USB3.0的前世今生

● USB背景介紹

　　隨著計(jì)算機(jī)硬件飛速發(fā)展，外圍設(shè)備日益增多，鍵盤、鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器、打印機(jī)、掃描儀早已為人所共知，數(shù)碼相機(jī)、MP3隨身聽接踵而至，這么多的設(shè)備，如何接入個(gè)人計(jì)算機(jī)？USB就是基于這個(gè)目的產(chǎn)生的。USB是一個(gè)使計(jì)算機(jī)周邊設(shè)備連接標(biāo)準(zhǔn)化、單一化的接口。

　　USB英文縮寫為Universal Serial BUS，中文含義是“通用串行總線”。1994年底由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯(lián)合提出了USB這個(gè)概念，歷經(jīng)14年的發(fā)展，USB接口已經(jīng)成為電腦上最常見(jiàn)的擴(kuò)展接口，熱拔插的特點(diǎn)給用戶帶來(lái)了極大的方便，即插即用是對(duì)USB接口最好的概括。

上面是USB 1.0標(biāo)準(zhǔn)/下面是USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)

　　USB從1994年開始提出以來(lái)，到目前為止共有三個(gè)版本：USB 1.0、USB 1.1和USB 2.0。USB 1.0只有低速（low speed，1.5Mbps）一種傳輸模式，USB 1.1增加了全速（full speed，12Mbps）模式，USB 2.0又增加了高速（high speed，480Mbps）模式。

● USB1.0/1.1發(fā)展至USB 2.0

　　早期的USB 1.0/1.1規(guī)范速度只有12Mbps，相當(dāng)于1.5MB/s的速度，相對(duì)于今天的應(yīng)用來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直是無(wú)法忍受，但是對(duì)于早期的設(shè)備來(lái)說(shuō)這個(gè)速度已經(jīng)完全足夠了，但是需要拷貝十幾GB的文件時(shí)，這個(gè)速度將讓你干等好幾個(gè)小時(shí)無(wú)法操作電腦，迫于這種極端的情況，USB 2.0應(yīng)運(yùn)而生。

　　USB2.0 規(guī)范是由USB1.1規(guī)范演變而來(lái)的，它最初的目標(biāo)是將USB1.1的傳輸數(shù)率提高10-20倍，而實(shí)際上卻提高了40倍達(dá)到了480Mbps，約為60MB/s。USB2.0相對(duì)于USB1.1速度的提升簡(jiǎn)直是質(zhì)的飛躍，更合人意的地方是USB2.0與USB1.1可以互相兼容，但是速度不會(huì)因?yàn)閁SB 1.1接口安裝在USB 2.0接口上而有任何提高，今后不管是USB 4.0還是5.0都會(huì)向下提供對(duì)老接口的兼容，所以不用擔(dān)心接口的更新而讓老設(shè)備派不上用場(chǎng)。

　　USB接口發(fā)展到2.0可以算是進(jìn)入了鼎盛時(shí)期，是什么讓它擴(kuò)散的如此迅速呢？是市場(chǎng)的需求，用戶迫切需要一種統(tǒng)一、快速、方便的接口來(lái)替代各式各樣的老接口。

　　傳輸速度快：USB 2.0傳輸速率已經(jīng)高達(dá)480Mbps，折合約60MB/s的峰值傳輸速率，雖然從目前看來(lái)，這個(gè)速度已經(jīng)足夠應(yīng)付絕大多數(shù)應(yīng)用。但是隨著大型游戲和高清視頻不斷的涌現(xiàn)，TB級(jí)別的硬盤越來(lái)越普及，USB 2.0也開始顯出"老態(tài)"。速度的提升永遠(yuǎn)沒(méi)有極限，尤其是對(duì)與存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)說(shuō)更是如此。由此可見(jiàn)，達(dá)到4.8Gbps帶寬的USB 3.0離我們也不遠(yuǎn)了。
 
　　使用方便簡(jiǎn)單：USB設(shè)備最大的特點(diǎn)即插即用設(shè)計(jì)非常便于用戶操作，無(wú)論何時(shí)，只要你想使用，你就可以將設(shè)備插入接口，使用完畢就可以拔下，大大提高了電腦的使用效率。但是人們會(huì)期待更可靠、方便的USB設(shè)備規(guī)范，人們會(huì)期待USB可以提供更高的電流（USB 2.0為500mA），這樣移動(dòng)刻錄機(jī)可以不再需要外接電源，人們會(huì)期待USB的熱插拔技術(shù)會(huì)更加可靠，這樣在實(shí)際使用中我們不必?fù)?dān)心數(shù)據(jù)會(huì)意外丟失。

　　保持向下兼容：作為一種通用的串行接口規(guī)范，它最大的優(yōu)點(diǎn)就在于接口的結(jié)構(gòu)和形狀都沒(méi)有改變，人們會(huì)越來(lái)越依賴它作為標(biāo)準(zhǔn)的外設(shè)接口，所以，在今后的USB規(guī)范中，我們可以相信它的外形和結(jié)構(gòu)將不會(huì)改變，無(wú)論是USB 3.0還是4.0，都應(yīng)該與1.1和2.0兼容，畢竟一個(gè)并非新生的規(guī)范最重要的就是向前兼容性，用戶可以放心的使用USB設(shè)備而不用擔(dān)心會(huì)被淘汰。 

● USB 2.0鼎盛時(shí)期應(yīng)用

　　USB 2.0的特點(diǎn)決定了應(yīng)用上可以無(wú)限擴(kuò)展，各種新奇的想法也是層出不窮，原來(lái)USB接口除了擴(kuò)展設(shè)備，還能做這么多的事情。

　　關(guān)鍵詞：1080p、游戲、Vista

　　曾幾何時(shí)我們還在因?yàn)镈VD的清晰畫質(zhì)而著迷，而現(xiàn)在1080p高清視頻瞬間把我們帶進(jìn)一個(gè)更加真實(shí)的世界，甚至連臉上的毛孔都清晰可見(jiàn)，這就是高清帶來(lái)的高級(jí)畫質(zhì)體驗(yàn)，同樣你需要為這樣的一部影片付出將近25GB的硬盤空間，而普通DVD畫質(zhì)的影片僅幾百M(fèi)B。

　　臨近年末游戲大作頻繁發(fā)布，包括像《極品飛車12》《使命召喚5》等以畫面質(zhì)感驚人的游戲，這些游戲動(dòng)輒數(shù)十GB的大身材，讓還在使用80GB硬盤的老玩家心驚肉跳，要知道早期的游戲才幾十MB到幾百M(fèi)B而已啊。

　　XP系統(tǒng)下的輝煌目前看來(lái)Vista還遠(yuǎn)達(dá)不到，除了更快的執(zhí)行效率外，更小的資源占用和更小的硬盤安裝體積都讓XP系統(tǒng)風(fēng)光無(wú)限好。要知道臃腫的Vista需要至少20GB以上空間來(lái)容納它，而XP系統(tǒng)只需要2-3GB而已。

　　以上只是IT迅速發(fā)展中的的幾個(gè)例子，其實(shí)還有很多，就不一一說(shuō)明了。可以看出在IT發(fā)展的同時(shí)，我們需要處理的文件體積已經(jīng)越來(lái)越大，硬盤的容量也已經(jīng)到了TB級(jí)別，回頭再看那區(qū)區(qū)只有60MB每秒的傳輸速度，可以肯定USB 2.0已經(jīng)和IT的發(fā)展脫節(jié)了，于是在2008 CES大展上我們見(jiàn)到了USB 3.0的真身。

　　USB 3.0將提供達(dá)到4.8Gbps的理論傳輸速度相當(dāng)于600MB每秒，意味著一部27GB的高清視頻僅需要不到一分鐘就能傳輸完畢，相比USB 2.0提升了10倍的傳輸速度，實(shí)在非常驚人。新的USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)能夠讓更多機(jī)器設(shè)備不靠外接電源即可運(yùn)行使用，也使其傳輸速度更快。正是因?yàn)樾陆涌诘墓╇娪兴岣?，供?yīng)電流提高到了100毫安至900毫安之間。但是由于各方面的原因，要到2010年才能有支持USB 3.0的產(chǎn)品出現(xiàn)。

  　現(xiàn)在的USB 1.0/1.1/2.0均采用4-pin線路，而USB 3.0則采用9-pin線路。對(duì)于兼容問(wèn)題用戶大可放心，USB 3.0中同樣有4-pin線路，針腳信號(hào)定義完全向前兼容USB 1.0/1.1/2.0，其余5-pin才由USB 3.0獨(dú)享?？梢钥隙ǖ氖?，USB 3.0將采用低電壓差動(dòng)模式進(jìn)行信號(hào)傳輸，以減少內(nèi)部干擾，并適合進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸。

USB 2.0的別名是“Hi-Speed USB”，理論傳輸速度極限為480Mbps，而USB 3.0則冠名為“SuperSpeed USB”，其目標(biāo)是把傳輸速度提高到以前的10倍，達(dá)到4.8Gbps之高。USB 3.0的帶寬之所以有明顯的增長(zhǎng)，其實(shí)在于擁有獨(dú)立的上傳和下載通道。此外，USB 3.0將引進(jìn)電源管理功能，各個(gè)周邊設(shè)備能夠獨(dú)立進(jìn)入省電模式，此優(yōu)點(diǎn)對(duì)于移動(dòng)平臺(tái)（如筆記本電腦）尤其重要。

　　“回顧一下USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)制定的時(shí)間表，不難看出，這是非常漫長(zhǎng)的三年，這三年充滿了艱辛和挑戰(zhàn)。”這是微軟的拉斯-吉斯蒂在Windows硬件工程大會(huì)上說(shuō)的一句話，我們可以深深的感受到每一次技術(shù)上的飛躍都非常困難，USB作為PC改革創(chuàng)新中最成功的技術(shù)之一，我們深信今后的USB 3.0技術(shù)會(huì)繼續(xù)像2.0一樣給用戶帶來(lái)更快更好的使用體驗(yàn)。

● USB接口展望

　　隨著高速USB在個(gè)人計(jì)算、消費(fèi)電子以及移動(dòng)等各種細(xì)分市場(chǎng)內(nèi)的普及，USB 3.0將迅速取代USB2.0端口成為高帶寬應(yīng)用領(lǐng)域的最新標(biāo)準(zhǔn)，其卓越的性能將再更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用?！　?/p>

　　比如利用USB 3.0接口進(jìn)行HDTV傳輸，對(duì)于未壓縮的1080p高清信號(hào)，如果要達(dá)到30fps的幀速至少需要傳輸速度達(dá)到450MB/s，而USB 3.0高達(dá)600MB/s的傳輸速度將讓這項(xiàng)應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。

　　越來(lái)越多的應(yīng)用也同樣證明今后用戶將擺脫線纜的束縛，無(wú)線應(yīng)用將滲透到生活中的方方面面。2005年就完成了無(wú)線USB(Wireless USB)的1.0版本的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)傳輸協(xié)議注定要和Wi-Fi一較高低，而且暫時(shí)還不能與Wi-Fi正面碰撞。

　　2008 IDF大會(huì)上，Intel發(fā)布了更多有關(guān)新一代Wireless USB 1.1規(guī)格的信息，例如支持Ultra-wide band(UWB)，發(fā)射的無(wú)線信號(hào)運(yùn)行在3GHz的頻率上，UWB最高提供6GHz或更高的頻率，傳輸速率在3米內(nèi)達(dá)480Mbps而在10米內(nèi)達(dá)110Mbps。

　　憑借全面超越IEEE1394和eSATA的速度，USB 3.0絕對(duì)可以傲視其他所有非主流的接口。究竟哪種接口更具優(yōu)勢(shì)還需要看用戶的選擇情況，USB能否成為日后的王者，接口會(huì)不會(huì)統(tǒng)一起來(lái)都將在USB 3.0的產(chǎn)品出現(xiàn)之后才見(jiàn)分曉。