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从1.5MB/s到600MB/s 谈USB3.0前世今生



作者:中关村在线 毛俊霆    转贴自:中关村在线 毛俊霆    点击数:3850


    提到USB大家肯定都再熟悉不过了,我们基本上每天都会和它打交道,随身携带的U盘硬盘电脑上插的鼠标,MP3/MP4等等都是通过USB接口来进行数据的传输。从最早的1.0开始发展到最新的3.0版本,速度的不断提升是最明显的特征,在数据文件越来越大,硬盘都论TB计算的前提下,USB传输速度的提升问题显得尤为重要。在USB发展了十几年之后,让我们来先来回顾一下USB的发展历程。

● USB背景介绍

    随着计算机硬件飞速发展,外围设备日益增多,键盘、鼠标、调制解调器、打印机扫描仪早已为人所共知,数码相机、MP3随身听接踵而至,这么多的设备,如何接入个人计算机?USB就是基于这个目的产生的。USB是一个使计算机周边设备连接标准化、单一化的接口。

  USB英文缩写为Universal Serial BUS,中文含义是“通用串行总线”。1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出了USB这个概念,历经14年的发展,USB接口已经成为电脑上最常见的扩展接口,热拔插的特点给用户带来了极大的方便,即插即用是对USB接口最好的概括。


USB3.0展望
上面是USB 1.0标准/下面是USB 2.0标准

    USB从1994年开始提出以来,到目前为止共有三个版本:USB 1.0、USB 1.1和USB 2.0。USB 1.0只有低速(low speed,1.5Mbps)一种传输模式,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发展至USB 2.0

    早期的USB 1.0/1.1规范速度只有12Mbps,相当于1.5MB/s的速度,相对于今天的应用来说简直是无法忍受,但是对于早期的设备来说这个速度已经完全足够了,但是需要拷贝十几GB的文件时,这个速度将让你干等好几个小时无法操作电脑,迫于这种极端的情况,USB 2.0应运而生。

    USB2.0 规范是由USB1.1规范演变而来的,它最初的目标是将USB1.1的传输数率提高10-20倍,而实际上却提高了40倍达到了480Mbps,约为60MB/s。USB2.0相对于USB1.1速度的提升简直是质的飞跃,更合人意的地方是USB2.0与USB1.1可以互相兼容,但是速度不会因为USB 1.1接口安装在USB 2.0接口上而有任何提高,今后不管是USB 4.0还是5.0都会向下提供对老接口的兼容,所以不用担心接口的更新而让老设备派不上用场。

USB3.0展望
USB 2.0接口(大口接电脑,小口接设备)

    USB接口发展到2.0可以算是进入了鼎盛时期,是什么让它扩散的如此迅速呢?是市场的需求,用户迫切需要一种统一、快速、方便的接口来替代各式各样的老接口。

传输速度快:USB 2.0传输速率已经高达480Mbps,折合约60MB/s的峰值传输速率,虽然从目前看来,这个速度已经足够应付绝大多数应用。但是随着大型游戏和高清视频不断的涌现,TB级别的硬盘越来越普及,USB 2.0也开始显出老态。速度的提升永远没有极限,尤其是对与存储设备来说更是如此。由此可见,达到4.8Gbps带宽的USB 3.0离我们也不远了。
 
使用方便简单:USB设备最大的特点即插即用设计非常便于用户操作,无论何时,只要你想使用,你就可以将设备插入接口,使用完毕就可以拔下,大大提高了电脑的使用效率。但是人们会期待更可靠、方便的USB设备规范,人们会期待USB可以提供更高的电流(USB 2.0为500mA),这样移动刻录机可以不再需要外接电源,人们会期待USB的热插拔技术会更加可靠,这样在实际使用中我们不必担心数据会意外丢失。

保持向下兼容:作为一种通用的串行接口规范,它最大的优点就在于接口的结构和形状都没有改变,人们会越来越依赖它作为标准的外设接口,所以,在今后的USB规范中,我们可以相信它的外形和结构将不会改变,无论是USB 3.0还是4.0,都应该与1.1和2.0兼容,毕竟一个并非新生的规范最重要的就是向前兼容性,用户可以放心的使用USB设备而不用担心会被淘汰。

USB3.0展望
mini USB接口

● USB 2.0鼎盛时期应用

    USB 2.0的特点决定了应用上可以无限扩展,各种新奇的想法也是层出不穷,原来USB接口除了扩展设备,还能做这么多的事情。

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USB香薰随身带

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USB加热杯垫 

IT发展迅猛催生USB 3.0

    关键词:1080p、游戏、Vista

    曾几何时我们还在因为DVD的清晰画质而着迷,而现在1080p高清视频瞬间把我们带进一个更加真实的世界,甚至连脸上的毛孔都清晰可见,这就是高清带来的高级画质体验,同样你需要为这样的一部影片付出将近25GB的硬盘空间,而普通DVD画质的影片仅几百MB。

    临近年末游戏大作频繁发布,包括像《极品飞车12》《使命召唤5》等以画面质感惊人的游戏,这些游戏动辄数十GB的大身材,让还在使用80GB硬盘的老玩家心惊肉跳,要知道早期的游戏才几十MB到几百MB而已啊。


USB3.0展望  USB3.0展望  USB3.0展望

    XP系统下的辉煌目前看来Vista还远达不到,除了更快的执行效率外,更小的资源占用和更小的硬盘安装体积都让XP系统风光无限好。要知道臃肿的Vista需要至少20GB以上空间来容纳它,而XP系统只需要2-3GB而已。

    以上只是IT迅速发展中的的几个例子,其实还有很多,就不一一说明了。可以看出在IT发展的同时,我们需要处理的文件体积已经越来越大,硬盘的容量也已经到了TB级别,回头再看那区区只有60MB每秒的传输速度,可以肯定USB 2.0已经和IT的发展脱节了,于是在2008 CES大展上我们见到了USB 3.0的真身。

USB3.0展望
USB 3.0线缆实物

    USB 3.0将提供达到4.8Gbps的理论传输速度相当于600MB每秒,意味着一部27GB的高清视频仅需要不到一分钟就能传输完毕,相比USB 2.0提升了10倍的传输速度,实在非常惊人。新的USB 3.0标准能够让更多机器设备不靠外接电源即可运行使用,也使其传输速度更快。正是因为新接口的供电有所提高,供应电流提高到了100毫安至900毫安之间。但是由于各方面的原因,要到2010年才能有支持USB 3.0的产品出现。

USB3.0展望
USB 3.0实物接口部分

    现在的USB 1.0/1.1/2.0均采用4-pin线路,而USB 3.0则采用9-pin线路。对于兼容问题用户大可放心,USB 3.0中同样有4-pin线路,针脚信号定义完全向前兼容USB 1.0/1.1/2.0,其余5-pin才由USB 3.0独享。可以肯定的是,USB 3.0将采用低电压差动模式进行信号传输,以减少内部干扰,并适合进行长距离传输。

USB3.0展望
和网线一般粗壮的USB 3.0线缆

    USB 2.0的别名是“Hi-Speed USB”,理论传输速度极限为480Mbps,而USB 3.0则冠名为“SuperSpeed USB”,其目标是把传输速度提高到以前的10倍,达到4.8Gbps之高。USB 3.0的带宽之所以有明显的增长,其实在于拥有独立的上传和下载通道。此外,USB 3.0将引进电源管理功能,各个周边设备能够独立进入省电模式,此优点对于移动平台(如笔记本电脑)尤其重要。

    “回顾一下USB 3.0标准制定的时间表,不难看出,这是非常漫长的三年,这三年充满了艰辛和挑战。”这是微软的拉斯-吉斯蒂在Windows硬件工程大会上说的一句话,我们可以深深的感受到每一次技术上的飞跃都非常困难,USB作为PC改革创新中最成功的技术之一,我们深信今后的USB 3.0技术会继续像2.0一样给用户带来更快更好的使用体验。

USB接口展望

    随着高速USB在个人计算、消费电子以及移动等各种细分市场内的普及,USB 3.0将迅速取代USB2.0端口成为高带宽应用领域的最新标准,其卓越的性能将再更多的领域得到应用。   

    比如利用USB 3.0接口进行HDTV传输,对于未压缩的1080p高清信号,如果要达到30fps的帧速至少需要传输速度达到450MB/s,而USB 3.0高达600MB/s的传输速度将让这项应用得以实现。

USB3.0展望
USB无限传输标准

    越来越多的应用也同样证明今后用户将摆脱线缆的束缚,无线应用将渗透到生活中的方方面面。2005年就完成了无线USB(Wireless USB)的1.0版本的设计标准,这个传输协议注定要和Wi-Fi一较高低,而且暂时还不能与Wi-Fi正面碰撞。

    2008 IDF大会上,Intel发布了更多有关新一代Wireless USB 1.1规格的信息,例如支持Ultra-wide band(UWB),发射的无线信号运行在3GHz的频率上,UWB最高提供6GHz或更高的频率,传输速率在3米内达480Mbps而在10米内达110Mbps。

    凭借全面超越IEEE1394和eSATA的速度,USB 3.0绝对可以傲视其他所有非主流的接口。究竟哪种接口更具优势还需要看用户的选择情况,USB能否成为日后的王者,接口会不会统一起来都将在USB 3.0的产品出现之后才见分晓。