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USB3.0的老兵新传
从DOS、Windows32乃至Winows95时代过来的PC用户一定会记得当时电脑与众外设的连接是何等的“多元化”,串口或者PS/2鼠标、圆口键盘、串口游戏控制器、并口打印机……繁杂而无法统一,各类外设也因此而产生了升级、交换使用的麻烦。直到有一天USB接口规范的出现……
从1.1~2.0,开启数据交换的高速路
在19 9 6年召开的面向P C 机硬件技术工作者会议上,康柏(C om p a q)、英特尔(Intel)和微软(Microsoft)三家厂商登高一呼,提出了设备插架(DeviceBay)概念。USB(UniversalSerialBus)就是设备插架的一种规范。也有人称之为“菊链(daisy-chaining)”,因为它拥有在一条“线缆”上有同时链接127 个设备的能力。
USB当初的设计构想是,将这些接口统一起来,使用一个4针插头作为标准插头。更重要的是它还整合了电源线和数据线,其中两根芯线用于提供最低最高达500mA的电力,另外两根芯线用于数据通讯。这样,很多外设就不再需要另外提供电源,只需要通过计算机的USB接口就能实现向外设供电,用户也就不再需要为每一个外设都预留下一个电源插口,大大方便了用户的使用。
然而,这一优秀的设计和标准服役了没多久,便受到了外设种类增多和速度瓶颈的挑战(USB1.1版的最高速度为12Mbps)。面对这些挑战,经过改进的USB2.0规范又适时而生。其最大传输速率高达480Mbps,是传统串行接口COM口速度的40000倍,加强型并行LPT口速度的48倍,USB1.1版本的40倍,百兆以太网络的4.8倍。USB2.0相对于USB1.1简直是质的飞跃,更人性化的地方是USB2.0与USB1.1可以互相兼容,也就是说,USB2.0设备可以工作在USB1.1接口上,反之USB1.0设备也可以工作在USB2.0接口上。至此,USB平台在于外设通信领域的统治地位正式形成,就连拥有更稳定高速的高端外设接口IEEE 1394在综合日常使用中也占不了太多便宜。
极速3.0
根据In-Stat公司最近的USB研究报告,目前市场上已有7亿多USB设备,预测该数字到2009年会增至21亿。随着技术的发展 DX10、Vsita、高清正在逐渐成为主流,数据的传输也开始跨入了GB时代,USB2.0的应用也一如当年的USB1.1一般遭遇瓶颈。
为此,2007年底英特尔公司和业界领先的公司一起携手组建了USB3.0推广组,旨在开发速度超过当今10倍的超高效USB互联技术。该技术采用与有线USB相同的模式,由英特尔以及惠普(HP)、NEC、NXP半导体以及德州仪器(Texas Instruments)等公司共同开发,应用领域包括个人计算机、消费及移动类产品的快速同步即时传输。 目前,Intel已经公开了USB3.0的控制器规范xHCI 0.9版本(Extensible HostController Interface,拓展主控制器界面)。
从某种意义上来说,这个USB3.0其实本质上是一个英特尔的标准,如果你是制造U盘等其他设备的,你想要支持USB3.0标准,英特尔会很乐意帮助你,但是如果你是做CPU、芯片组等和英特尔有竞争的产品的,你就必须要等6个月才可以上市。不管是x86、ARM还是MIPS、PPC构架,Intel都有权让你在市场上慢半拍。于是,大家都可以想象到,Intel的竞争对手中肯定有不愿坐以待毙的,推出同样标示者USB3.0但和英特尔标准互不兼容的产品。
事实上也确实有厂商这么做了,而且一共有四家。他们全都是芯片组制造商:Nvidia、AMD、威盛(Via)与矽统(SiS),由全球最大的图芯片厂商Nvidia领衔,要建立自己所谓的“host controller”标准。Nvidia明确标示,英特尔若不即时提供标准,那么该组织只好推出自己的主机控制器,这可能会导致后续一连串的延后发生。事态若是这样发展下去,两个USB3.0标准将导致更多的资源浪费,兼容性冲突,整个USB3.0普及计划将会被相应地滞后。好在目前双方已经 达成了共识。英特尔发言人称:AMD和Nvidia都已经在RAND-Z协议上签字,他们不会开发自己的版本,而是统一采用Intel的xHCI标准。
相比USB1.1到2.0的升级,3.0的革命显得更加全然而彻底。希冀着创造更大辉煌的新一代USB技术与传统的电缆架构不同,它采用一种新的物理层,其中,用两个信道把数据传输(transmission)和确认(acknowledgement)过程分离,因而达到较高的速度。以单面单层蓝光光盘(Blu-ray Disc)的容量25GB为例,传输一部以之为载体的高清电影,USB2.0需要13.9分钟才能完成传输,而新兴的3.0光缆传输只需1分零10秒左右,极大程度地照顾到了用户的耐心和各设备电池的续航能力。从结构上讲,它完全摒除了目前USB所采用的轮流检测(polling)和广播(broadcast)机制,而采用一种封包路由(packet-routing)技术,仅容许终端设备有数据要发送时才进行传输。新的链接标准还将让每一个组件支持多种数据流,并且每一个数据流都能够维持独立的优先级(separate prioritylevels),该功能可在视讯传输过程中用来终止造成抖动的干扰。数据流的传输机制也使固有的指令队列(native command queuing)成为可能,因而能使硬盘的数据传输优化。除对USB3.0规格进行优化以实现更低的能耗和更高的协议效率之外,USB3.0的端口和线缆能够实现向后兼容,以及支持未来的光纤传输。
下一站,高速无线
除了更快更高更强的USB3.0以外,USB的触角也早已伸到了应用更为广阔的无线天地,并提出了相应的标准—WUSB。早在2004年,英特尔就在春季技术峰会上提出了这一标准并拉起了联盟。该联盟包括7家有相当实力的业界巨擎:Agere Systems,惠普,英特尔,微软,NEC,飞利浦半导体和韩国三星。这个联盟的每个成员都被授权可以制订WUSB的详细规格。在详细规格上,已经达成共识的是480Mbps的传输速率,这一规格和有线的USB2.0设备间高速传输规格维持一致。另外,WUSB技术的制定上,对MBOA联盟和WiMedia联盟,这两个开放的技术联盟有一定程度的共享,
其数据传输速率与目前的有线USB2.0标准是一样的,均为每秒480Mbps,在距离电脑10英尺范围内,无线USB设备的传输速率将保持每秒Mbps;如果在30英尺范围内,传输速率将下降到110Mbps。它和传统USB的区别仅在于无线USB要求在个人电脑或外设中装备无线收发装置以代替电缆连线而已。如果,你是对众多接在HUB上的USB线不胜其烦的用户,WUSB将会给你带来福音。而且相对比较成熟的无线网络标准802.11来说,WUSB在技术实现上相对简单,能耗也只有802.11的1/2,因此,无论是笔记本还是手机无线接入,采用WUSB都比WiFi有着明显的电池续航优势。
从市场现状来看,1394火线的应用面正在萎缩,结合新兴的USB3.0规格和基于超宽带技术的WUSB,无疑都用敢叫日月换新天的气势对现有传输模式和相关架构进行了翻天覆地的革命。就在不久的将来,这些焕然一新的传输标准会给用户带来更快捷、无束缚的的传输体验。也许,等待我们的,将不仅仅是USB标准的又一个春天。