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解析USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)

發(fā)布時(shí)間:2011-07-25 來(lái)源:與非網(wǎng)

中心議題:
  • 解析USB 3.0技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題
解決方案:
  • USB 3.0接口和標(biāo)準(zhǔn)去認(rèn)識(shí)
  • 解答了它如此“快”的原因

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所謂USB 3.0,就是新一代的USB接口,特點(diǎn)是傳輸速率非??欤碚撋夏苓_(dá)到4.8Gbps,比現(xiàn)在的480Mbps的High Speed USB(簡(jiǎn)稱(chēng)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(mǎn)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(mǎn)足用戶(hù)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(hù)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(huà),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(hù)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(xiàn)纜使用了4條線(xiàn)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(xiàn),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(xiàn)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(xiàn)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。[page]

USB 3.0接口的針腳定義

供電充足:精簡(jiǎn)“大設(shè)備”連接線(xiàn)

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(mǎn)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(mǎn)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??啼洝?br />
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(xiàn)來(lái)專(zhuān)門(mén)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€(xiàn)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(xiàn)),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(lèi)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(xiàn)纜的接頭
總結(jié):

USB 3.0,它是新一代的USB接口,是在USB1.0和USB2.0的升級(jí)產(chǎn)品,特點(diǎn)是傳輸速率非???,它的發(fā)展是市場(chǎng)的趨勢(shì)與主流,相信在不久的將來(lái),USB 3.0會(huì)普及開(kāi)來(lái),會(huì)為大眾帶來(lái)更快更高的速度體驗(yàn)。
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