USB技术看过来

硬件周刊

用一句比较形象的比喻,PC的外围接口就好像是两座城市间的高速公路,公路越宽,物流的交换就越快。随着数据交换的增加,传统的串行口或并行口已经不能适应PC发展的要求。于是USB接口应运而生,下面我们就来看看USB技术的发展历程吧!

USB 1.0/1.1/1.2 先天不足

1994年底,随着Intel HX、TX芯片组的发布,出现了一种名为USB的设备接口,然后迅速得到Win95的支持。USB的规格是由Intel、NEC、Compaq、DEC、IBM、Microsoft、Northern Telecom联合制定的。1996年发布了USB 1.0。
  USB(Universal Serial Bus)即通用串行总线,它的最大特点是连接外围设备时可使用集线器进行树形连接。最多达127个,共6层,所谓6层是指从主装置开始可以经由5层的集线器进行菊花链连接。事实上,在USB 1.0/1.1/1.2的版本里,USB接口的传输速度为12Mbps,不能令人满意,除了鼠标、键盘、游戏手柄、MIDI键盘之类的设备速度是介于10KB/s~100KB/s之间的,其他很多设备的速度都是每秒几十兆甚至上百兆。直到USB 2.0的出现,情况才有所改观,它的速度远远超过了IEEE1394的400Mbps,达到了480Mbps。  
  那么USB接口的优势在哪里呢?USB接口不再使用IRQ的中断控制以及输入输出的地址位资源(I/O Address),而是依靠开机后操作系统分配给设备一个逻辑位置来进行数据传输,所以可以连接127个周边设备,当然设备太多还要考虑电源的问题。当设备过多的时候,会因为负载问题而不能驱动设备,所以只有外接供电才能保证正常使用127个周边设备。为了保证电源电压在传输中不被消耗过多,所以在USB技术规格中规定设备接线不能超过5米,很多USB设备一般也被设计为低耗电产品(高耗电设备都需要外接电源)。

USB 2.0 更高的速度

USB1.x的速度限制让很多外设的性能都不能得到充分发挥,最后,Compaq、Hewlett Packard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC 和 Philips这7家厂商联合制定了USB 2.0的产品规格,USB 2.0将设备之间的数据传输速度增加到了480Mbps。速度的提高带给用户最大的好处就是用户可以使用到更高效的外部设备,而且各种速度的周边设备都可以连接到USB2.0的接口线路上,无需担心传输数据时发生瓶颈效应,USB2.0可以向下兼容。
  符合USB 2.0规格的设备不会和USB 1.x设备在共同使用的时候发生任何冲突,目前市场上出现的USB 2.0的产品包括CD-RW和USB硬盘等等,Intel、VIA、SiS、ALi都已经在芯片组中加入了对USB 2.0的支持。
  在软件方面,目前的操作系统完全支持USB 1.x,对于USB 2.0,现有的操作系统也能够支持,但是并不能充分发挥它的性能优势,系统检测到USB 2.0设备后,会提示USB设备需要优化。现在完全支持USB 2.0的Windows系统是Windows XP,而Linux、MACOS、BEOS倒是走在了前面,都有了相关的软件支持或者系统程序包。附表是USB2.0和USB1.x的一些性能参数对比。(图1)

图1
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无线USB 超越“蓝牙”的无线技术

虽然USB2.0的传输速度已经很高,然而在无线成为潮流的情况下,USB是否也需要进一步的飞跃,目前,Intel成功研制出了采用宽带无线技术“UWB(Ultra Wideband)”的系统。虽然目前该系统还处于试制阶段,但据说已经实现了最大100Mbps的数据传输速度。试验时的传输距离约为2米。UWB将定位于笔记本电脑及外围设备之间实现局部连接用途(即PAN:Personal Area Network)的物理层技术。(图2)

图2
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