la produzione di dispositivi simili per il mercato al dettaglio. Il primo dispositivo USB al mondo \u00e8 stato creato dall'azienda israeliana M-Systems: la compatta pennetta DiskOnKey (che pu\u00f2 essere tradotto come \"disco-chiave\", poich\u00e9 sul corpo del dispositivo era previsto un anello metallico che permetteva di portare la pennetta insieme a un mazzo di chiavi) \u00e8 stata progettata dagli ingegneri Amir Ban, Dov Moran e Oren Ogdan. Per il mini dispositivo, in grado di contenere 8 MB di informazioni e che sostituisce una mezza dozzina di floppy disk da 3,5 pollici, venivano chiesti $50 all'epoca.<\/p>\n

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\nDiskOnKey \u2014 la prima pennetta al mondo dell'azienda israeliana M-Systems<\/i><\/p>\n

Curiosit\u00e0: sul territorio degli Stati Uniti, DiskOnKey aveva un editore ufficiale, IBM. Le pennette \"localizzate\" non differivano in alcun modo dalle originali, tranne che per il logo sul lato frontale, per cui molti erroneamente attribuiscono la creazione della prima chiavetta USB alla corporation americana.<\/p>\n

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\nDiskOnKey, Edizione IBM<\/i><\/p>\n

Subito dopo il modello originale, letteralmente dopo un paio di mesi, sono state introdotte versioni DiskOnKey con capacit\u00e0 maggiori di 16 e 32 MB, per le quali venivano richiesti rispettivamente $100 e $150. Nonostante il prezzo elevato, la combinazione di dimensioni compatte, capacit\u00e0 e alta velocit\u00e0 di lettura\/scrittura (che si rivel\u00f2 circa 10 volte superiore a quella dei normali floppy disk) conquist\u00f2 molti acquirenti. Da quel momento in poi, le pennette iniziarono il loro trionfale cammino nel mondo.<\/p>\n

Un uomo solo: la battaglia per l'USB<\/h2>\n

\nTuttavia, una pennetta non sarebbe stata tale senza la specifica Universal Serial Bus, che \u00e8 ci\u00f2 che significa la consueta abbreviazione USB. E la storia della nascita di questo standard pu\u00f2 essere considerata quasi pi\u00f9 interessante della stessa invenzione della memoria flash.<\/p>\n

In genere, le nuove interfacce e standard informatici nascono da una stretta collaborazione tra grandi aziende, spesso anche concorrenti, costrette a unire le forze per creare una soluzione unificata in grado di semplificare notevolmente lo sviluppo di nuovi prodotti. \u00c8 successo, ad esempio, con le schede di memoria SD: la prima versione della Secure Digital Memory Card \u00e8 stata creata nel 1999 con la partecipazione di SanDisk, Toshiba e Panasonic, e il nuovo standard si \u00e8 rivelato cos\u00ec efficace da guadagnarsi il titolo di settore gi\u00e0 un anno dopo. Oggi l'SD Card Association conta pi\u00f9 di 1000 aziende partecipanti, i cui ingegneri si dedicano allo sviluppo di nuove e alla revisione delle esistenti specifiche che descrivono i vari parametri delle schede flash.<\/p>\n

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E a prima vista, la storia dell'USB \u00e8 del tutto simile a quella dello standard Secure Digital. Per rendere i computer personali pi\u00f9 intuitivi per l'utente comune, i produttori di hardware avevano bisogno, tra le altre cose, di un'interfaccia universale per il funzionamento con le periferiche, che supportasse il collegamento 'a caldo' e non richiedesse configurazioni aggiuntive. Inoltre, la creazione di uno standard unificato avrebbe permesso di eliminare il 'zoo' di porte (COM, LPT, PS\/2, MIDI-port, RS-232, ecc.), il che nel lungo termine avrebbe semplificato e ridotto significativamente i costi di sviluppo di nuovo hardware, oltre a facilitare l'implementazione del supporto per diversi dispositivi.<\/p>\n

Sullo sfondo delle premesse menzionate, diverse aziende produttrici di componenti informatici, periferiche e software, tra cui le pi\u00f9 grandi erano Intel, Microsoft, Philips e US Robotics, si unirono nel tentativo di trovare quel comune denominatore che avrebbe soddisfatto tutti gli attori del settore, che alla fine si rivel\u00f2 essere l'USB. La promozione del nuovo standard fu in gran parte sostenuta da Microsoft, che aggiunse il supporto per l'interfaccia gi\u00e0 in Windows 95 (il relativo patch era incluso nel Service Release 2), e successivamente implement\u00f2 il driver necessario nella versione finale di Windows 98. Allo stesso tempo, sul fronte hardware, il supporto arriv\u00f2 da una fonte inaspettata: nel 1998 fu presentato l'iMac G3, il primo computer<\/p>\n

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\nL'iMac G3 originale \u2014 il primo \"computer USB\"<\/i><\/p>\n

In realt\u00e0, la nascita del bus seriale universale avvenne in modo molto pi\u00f9 travagliato e la stessa apparizione dell'USB \u00e8 in gran parte il risultato non tanto di megacorporazioni e nemmeno di un singolo dipartimento di ricerca e sviluppo all'interno di una qualsiasi azienda, ma di una persona molto concreta: l'ingegnere di Intel di origine indiana Ajay Bhatt.<\/p>\n

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\nAjay Bhatt, principale ideatore e creatore dell'interfaccia USB<\/i><\/p>\n

Gi\u00e0 nel 1992, Ajay cominci\u00f2 a riflettere sul fatto che il \"computer personale\" non giustificava affatto il suo stesso nome. Anche un compito apparentemente semplice, come collegare una stampante e stampare un documento, richiedeva all'utente una certa competenza (anche se, a pensarci bene, perch\u00e9 un impiegato d'ufficio, il quale deve creare un rapporto o un documento, dovrebbe doversi destreggiare con tecnologie complesse?) oppure costringeva a rivolgersi a specialisti del settore. E se tutto fosse rimasto com'era, il PC non sarebbe mai diventato un prodotto di massa e, di conseguenza, non valeva nemmeno la pena di sognare di superare la soglia dei 10 milioni di utenti in tutto il mondo.<\/p>\n

La necessit\u00e0 di una certa standardizzazione era compresa sia da Intel che da Microsoft. In particolare, gli studi in questo campo portarono alla creazione del bus PCI e del concetto di Plug&Play, il che significa che l'iniziativa di Bhatt, che decise di concentrare gli sforzi nella ricerca di una soluzione universale per il collegamento delle periferiche, avrebbe dovuto essere vista positivamente. Ma non and\u00f2 cos\u00ec: il diretto superiore di Ajay, ascoltando l'ingegnere, dichiar\u00f2 che questa sfida era cos\u00ec complessa che non valeva la pena dedicare a essa tempo.<\/p>\n

Ajay inizi\u00f2 quindi a cercare supporto in gruppi paralleli e lo trov\u00f2 in Fred Pollack, uno dei ricercatori di Intel (Intel Fellow) di grande prestigio, noto per il suo lavoro come ingegnere principale di Intel iAPX 432 e architetto principale di Intel i960, che diede il via libera al progetto. Tuttavia, questo era solo l'inizio: l'implementazione di un'idea di tale portata sarebbe stata impossibile senza la partecipazione di altri attori del mercato. Da questo momento inizi\u00f2 il vero e proprio \"cammino delle sofferenze\", poich\u00e9 ad Ajay spettava non solo convincere i membri dei gruppi di lavoro di Intel della validit\u00e0 di questa idea, ma anche ottenere il supporto di altri produttori hardware.<\/p>\n

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\nDiscussions, approvazioni e brainstorming richiesero quasi un anno e mezzo. Durante questo periodo, Ajay fu affiancato da Bala Kadambi, che guidava il team responsabile dello sviluppo di PCI e Plug&Play e in seguito assunse il ruolo di direttore di Intel per gli standard tecnologici delle interfacce di input\/output, e Jim Pappas, esperto di sistemi di input\/output. Nell'estate del 1994, si riusc\u00ec finalmente a formare un gruppo di lavoro e a iniziare una collaborazione pi\u00f9 stretta con altre aziende.<\/p>\n

Nel corso dell'anno successivo, Ajay e il suo team incontrarono rappresentanti di oltre 50 aziende, tra cui piccole imprese specializzate e giganti come Compaq, DEC, IBM e NEC. Il lavoro proseguiva praticamente 24\/7: fin dal mattino presto, i tre si recavano a numerose riunioni, mentre di notte si incontravano nella tavola calda pi\u00f9 vicina per discutere il piano d'azione per il giorno successivo.<\/p>\n

Forse a qualcuno questo stile di lavoro pu\u00f2 sembrare una perdita di tempo. Tuttavia, ha portato i suoi frutti: sono state formate diverse squadre multidisciplinari, composte da ingegneri di IBM e Compaq, specializzati nella produzione di componenti informatici, esperti nella progettazione di chip provenienti direttamente da Intel e NEC, programmatori che lavoravano alla creazione di applicazioni, driver e sistemi operativi (anche di Microsoft), e molti altri specialisti. \u00c8 stato proprio il lavoro simultaneo su pi\u00f9 fronti a contribuire alla creazione di uno standard davvero flessibile e universale.<\/p>\n

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\nAjay Bhatt e Bala Kadambi durante la cerimonia di assegnazione del Premio Europeo per l'Invenzione<\/i><\/p>\n

Sebbene il team di Ajay sia riuscito a risolvere brillantemente i problemi di natura politica (facendo interagire diverse aziende, comprese quelle che erano diretti concorrenti) e tecnica (riunendo sotto un unico tetto una moltitudine di esperti in vari settori), rimaneva ancora un aspetto che richiedeva attenzione: la questione economica. Qui \u00e8 stato necessario scendere a compromessi significativi. Ad esempio, il tentativo di ridurre i costi del cavo ha portato alla creazione del noto USB Type-A, che utilizziamo ancora oggi, come unilaterale. Infatti, per creare un cavo veramente universale sarebbe stato necessario non solo modificare la struttura del connettore rendendolo simmetrico, ma anche raddoppiare il numero di conduttori, il che avrebbe raddoppiato anche il costo del cavo. Tuttavia, ora abbiamo il meme intramontabile sulla natura quantistica dell'USB.<\/p>\n

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\nAnche altri partecipanti al progetto insistevano per la riduzione dei costi. Jim Pappas ama ricordare una telefonata avuta da Betsy Tanner di Microsoft, che un bel giorno dichiar\u00f2 che, purtroppo, l\u2019azienda intendeva rinunciare all'uso dell'interfaccia USB nella produzione dei mouse per computer. Il problema era che la capacit\u00e0 di 5 Mbit\/s (era questa la velocit\u00e0 di trasmissione dati inizialmente prevista) era eccessivamente alta, e gli ingegneri temevano di non riuscire a rientrare nelle specifiche di interferenza elettromagnetica, quindi un tale \u201cmouse turbo\u201d potrebbe ostacolare il corretto funzionamento sia del PC stesso che di altri dispositivi periferici.<\/p>\n

Di fronte all'argomento ragionevole dell'isolamento, Betsy rispose che un\u2019ulteriore isolamento avrebbe comportato un aumento dei costi del cavo: 4 centesimi in pi\u00f9 per ogni piede, o 24 centesimi per un cavo standard di 1,8 metri (6 piedi), rendendo l'intera idea priva di senso. Inoltre, il cavo del mouse doveva rimanere sufficientemente flessibile da non ostacolare i movimenti della mano. Per risolvere questo problema, si decise di aggiungere una distinzione tra modalit\u00e0 ad alta velocit\u00e0 (12 Mbit\/s) e modalit\u00e0 a bassa velocit\u00e0 (1,5 Mbit\/s). Una riserva di 12 Mbit\/s permetteva l'uso di splitter e hub per collegare pi\u00f9 dispositivi allo stesso porto, mentre 1,5 Mbit\/s si adattava in modo ottimale per collegare mouse, tastiere e altri dispositivi simili al PC.<\/p>\n

Jim stesso considera questa storia un punto critico che alla fine ha assicurato il successo dell'intero progetto. Infatti, senza il supporto di Microsoft, sarebbe stato notevolmente pi\u00f9 difficile promuovere il nuovo standard sul mercato. Inoltre, il compromesso trovato ha contribuito a rendere l'USB significativamente pi\u00f9 economico, e quindi pi\u00f9 attraente agli occhi dei produttori di apparecchiature periferiche. <\/p>\n

Cosa rappresenta il tuo nome, ovvero Il folle rebranding<\/h2>\n

\nE dato che oggi stiamo discutendo di chiavette USB, chiarifichiamo anche la situazione con le versioni e le caratteristiche di velocit\u00e0 di questo standard. Qui le cose non sono affatto semplici come potrebbero sembrare a prima vista, poich\u00e9 dal 2013 l\u2019organizzazione USB Implementers Forum ha fatto del suo meglio per confondere non solo i consumatori comuni, ma anche i professionisti del settore IT.<\/p>\n

In passato, tutto era abbastanza semplice e logico: avevamo una USB 2.0 lenta con una larghezza di banda massima di 480 Mbit\/s (60 MB\/s) e una USB 3.0 dieci volte pi\u00f9 veloce, la cui velocit\u00e0 massima di trasferimento dati raggiunge gi\u00e0 i 5 Gbit\/s (640 MB\/s). Grazie alla retrocompatibilit\u00e0, un dispositivo USB 3.0 pu\u00f2 essere collegato a una porta USB 2.0 (o viceversa), ma in questo caso la velocit\u00e0 di lettura e scrittura dei file sar\u00e0 limitata a 60 MB\/s, poich\u00e9 il dispositivo pi\u00f9 lento funger\u00e0 da<\/p>\n

Il 31 luglio 2013, l'USB-IF ha introdotto una certa confusione in questo sistema ben organizzato: proprio quel giorno \u00e8 stata annunciata l'adozione di una nuova specifica \u2014 USB 3.1. E no, non si tratta affatto della numerazione frazionaria delle versioni, che era gi\u00e0 stata utilizzata in passato (anche se va detto che USB 1.1 era una versione migliorata della 1.0, non qualcosa di qualitativamente nuovo), ma del fatto che l'USB Implementers Forum ha deciso di rinominare anche il vecchio standard. Seguite attentamente:<\/p>\n