【E課堂】USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)解析

　　所謂USB 3.0，就是新一代的USB接口，特點(diǎn)是傳輸速率非常快，理論上能達(dá)到4.8Gbps，比現(xiàn)在的480Mbps的High Speed USB(簡(jiǎn)稱為USB 2.0)快10倍，外形和現(xiàn)在的USB接口基本一致，能兼容USB 2.0和USB 1.1設(shè)備。

　　你厭倦了在拷貝一部高清視頻時(shí)要等待近20分鐘嗎?雖然和USB 1.1相比，USB 2.0的速度有了質(zhì)的飛躍，但我們依然不滿足，所以……我們熟悉的USB傳輸速率又要加速向前沖了!

　　名叫USB 3.0的新一代接口比現(xiàn)在的USB 2.0快十倍，全面超越IEEE 1394和eSATA的速度足以讓它傲視所有“非主流”接口的移動(dòng)設(shè)備，它會(huì)成為日后王者中的王者嗎?其他接口會(huì)因此而消失嗎?

　　USB 3.0：為什么會(huì)這么快?

　　在MP3、MP4、DC、DV、打印機(jī)、掃描儀、閃存、移動(dòng)硬盤(pán)及主板等設(shè)備上，USB早已是最常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)傳輸接口。盡管主流USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)的理論數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到了每秒480Mbps，但依然無(wú)法滿足用戶的需求，因?yàn)殡S著數(shù)字媒體的日益普及，高清視頻、游戲程序、數(shù)碼照片的容量動(dòng)輒幾GB，大容量閃存、MP4及“海量”移動(dòng)硬盤(pán)等USB設(shè)備不斷增加，用戶隨時(shí)會(huì)遇到同時(shí)傳輸幾GB甚至幾十GB的大文件。如果依然沿用USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)，它的速度真的太慢了。比如在向大容量的MP3里傳輸音樂(lè)時(shí)，往往需要花費(fèi)幾分鐘時(shí)間，如果要向移動(dòng)硬盤(pán)中傳輸更大容量的文件，有時(shí)需要花費(fèi)幾十分鐘，以25GB容量的高清視頻傳輸為例，USB 2.0需要10多分鐘，而只要設(shè)備支持的話，USB 3.0理論上只需70秒左右。

　　時(shí)間是如此的寶貴，很多用戶不喜歡在傳輸文件時(shí)等待很長(zhǎng)的時(shí)間，等待總是讓人心煩的，快速同步即時(shí)傳輸已經(jīng)成為必要的性能需求。為此，Intel聯(lián)合NEC、NXP半導(dǎo)體、惠普、微軟、德州儀器等巨頭推出了USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)，USB 3.0采用一種新的物理層——其中用兩個(gè)信道把數(shù)據(jù)傳輸和確認(rèn)過(guò)程分離，因而達(dá)到了4.8Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速度。為了取代USB 2.0所采用的輪流檢測(cè)和廣播機(jī)制，USB 3.0將采用一種封包路由技術(shù)，并且僅允許終端設(shè)備有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)才進(jìn)行傳輸。新的鏈接標(biāo)準(zhǔn)還將讓每一個(gè)組件支持多種數(shù)據(jù)流，并且每一個(gè)數(shù)據(jù)流都能夠維持獨(dú)立的優(yōu)先級(jí)，該功能可在視訊傳輸過(guò)程中用來(lái)終止造成抖動(dòng)的干擾，數(shù)據(jù)流的傳輸機(jī)制也使固有的指令隊(duì)列成為可能，因而使USB3.0接口的數(shù)據(jù)傳輸更為優(yōu)化。

　　低成本：簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)、兼容性依然強(qiáng)大

　　與USB 1.1升級(jí)到USB 2.0一樣，USB 3.0仍然采用USB 2.0相同的架構(gòu)，向下兼容先前的即插即用USB版本，不管是USB 2.0還是USB 1.1設(shè)備，都能夠與USB 3.0接口的設(shè)備相兼容。從接口結(jié)構(gòu)來(lái)看，USB 2.0線纜使用了4條線的封裝設(shè)計(jì)，所以USB 2.0接口使用了4個(gè)金屬觸點(diǎn)，它們分別為+5V取電、數(shù)據(jù)-、數(shù)據(jù)+、GND接地。然而USB 3.0并非廣播總線，它在包頭中采用發(fā)送列表區(qū)段來(lái)進(jìn)行發(fā)包，上行接口提供分散式的USB 3.0互聯(lián)，下行接口支持USB 2.0設(shè)備，從而用簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)高速傳輸和兼容性并舉的雙重好處。

　　因而從USB 3.0接口來(lái)看，它除了具備USB 2.0接口的4個(gè)金屬觸點(diǎn)外，在內(nèi)部增添了5個(gè)較小的新觸點(diǎn)。同時(shí)，除了使用了銅作為傳輸介質(zhì)之外，USB 3.0的接口和線纜還可以支持光纖傳輸功能，光纖輸出的傳輸速度大家是有目共睹的。據(jù)了解，使用光纖連接之后，USB 3.0的速度可以達(dá)到USB 2.0的20倍甚至30倍。無(wú)疑，USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)的最終目的并不僅局限于4.8Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率，而是希望未來(lái)進(jìn)一步突破這個(gè)極限速度，隨著光纖導(dǎo)線的全面應(yīng)用，USB 3.0將得到更高的傳輸速度，未來(lái)在主流產(chǎn)品上的擴(kuò)展應(yīng)用將進(jìn)一步展現(xiàn)。比如實(shí)現(xiàn)USB高速組網(wǎng)或廣播電視節(jié)目信號(hào)在PC上的傳輸。

　　USB 3.0接口的針腳定義

　　供電充足：精簡(jiǎn)“大設(shè)備”連接線

　　我們知道，很多USB設(shè)備在使用時(shí)，并不需要獨(dú)立使用供電電源，插入主板USB接口即可直接使用，這是因?yàn)閁SB接口具備了電流輸出功能，然而遺憾的是，由于USB 2.0接口技術(shù)上的限制，它最大只能提供500mA電流輸出，這只能滿足那些低功耗USB移動(dòng)設(shè)備使用(如MP3、閃存、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等)，對(duì)于功耗高一些的USB設(shè)備，比如移動(dòng)硬盤(pán)、USB刻錄機(jī)、USB電視盒等，500mA電流無(wú)法滿足設(shè)備在高負(fù)荷下內(nèi)部電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，所以如果僅使用一個(gè)USB接口，在功耗大的時(shí)候使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種故障，比如移動(dòng)硬盤(pán)由于供電不足造成無(wú)法正常傳輸大容量文件，外置USB刻錄機(jī)無(wú)法進(jìn)行正?？啼?。

　　為此，高功耗USB設(shè)備往往需要使用輔助電源才能正常工作，比如增加一個(gè)輔助的 USB線來(lái)專門供電，或者獨(dú)立使用供電電源。這樣不僅增加了成本，更麻煩的是因?yàn)樵黾恿斯╇娋€纜或電源適配器，USB設(shè)備的便捷性和易用性大打折扣。 USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)可以解決因USB 2.0供電不足帶來(lái)的問(wèn)題。據(jù)目前官方透露的資料來(lái)看，下一代USB 3.0接口將有望達(dá)到1A以上的供電電流，而且USB 3.0接口經(jīng)過(guò)了優(yōu)化設(shè)計(jì)(如采用銅導(dǎo)線)，它的傳輸效率更快，還具備了自身能耗降低功能，即使是像USB電視卡、USB刻錄機(jī)、大容量移動(dòng)硬盤(pán)這類高功耗USB設(shè)備，也可以直接連接到USB 3.0接口上使用，而不用擔(dān)心供電不足了，USB設(shè)備的便捷性和易用性也大大提高了。

　　USB 3.0線纜的接頭

　　巨頭推廣：加快USB 3.0普及步伐

　　USB是目前PC、數(shù)碼電子產(chǎn)品上，應(yīng)用得最廣泛、普及程度最高的傳輸接口。USB標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展，已經(jīng)被廣大消費(fèi)者認(rèn)可，現(xiàn)在大家隨身拿出一款數(shù)碼產(chǎn)品，任何一臺(tái)電腦，都可以輕易找到USB接口。加上USB 3.0擁有在傳輸速度、擴(kuò)展能力上的眾多優(yōu)勢(shì)，數(shù)字時(shí)代需要高速的性能和可靠的互聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)日常生活中龐大數(shù)據(jù)量的傳輸，USB 3.0可以很好地應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，它必然會(huì)成為電腦、電腦外設(shè)和數(shù)碼設(shè)備上主流傳輸接口。

　　按照以往的經(jīng)驗(yàn)，USB 3.0由Intel、NEC、NXP半導(dǎo)體、惠普、微軟、德州儀器等巨頭共同推廣，不管是技術(shù)實(shí)力、推廣效果，還是第三方芯片商的支持力度，USB 3.0未來(lái)的普及已經(jīng)不是問(wèn)題。據(jù)了解，完整的USB 3.0規(guī)格已經(jīng)開(kāi)發(fā)完畢，USB 3.0的控制芯片初步將采用離散硅的形式，USB 3.0芯片有望于2008年上半年推出，也就是說(shuō)，預(yù)計(jì)2008年上半年的時(shí)候，USB設(shè)備會(huì)陸續(xù)在市場(chǎng)出現(xiàn)，新一代主板芯片組也將開(kāi)始集成USB3.0接口，USB 3.0預(yù)計(jì)在2009年開(kāi)始陸續(xù)普及，讓我們拭目以待。

　　技術(shù)小貼士：USB接口廣泛應(yīng)用于各種IT產(chǎn)品上，但PC、筆記本、消費(fèi)數(shù)碼等產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)卻是無(wú)線，比如藍(lán)牙技術(shù)能夠在10米的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線數(shù)據(jù)和聲音傳輸，其數(shù)據(jù)傳輸帶寬可達(dá)1Mbps，盡管它現(xiàn)在的傳輸速率相比USB 3.0差距巨大，但仍有發(fā)展的空間，由于功耗低、應(yīng)用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，很多手機(jī)、筆記本等設(shè)備廣泛采用了藍(lán)牙接口，有了高傳輸率的無(wú)線設(shè)備，相信誰(shuí)也不希望隨身攜帶一根線纜，進(jìn)行連接后才能使用。而Wi-Fi更是以遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，逐漸成為手機(jī)、MP4、筆記本甚至DV機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備上的傳輸接口。雖然現(xiàn)在 USB占主導(dǎo)地位，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)，只有無(wú)線USB技術(shù)才能使USB坐穩(wěn)頭把交椅。

　　幾大商業(yè)巨頭聯(lián)合發(fā)布USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)

　　疑問(wèn)：IEEE 1394、eSATA就此下課?

　　從USB 1.1的12Mbps升級(jí)到USB 2.0的480Mbps，提升幅度達(dá)到了40倍，而從USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)到USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)僅為10倍，但這10倍速度的提升卻有著很大的應(yīng)用意義，既然USB 3.0的數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到了4.8Gbps，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他傳輸標(biāo)準(zhǔn)，比如IEEE 1394的數(shù)據(jù)傳輸通常為400Mbps～3.2Gbps之間，而號(hào)稱“USB移動(dòng)硬盤(pán)終結(jié)者”的新一代eSATA標(biāo)準(zhǔn)也僅有3Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率，那么，是否IEEE 1394、eSATA就要面臨“下課”的結(jié)局呢?

　　實(shí)際上并非如此，因?yàn)镮EEE 1394、eSATA有著自己的應(yīng)用定位，IEEE 1394標(biāo)準(zhǔn)，它的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為3.2Gbps，在速度上落后于USB 3.0，但提供了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸功能，這樣不用依賴PC即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)支持同步和異步傳輸模式，可以連接63個(gè)設(shè)備，可以同時(shí)傳輸數(shù)字視頻及數(shù)字音頻信號(hào)，并且在采集和回錄過(guò)程中沒(méi)有信號(hào)損失，使得IEEE 1394接口更加適合多媒體設(shè)備(如DV機(jī)、采集卡)，這些都是USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)無(wú)可比擬的。總體來(lái)看IEEE 1394接口的應(yīng)用更專業(yè)、更自由，不過(guò)正是由于這些專業(yè)性以及廠商的推廣力度不夠，IEEE 1394設(shè)備的普及度不高，通常是一個(gè)設(shè)備同時(shí)擁有IEEE 1394接口和USB接口。

　　對(duì)于eSATA標(biāo)準(zhǔn)，它實(shí)際上是SATA接口的擴(kuò)展，也稱為外置式SATA接口，支持即插即用，但在功能上有很大的局限性，首先不支持供電功能，而且必須配合主板上的eSATA接口使用，這意味著無(wú)法擺脫P(yáng)C的使用限制，一般只適合移動(dòng)硬盤(pán)、便捷DVD光驅(qū)及電視盒等設(shè)備使用，對(duì)于時(shí)下流行的消費(fèi)數(shù)碼電子設(shè)備，就顯得無(wú)用武之地了，因而在USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)推出之后，eSATA是面臨競(jìng)爭(zhēng)壓力最大的傳輸標(biāo)準(zhǔn)。但仍然要注意，由于eSATA源自主板上的SATA芯片，所以具備了引導(dǎo)啟動(dòng)功能，也就是說(shuō)，電腦連接eSATA硬盤(pán)或eSATA光驅(qū)可以啟動(dòng)系統(tǒng)，而這是USB硬盤(pán)、USB光驅(qū)實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較麻煩的，這對(duì)于系統(tǒng)維護(hù)、服務(wù)器在DOS數(shù)據(jù)下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及其重要，不過(guò)對(duì)于普通大眾來(lái)說(shuō)，eSATA的地位和發(fā)展或許就此終結(jié)。

　　DV上的1394和USB接口