Perché le USB sono unidirezionali invece che bidirezionali?

L'USB si basa in realtà su una coppia di fili "differenziali", il che significa che è un unico segnale, sia in positivo che in negativo. Questo permette al segnale di arrivare pulito. Ma essendo un singolo filo, non c'è un modo veramente pratico per inviare dati in entrambe le direzioni allo stesso tempo (beh, c'è - questo accade in Gigabit Ethernet, ma USB è stato progettato per essere semplice ed economico).

A un livello più alto, c'è una cosa diversa che potrebbe essere la tua vera domanda. I dispositivi USB sono organizzati in una topologia "master/slave", o come la chiamano loro, host/target. Questo significa che solo un dispositivo è in controllo di qualsiasi configurazione USB, e gli altri dispositivi possono solo rispondere alla direzione dell'host USB. Questo è stato fatto intenzionalmente, in quanto rende il dispositivo di destinazione molto più semplice. Ricordate, mentre l'USB è una specie di "universale" ora, è stato originariamente usato per mouse, tastiere, stampanti, e altre cose piuttosto lente e semplici. Il protocollo è bidirezionale, ma quello che nelle comunicazioni viene chiamato "half-duplex": o trasmette o riceve, mai entrambi allo stesso tempo.

Altre topologie di bus non hanno questa restrizione. Per esempio, Ethernet... che è, ovviamente, una rete e non di per sé un bus. Il comune 100-Base-T Ethernet ha quattro fili (beh, in realtà otto, ma solo quattro sono usati), una coppia +/- per trasmettere, una coppia +/- per ricevere. Quindi può inviare dati in entrambe le direzioni. E qualsiasi dispositivo Ethernet può andare su una rete in qualsiasi momento, finché non vede che quella rete è già utilizzata. Ma a volte, più dispositivi vanno comunque insieme, causano una collisione, che deve essere gestita dai protocolli Ethernet. Ed è così. Questo è accettabile in una rete, ma non vorreste preoccuparvi che il vostro mouse si scontri con la vostra tastiera o stampante. Né vorresti che il tuo mouse costasse 100 dollari e richiedesse ogni sorta di elettronica extra, cavi grassi, ecc.

Nel protocollo USB 3.0, c'è una serie extra di segnali, due coppie aggiuntive di segnali dati. Questo fornisce una coppia di segnali di trasmissione e ricezione dedicati tra due dispositivi, proprio come avviene in SATA e PCI Express (x1) -- un protocollo di segnale "full duplex". Questo è anche il motivo per cui i cavi USB 3.0 sono necessari per velocità più elevate, e i dispositivi USB 3.0 possono avere connettori diversi (la spina "A" sembra la stessa ma contiene segnali extra, tutte le spine "B" USB 3.0 sembrano diverse, la spina "C" universale è, naturalmente, nuova, e può essere usata per dispositivi host o target).