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          【E課堂】USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)解析

          作者: 時間:2017-09-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            所謂USB 3.0,就是新一代的USB接口,特點是傳輸速率非???,理論上能達(dá)到4.8Gbps,比現(xiàn)在的480Mbps的High Speed USB(簡稱為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。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201709/363859.htm

            你厭倦了在拷貝一部高清視頻時要等待近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和的速度足以讓它傲視所有“非主流”接口的移動設(shè)備,它會成為日后王者中的王者嗎?其他接口會因此而消失嗎?

            USB 3.0:為什么會這么快?

            在MP3、MP4、DC、DV、打印機(jī)、掃描儀、閃存、移動硬盤及主板等設(shè)備上,USB早已是最常見的標(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,但依然無法滿足用戶的需求,因為隨著數(shù)字媒體的日益普及,高清視頻、游戲程序、數(shù)碼照片的容量動輒幾GB,大容量閃存、MP4及“海量”移動硬盤等USB設(shè)備不斷增加,用戶隨時會遇到同時傳輸幾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里傳輸音樂時,往往需要花費(fèi)幾分鐘時間,如果要向移動硬盤中傳輸更大容量的文件,有時需要花費(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。

            時間是如此的寶貴,很多用戶不喜歡在傳輸文件時等待很長的時間,等待總是讓人心煩的,快速同步即時傳輸已經(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——其中用兩個信道把數(shù)據(jù)傳輸和確認(rèn)過程分離,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)送時才進(jìn)行傳輸。新的鏈接標(biāo)準(zhǔn)還將讓每一個組件支持多種數(shù)據(jù)流,并且每一個數(shù)據(jù)流都能夠維持獨(dú)立的優(yōu)先級,該功能可在視訊傳輸過程中用來終止造成抖動的干擾,數(shù)據(jù)流的傳輸機(jī)制也使固有的指令隊列成為可能,因而使USB3.0接口的數(shù)據(jù)傳輸更為優(yōu)化。

            低成本:簡單易實現(xiàn)、兼容性依然強(qiáng)大

            與USB 1.1升級到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)來看,USB 2.0線纜使用了4條線的封裝設(shè)計,所以USB 2.0接口使用了4個金屬觸點,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,從而用簡單的方法實現(xiàn)高速傳輸和兼容性并舉的雙重好處。

            因而從USB 3.0接口來看,它除了具備USB 2.0接口的4個金屬觸點外,在內(nèi)部增添了5個較小的新觸點。同時,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,而是希望未來進(jìn)一步突破這個極限速度,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)。比如實現(xiàn)USB高速組網(wǎng)或廣播電視節(jié)目信號在PC上的傳輸。

            USB 3.0接口的針腳定義

            供電充足:精簡“大設(shè)備”連接線

            我們知道,很多USB設(shè)備在使用時,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,這是因為USB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移動設(shè)備使用(如MP3、閃存、鼠標(biāo)、鍵盤等),對于功耗高一些的USB設(shè)備,比如移動硬盤、USB刻錄機(jī)、USB電視盒等,500mA電流無法滿足設(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USB接口,在功耗大的時候使用時會出現(xiàn)各種故障,比如移動硬盤由于供電不足造成無法正常傳輸大容量文件,外置USB刻錄機(jī)無法進(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,比如增加一個輔助的 USB線來專門供電,或者獨(dú)立使用供電電源。這樣不僅增加了成本,更麻煩的是因為增加了供電線纜或電源適配器,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供電不足帶來的問題。據(jù)目前官方透露的資料來看,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)過了優(yōu)化設(shè)計(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)、大容量移動硬盤這類高功耗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,數(shù)字時代需要高速的性能和可靠的互聯(lián)來實現(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)對這一挑戰(zhàn),它必然會成為電腦、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,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)實力、推廣效果,還是第三方芯片商的支持力度,USB 3.0未來的普及已經(jīng)不是問題。據(jù)了解,完整的USB 3.0規(guī)格已經(jīng)開發(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,預(yù)計2008年上半年的時候,USB設(shè)備會陸續(xù)在市場出現(xiàn),新一代主板芯片組也將開始集成USB3.0接口,USB 3.0預(yù)計在2009年開始陸續(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)展趨勢卻是無線,比如藍(lán)牙技術(shù)能夠在10米的范圍內(nèi)實現(xiàn)單點對多點的無線數(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)用簡單等特點,很多手機(jī)、筆記本等設(shè)備廣泛采用了藍(lán)牙接口,有了高傳輸率的無線設(shè)備,相信誰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)距離無線傳輸?shù)膬?yōu)勢,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,但從長遠(yuǎn)看來,只有無線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:IEEE 1394、就此下課?

            從USB 1.1的12Mbps升級到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,而號稱“USB移動硬盤終結(jié)者”的新一代標(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?

            實際上并非如此,因為IEEE 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,但提供了點對點傳輸功能,這樣不用依賴PC即可實現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸,同時支持同步和異步傳輸模式,可以連接63個設(shè)備,可以同時傳輸數(shù)字視頻及數(shù)字音頻信號,并且在采集和回錄過程中沒有信號損失,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)無可比擬的??傮w來看IEEE 1394接口的應(yīng)用更專業(yè)、更自由,不過正是由于這些專業(yè)性以及廠商的推廣力度不夠,IEEE 1394設(shè)備的普及度不高,通常是一個設(shè)備同時擁有IEEE 1394接口和USB接口。

            對于eSATA標(biāo)準(zhǔn),它實際上是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,這意味著無法擺脫P(yáng)C的使用限制,一般只適合移動硬盤、便捷DVD光驅(qū)及電視盒等設(shè)備使用,對于時下流行的消費(fèi)數(shù)碼電子設(shè)備,就顯得無用武之地了,因而在USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)推出之后,eSATA是面臨競爭壓力最大的傳輸標(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)啟動功能,也就是說,電腦連接eSATA硬盤或eSATA光驅(qū)可以啟動系統(tǒng),而這是USB硬盤、USB光驅(qū)實現(xiàn)起來比較麻煩的,這對于系統(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,不過對于普通大眾來說,eSATA的地位和發(fā)展或許就此終結(jié)。

            DV上的1394和USB接口 

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