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USB3.0技术规格最详细解析
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一、SuperSpeed USB接口
虽然USB2.0接口，已经在计算机业界泛滥成灾，但是就像传统的DVD播放机一样，科技在进步我们也需要更逼真更清晰的高清影像。同样在计算机中，我们也希望得到一种数据传输速率更快的接口。2008年11月26日，USB促进委员会正式向全世界宣布，下一代USB3.0接口规范已经制定完毕！
USB3.0将支持高达5.0Gb/s的数据传输速度。它几乎是传统USB2.0接口的10倍。虽然目前的USB2.0接口已经被打上了“高速USB”的烙印，但是USB促进委员会还是拿出了全新的顶级USB3.0规范，经过一番激烈的讨论之后，他们最终将这个接口定义为“SuperSpeed USB”超高速USB接口。（这里让笔者担心的是，今后的USB4.0呢？又该怎么称呼呢？莫非要加上超超高速的字眼么？）
超高速USB接口在未来的高科技产品中无处不在，今天的消费者可以使用丰富的媒体资源和大量的数字文件，他们需要更轻松更快速的在电脑与外接设备之间移动它们。而超高速USB接口显然可以满足普通家庭用户对大容量数据的传输任务。
虽然USB3.0所使用的线缆与传统的USB2.0有很大的差异，但是他们的接口都是相同规格的。因此USB3.0接口可以保证良好的向下兼容性。根据初步统计，截止到2006年，全球就有超过20亿台USB设备，因此必须保证向下兼容性无论是对于普通用户还是地球环境来说，都有着巨大的实质性意义。
USB3.0促进委员会预计，SuperSpeed USB接口和控制器会在2009年下半年出炉，同时在2012年的CES消费电子大展上与大家见面。另外他们还预计，如闪存驱动器，外置硬盘，数码相机和摄像机，数字媒体播放器将会是最早应用USB3.0接口设备。
那么USB3.0究竟为什么有着如此神奇的魅力，它究竟是如何工作的？今天在这篇文章中，小编我就为你详细解说……
二、USB3.0规范解析
试想一下，用1分多钟的时间，从移动硬盘中拷贝一部高清电影到你的笔记本电脑中。试想一下，下载整套金庸小说有声朗读版到你的MP3上，仅仅花了几秒钟的时间。试想一下，仅仅用几秒钟的时间，从你的高清摄像机中，导出今天郊游的视频，发到Youtbue上，与你在千里之外的朋友分享你今天的收获。这些是不是让人感觉非常酷。
这就是下一代通用串行总线技术给我们带来的超高速体验。它就是传说中的USB3.0接口，又称作SuperSpeed USB。在今年第四季度之前，它看上去还是一个美丽的梦，而就在今年秋季的IDF大会上，Intel发布了许多USB3.0的规格特性，同时在近日也发布了专门支持USB3.0的xHCI可扩展主机控制器接口。就目前整个计算机行业来看，90%使用硅片的设备都需要更快速的数据传输接口。一些技术巨头，包括惠普、英特尔、微软、德州仪器等公司已经联合起来组成了促进委员会，为USB3.0指定各个方面的规范标准。努力让今后的数码相机、手机、音乐播放器都统一使用这种接口。
许多人看到的USB技术，仅仅是接口与线缆，但很少有人关心在USB接口中，数据是以何种形式被传输和处理的。在今天的台式机和笔记本电脑中，作为电脑主机，他们都包含了主机控制器。这个小小的芯片内具有一系列的逻辑管道，它负责管理主机和设备之间各种数据的传输。目前的Hi-Speed USB接口，即USB2.0接口采用的是一种半双工的结构，也就是说，数据传输只是单向的。首先外设装置发送信号到电脑，再由电脑发送信号到外设装置，两者不同同时互传信息。另外无线USB技术与有线的USB技术并不相同。他们采用的是超高频的无线信号，只有使用距离的约束。
在USB3.0规范中，它将会有自己专用的数据通路，专用的数据发送线路和独立的数据接收线路。因此，在主机与外设之间进行数据通信的时候，可以真正实现全双工。主机与外设都可以同时发送和接收数据。
另外数据传输的速率也将得到极大的改善，可以实现5Gb/s的数据传输能力，每个方向可以实现4.7Gb/s的数据吞吐量。而目前最快的USB2.0规范中，仅仅可以实现单向的480Mb/s。
无论是主机还是外设，所有的数据传输都可以在同一时间爆发，这些专用的数据收发通道可以将数据周转的时间减小到最低，同时他们可以同时发出操作请求。USB3.0接口向下兼容以前的USB2.0和USB1.1接口。如果消费者有一款非常漂亮的数码相机支持USB3.0接口，那么他仍然可以将里面的图片导出到具备USB2.0接口的老式台式机中。也就是说，新的USB3.0接口仍然能与老式的USB2.0设备联通。
USB3.0最大的优势就在于它超快的传输速度，当你传输整部高清视频这样的大文件时，它的优势将更加明显。现有外设接口不能满足我们的这些需要，我们不能眼睁睁的看着拷贝文件的进度条，一格一格的向前蠕动。
新的USB接口规范将会极大的减少接口的类型。在这之前USB2.0规范定义的非常糟糕，各种类型的USB2.0接口漫天飞，形式非常混乱。扑朔迷离的接口名称和各种不同的传输速率让消费者一头雾水。当USB3.0接口真正到来的时候，消费者脑中只有一个概念——这是一个真正通用的USB接口。
最令人感到困惑的就是无线USB，消费者非常容易将它与WiFi相混淆。但除此以外，大多数消费者都能理解通过使用USB接口和相应的线缆，将自己的MP3播放器链接到自己的电脑上去。最大的挑战就是USB3.0接口的易用性。这就属于营销学一个设计问题了，SuperSpeed USB将会有一个全新的LOGO，真正的USB3.0接口的颜色也会有别于其他。这样消费者可以一眼就将它们辨识出来。
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三、USB接口技术发展史话 通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）是连接外部设备的一个串口总线标准，在计算机上使用广泛，但也可以用在机顶盒和游戏机上，补充标准On-The-Go（OTG）使其能够用于在便携设备之间直接交换数据。 USB 最初是由英特尔与微软公司倡导发起，其最大的特点是支持热插拔（Hot plug）和即插即用（Plug&Play,PnP）。当设备插入时，主机枚举 (enumerate) 此设备并加载所需的驱动程序，因此使用远比 PCI 和 ISA 总线方便。 USB 速度比并行端口（Parallel Port，例如 EPP、LPT）与串行接口（Serial Port，例如 RS-232）等传统电脑用标准总线快上许多。原标准中 USB 1.1 的最大传输带宽为 12Mbps，USB 2.0 的最大传输带宽为 480Mbps。近期推出的USB 3.0更从480Mbps提升到4.8Gbps以上。 USB 的设计为非对称式的，它由一个主机（host）控制器和若干通过 hub设备以树形连接的设备组成。一个控制器下最多可以有 5 级 hub，包括 Hub 在内，最多可以连接 127 个设备，而一台计算机可以同时有多个控制器。 和 SPI-SCSI 等标准不同，USB hub 不需要终结器。 目前USB接口的发展史，经历了大致四个时期： 预发布期：Pre-Releases USB 0.7：1994年11月发布。 USB 2.0时代 USB 2.0：2000年4月发布。 Mini-B Connector ECN：2000年10月发布。规范了Mini-B的插头及插座标准。注意不要与Micro-B插头及插座混淆。 Errata as of December 2000：2000年12月发布。 Pull-up/Pull-down Resistors ECN：2002年5月发布。 Errata as of May 2002：2002年5月发布。 InteRFace Associations ECN：2003年5月发布。添加新的描述符以便将多重接口关联在在单一设备功能中。 Rounded Chamfer ECN：2003年10月发布。一项针对Mini-B接口坚固性的建议性、兼容性改进。 Unicode ECN：2005年2月发布。这项ECN指定了字串可以使用UTF-16LE编码。USB 2.0曾指定可以使用Unicode，但没有指定编码。 Inter-Chip USB Supplement：2006年3月发布。 On-The-Go Supplement 1.3：2006年12月发布。USB直连（USB On-The-Go）允许两个USb设备不经独立USB主机端直接相互通讯。实际使用中，是其中一个USB设备作为其它设备的主机端。 Battery Charging Specification 1.0：2007年3月发布。添加了对充电器（有USB接口的电源适配器）的支持，当供电端（作为充电器的USB主端口）和电池连接时，它允许瞬间通过100 mA的电流。如果一个USB设备连接到专用充电器或主端口时，最大瞬间电流可达1.5 A。（该文档并未包含在USB 2.0规范中。） Micro-USB Cables and Connectors Specification 1.01：2007年4月发布。 Link Power Management Addendum ECN：2007年7月发布。在启用与待机间增加了新的电源模式。当设备处于这个模式时不向其发送指令以减少电源消耗。所以，在启用及睡眠模式间切换要比在启用及待机模式间切换来的快得多。 High-Speed Inter-Chip USB Electrical Specification Revision 1.0：2007年9月发布。
USB 3.0时代刚刚开始 2007年9月18日，Pat Gelsinger在英特尔信息技术峰会上演示了USB 3.0，又称为SuperSpeed USB。USB 3.0标准由Intel和HP、NEC、NXP、微软以及德州仪器共同开发，USB 3.0的目标是提供当前十倍的带宽，利用新增的两对高速线路开启的“Superspeed”模式，可以达到约4.8 Gbit/s （600MB/s），并且可能使用光纤连接。 USB 3.0的技术规范于2008年8月13日发行，其商业产品预计于2009年或2010发行。USB 3.0新增了5个触点，两条为数据输出，两条数据输入，采用发送列表区段来进行数据发包，新的触点将会并排在目前4个触点的后方。USB 3.0暂定的供电标准为900mA，将支持光纤传输。USB 3.0的设计兼容USB 2.0与USB 1.1版本，并且使用了更有效的协议来节约能源。 四、USB3.0引脚触点分析 USB3.0的研发经历了许久的时间，其草案也被翻来覆去修改了许多回。最终，USB3.0为了向下兼容USB2.0规范，同时又要极大的提高自身的带宽，就在一根线缆里，专门设置了两套数据传输机制。一套是便于普通的USB2.0接口，一套是专用的发送接收高速传输信道。 如图，这是USB 3.0 Micro B接口，针脚1是供电（VBUS），针脚2是USB2.0的数据-，针脚3是USB2.0的数据+，针脚4是USB On-The-Go的ID线，针脚5是地线（GND），针脚6是USB3.0的发送数据线-，针脚7是USB3.0发送数据线+，针脚8是地线（GND），针脚9是USB3.0的接收数据线-，针脚10是USB3.0接收数据线+。
USB 3.0 Micro B
USB3.0复合型接口
USB3.0的A型接口 五、Intel和xHCI Intel公司的xHCI规格之争发生在今年夏天，在USB执行论坛大会上，其大会主席Ravencraft先生呼吁所有厂商都要齐心协力，统一USB3.0的行业标准。而在这期间，Intel却剑走偏锋，自主研发这xHCI芯片。因为只是在闭门造车，Intel的xHCI芯片仅仅完成了90%。Intel宣称，当USB3.0规范正式敲定之后，它还将发布最终版本的xHCI规格。 而它的老竞争对手AMD和NVIDIA则抱怨说，Intel推迟发布自己的xHCI规格是违规，这是在给自己增加竞争优势。而Intel的发言人却答复：这是为了稀释研发规范的成本，因此可以帮助AMD和NVIDIA节约研发费用。Intel不会收取权利使用费，这仅仅会加快整个行业推行USB3.0接口的速度。 的确，最终受益的，应该还是普通的消费者。USB3.0应该成为一个开放性的行业标准，对于未来的接口标准。很多人都在积极的关注中。厂商之间的良性竞争，确保了每个消费者的利益。
USB 3.0 Micro B 至于USB3.0接口普及的时间表，这要取决于产品制造商的研发速度。目前规范已经制定完成，预计在2009年我们能看到USB3.0的样品。若要真正等到USB3.0产品大规模普及，最关键的还要看电脑主板厂商。 但是在2010年年中以前，采用USB3.0接口的计算机设备和外围设备大规模普及的热潮我们是不会看到的。微软会在2010年的时候，推出全新的Windows 7操作系统。届时才能支持这种新的数据传输协议。目前微软也积极的参与了规范的制定。由此硬件与软件厂商的通力合作，USB3.0的普及速度会大幅加快。 小贴士： 关于USB设计学会（Universal Serial Bus Implementers Forum）非盈利组织USB设计论坛（USB-IF）成立的宗旨是为USB技术的发展和普及提供支持。通过其标识和认证项目，USB-IF为高质量、兼容性USB设备的开发提供协助，USB-IF还大力宣传USB的优势以及经其认证的产品的质量。
线缆断面秀 六、USB与它的竞争对手
USB与其他竞争对手对比 从USB 1.1的12Mb/s升级到USB 2.0的480Mb/s，提升幅度达到了40倍，而从USB 2.0标准升级到USB 3.0标准仅为10倍，但这10倍速度的提升却有着很大的应用意义，既然USB 3.0的数据传输率达到了4.8Gb/s，要远远高于其他传输标准，比如IEEE 1394的数据传输通常为400Mb/s～3.2Gb/s之间。同时新一代eSATA标准也仅有3Gb/s的数据传输率，目前SATA协会还在研发更强的SATA标准，预计下一代SATA接口会达到6Gb/s。那么究竟以后的电脑外置设备能否被USB3.0所统一呢？还是继续着群雄割据的局面呢？ 事实上，别看USB3.0的数据传输速率这么惊人，但是小编认为其他如IEEE1394和eSATA这类接口的地位也是难以撼动的。因为他们的数据传输方式有较大的差异，同时这也就注定了他们的应用领域各有特色。也许新一代的USB3.0和eSATA可以在外置硬盘方面对抗一下。不过介于原生SATA信号的eSATA，在磁盘控制，数据容错和传输速率方面要比USB3.0强不少。再加上目前eSATA已经开始在主板上得以普及，先入为主的eSATA有着得天独厚的优势。 再说IEEE1394，目前它的最大数据传输速率为3.2Gbps，在速度上落后于USB 3.0，但提供了点对点传输功能，这样不用依赖PC即可实现设备之间的数据传输，同时支持同步和异步传输模式，可以连接63个设备，可以同时传输数字视频及数字音频信号，并且在采集和回录过程中没有信号损失，使得IEEE 1394接口更加适合多媒体设备（如DV机、采集卡）。因此在这些特定领域，仍然具有较强的生命力。 |
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