标准大解析之

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  有一位朋友,一直和我们的生活息息相关,它其貌不扬,且随处可见。它让闪盘,打印机,摄像头,鼠标等设备都乖乖地为我们工作,它便是USB接口。
  
  你可能没用过eSATA接口,你可能不知道PATA接口是什么,你也可能压根儿就没听过COM接口的存在,但是,要说你没用过USB接口设备,估计没人会相信。看看你的身边,手机、MP3、移动硬盘、鼠标、闪盘、数码相机……它们都在接受着USB接口的恩惠!我们不妨假设一下,如果没有USB这小东西,会给我们的生活带来多大的不便呢?那么,USB究竟是何方神圣,能有如此能耐?下面且听笔者为你细细道来。
  
  USB诞生前的混沌时代
  
  现如今,我们拷贝点数据,不是用闪盘就是用移动硬盘。前者少说也有2GB的容量,后者更是有500GB或1TB的惊人海量!然而,在USB存储设备诞生之前,如果你想拷贝文件,最便捷的方法就是请出软盘“大哥”。在USB尚未,崛起的岁月里,是软盘扛起了一片天地。一张3.5英寸的软盘容量只有144MB,在那个年代不算小了。但现在看来,这样的容量连一张图片也难以容纳。此外,软盘还不能独立工作,必须搭配上一个软驱才能使用。如果你所需拷贝数据的电脑,刚好没有软驱,那此时的软盘便无用武之地。
  那个软盘横行的年代,统治天下的还有串行接口和并行接口。当时,电脑的外设种类非常之少,常见的也就是键盘、鼠标和打印机扫描仪而已,而它们用到的接口正是串行接口和并行接口。
  串口和并口有两个致命伤,一是数据传输速度太令人失望了!二是每个串口或并口只能连接一个设备,而一台个人电脑顶多也就有两个串口和一个并口,根本不够用。随着时代的进步,各种新奇的电子产品相继问世,串口和并口也开始日益显得苍老,它们被后起之秀取代也就成为了必然。
  
  一声巨响,送来了USB
  
  USB的全称是“通用串行总线”,英文名称是Universal Serial Bus,这小家伙可是经历了一番风雨才成长起来的。时间回溯到1994年,IBM、微软、英特尔、NEC、Compaq、Digital、Nortei等巨头齐聚一堂,为了解决以传输速度为首的几个问题而共同商讨。最终,一个新的低成本解决方案被孕育而生,这就是最早uSB的概念。直到翌年11月,USB通用串行总线规范才最终发布。规范表明USB设备使用5V电压供电,拥有更高的传输速度,并且支持即插即用和热拔插。USB接口最高可通过集线器(Hub)扩展多达127个外设,带宽由各个设备均分,这就好比一个小区的自来水管道,通过分流管口将水流分配到具体的各个房间。如此先进的特性使得众巨头信心满满,他们相信很快USB就将雄霸天下。另外,这个规范也是用来形成统一的个人电脑外设接口标准,各种外部设备都需要依照此标准设计产品,以保障完美的通用性和兼容性。生不逢时的USB 1.0:
  转眼就到了1996年,随着USB 1.0规范的发布,USB正式实用化,众巨头决定大力推广之。第一代USB拥有1.5Mb/s的传输速度,比起并口还要快上不少。USB的接口部分(公口)N4个针脚,分别做供电、数据传输(正负)和接地之用。针脚的减少让接口更加苗条,插拔更加方便,抗干扰能力也更强。
  USB 1.0支持热插拔、传输速度快,本来应该是大有市场。然而,一个新接口要想获得成功,光靠自身实力,似乎并不够,还需要主流操作系统的鼎力支持、硬件厂商的普遍认同以及配套的设备大量诞生才可以,USB 1.0这几点都不具备。当时主流的Windows 95操作系统压根就不支持出生茅庐的USB 1.0。同样,配套的外设也寥寥无几,不少芯片组虽然原生支持了这小家伙,但主板厂商并不领情,板子上很难看到有USB 1.0接口的身影。至此,众巨头无奈地发现,USB 1.0标准似乎谈不上成功。
  
  力挽狂澜的USB 1.1
  
  1998年,业界巨头们总结了以往的经验教训,发布了经过修订升级的USB 1.1规范。新标准使得传输分为“高速”和“低速”两种模式,用以适应不同的设备。其中高速模式下传输速率可达12Mb/s,低速仍然为1.5Mb/s,另外USB的稳定性和可靠性也得到了加强。普及方面,微软的新操作系统Windows 98承诺完全支持USB,这让巨头们看到了一丝希望。随着Windows 98的正式发布,商业方面取得了巨大的成功,销量非常之高,主板厂商也跟风支持,这才使得USB 1.1“咸鱼翻身”,迅速踏上了普及之路。
  
  经久不衰的USB 2.0
  
  随着千禧年的到来,科技的进步越来越迅速地体现在人们的日常生活中,生活的节奏也变得越来越快。随着电脑游戏和视频、音乐等文件的体积变大,人们不只是盼着硬盘增容,对传输速度的要求也越来越高。在此时刻,USB 2.0应运而生,带来了480Mb/s的传输速度,要知道,与USB 1.1相比,USB 2.0的速度整整提高了40倍!
  新的USB 2.0规范是在上一代USB 1.1的基础上改进而来,外部设备之间也可直连通信,并且从此诞生了向下兼容的传统,免去了用户升级换代的麻烦。此外,史上最成功的Windows XP系统依然保持了对它的完美支持,主板厂商也越来越发觉到了USB 2.0的潜力,外围设备制造商的行动也愈发频繁。
  
  USB 2.0的诞生有着独特的意义,它带来了USB相关设备的全面繁荣。USB接口不再只做数据传输之用,取暖袋、音响、游戏外设、网卡、电视卡……那些看似和USB接口毫不相关的设备开始从四面八方汇聚而来,一时间,似乎我们身边所有的设备都能和USB联系在一起。此时,再也没有谁能撼动USB在民用领域的霸主地位。时至今日,如果有人问你,电脑上最多的接口是什么,那一定是USB 2,0接口无疑。同时,USB 2.0接口还从“幕后”走到了“幕前”,我们能在许多机箱的正面看到它的身影。
  任重道远的USB 3.0
  
  2008年末,距离经典的USB 2.0问世已经过去了8个年头,8年已经足以改变一个接口的命运。对于USB 2.0来说,面临的压力和责任也是空前的巨大。面对我们身边动辄几十个GB的电影和游戏,480Mb/s的传输速度简直是慢如蜗牛!如果不想把大把大把的时间耗在等待进度条上,那么升级接口便是个必然的选择。
  为此,世界各大厂商再次聚首,打造出了新一代USB标准——USB 3.0。新标准依然是在之前的版本上改进升级而来,最不可思议的是,它的传输速率尽然提高到T4.8Gb/s,在速度上全面超越了所有的外设接口,成为了当之无愧的外设接口之王。
  速度的提升得益于物理接口上的改进。USB 3.0的针脚 增加到了8个,其中增加的四个针脚用于接收和传输信号,并采用双向数据传输模式。正是额外增加的4条(2对)线路提供了“SuperSpeed USB”所需带宽的支持。这就好比在一座桥的两边修起了两座复线桥,“动力”自然大幅提升咯!
  结构上的改进也带来了外观上的变化,从外观上我们就能看到USB 3.0接口与前辈们的明显不同。首先是颜色上,USB 3.0普遍以蓝色标识,这样可以有效防止用户因误插接口而带来的传输性能下降。此外,传统的B型公头已经不能容纳8个针脚共存,因此B型公头开始变得更大更宽。
  在保持了向下兼容的同时,USB 3.0还引入了电源管理功能,支持待机、休眠和暂停等状态,它的最小工作电压也从4.4V下降到了4V,可以最大化地节约电能消耗。USB 3.0的电源负载为150毫安,比USB 2.0提高了50毫安,这样,在通过USB 3.0接口为外部设备充电时,会更加迅速。
  目前USB 3.0接口已经被大部分主板厂商接受,下游的相关产品也越来越多,普及只是时间的问题。接口速度虽然大幅提升,但设备自身的速度远没有达到,大部分硬盘的内部传输速率徘徊在100MB/s作于,闪盘速度更低。所PAUSB3.0是非常“超前”的,存储厂商还需要加把劲才是。
  
  USB的大脑——控制芯片
  
  有人可能会问,USB这家伙靠什么工作呢?答案当然是控制芯片,就像网卡、声卡也是需要单独的芯片控制一样。USB控制芯片的种类分为外置型与整合型,目前只有USB 3.0是独立出来的外置芯片,主流的USB 2.0早已整合进了芯片组了中。
  这些独立出来的USB 3.0控制芯片很可能会是昙花一现,据称,不久以后,英特尔的7系列芯片组以及AMD的推土机平台都可能会提供USB 3.0的原生支持。届时,那些第三方芯片就将会陆续退出历史的舞台。不过,这样能让主板厂商节约些许成本,消费者也能得到实惠。
  
  总结
  
  相信,通过以上的介绍,大家已经对USB有所了解了诚然,USB的出现为我们的生活带来了极大的改变,不但加快了我们生活的节奏,同时,也让我们的生活更加多彩。目前,市面上主要PAUSB 2.0和USB 3.0的接口为主,由于成本、技术等多方面的原因,这两代接口在较长的时间里会一直共存下去。不过,在功能可能会发挥一定的变化。USB3.0以绝对的速度优势将成为数据传输的主力,而USB 2.0则会以低廉的成本优势成为其它外设的主要连接口。
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