大顯身手的ＵＳＢ

劉　露

隨著計算機硬件飛速發展，外圍設備日益增多，鍵盤、鼠標、調制解調器、打印機、掃描儀早已為人所共知，數碼相機、MP3、MP4隨身聽接踵而至。這么多的設備，如何接入個人計算機?USB就是基于這個目的產生的。

在談論USB技術之前，不妨讓我們來看看外設接口技術的發展歷程。電腦系統連接外圍設備的接口并無統一的標準，如鍵盤用PS/2接口，連接打印機要用25針的并行接口，鼠標則要用串行或PS/2接口。多年來個人計算機的串口與并口的功能和結構并沒有什么變化。串口的出現是在1980年前后，數據傳輸率是115Kb/s～230Kb/s，串口一般用來連接鼠標和外置調制解調器；標準并口的數據傳輸率為1Mb/s，一般用來連接打印機、掃描儀等。原則上每一個外設必須插在一個接口上，如果所有的接口均被用上了就只能通過添加插卡來追加接口了。串、并口不僅速度有限，而且在使用上很不方便。

USB(UniversalSerialBus，通用串行總線)則將這些不同的接口統一起來，使用一個4針插頭作為標準插頭。通過這個標準插頭，采用菊花鏈形式可以把所有的外設連接起來，并且不會損失帶寬。

USB不是一種新的總線標準，而是應用在個人電腦(Pc)領域的新型接口技術。它是一種串行總線系統，帶有5伏電壓，支持即插即用功能，支持熱拔插功能，最多能同時連入127個USB設備，由各個設備均分帶寬。在USB方式下，所有的外設都在機箱外連接，連接外設不必再打開機箱；允許外設熱插拔，而不必關閉主機電源。usB采用“級聯”方式，即每個usB設備用一個USB插頭連接到一個外設的USB插座上，而其本身又提供一個USB插座供下一個USB外設連接使用。

1994年，英特爾、康柏、NEC、IBM、微軟等7家世界著名的計算機和通訊公司成立了USB論壇，花了近兩年的時間形成了統一的意見，于1995年11月正式制定了USB0.9通用串行總線規范，并于1996年升級到正式的1.1版。當年，就已經有PC帶有USB接口了。

USB1.1標準接口傳輸速率為12Mb/s，但是一個USB設備最多只可以得到6Mb/s的傳輸頻寬。因此若要外接光驅，至多能接六倍速光驅，無法再高。而若要即時播放MPEG-1的VCD影片，至少要1.5Mb/s的傳輸頻寬，這點USB1.1能夠實現，但是要完成數據量高出4倍的MPEG-2的DVD影片播放，USB1.1可能就很吃力了，若再加上AC-3音頻數據，USB設備就很難實現即時播放了。

隨著USB設備被廣泛應用，它僅為12Mb/s的傳輸速率成為了制約自身發展的瓶頸，于是1999年USB2.0接口標準應運而生。它是由USB1.1規范演變而來的，最初的目標是將USB1.1的傳輸數率提高10～20倍，而實際上卻提高了40倍。達到了480Mb/s。速度的提高對于用戶的最大好處就是意味著用戶可以使用到更高效的外部設備，同時具有多種速度的周邊設備都可以被連接到USB2，0的線路上，而且無需擔心數據傳輸時遭遇瓶頸。

現在，隨著大量支持usB接口設備的PC的普及，USB逐步成為Pc的一個標準接口。USB已經在PC的多種外設上得到應用。掃描儀和數碼相機、數碼攝像機是最早從USB中獲益的產品。傳統的掃描儀，在執行掃描操作之前，用戶必須先啟動圖像處理軟件和掃描驅動軟件，然后通過軟件操作掃描儀。而USB掃描儀則不同，用戶只需放好要掃描的圖文，按一下掃描儀的按鈕，屏幕上會自動彈出掃描儀驅動軟件和圖像處理軟件，并實時監視掃描的過程。usB數碼相機、攝像機更得益于USB的高速數據傳輸能力，使大容量的圖像文件傳輸在短時間內即可完成。此外，USB技術在輸入設備上的應用也很成功，USB鍵盤、鼠標以及游戲桿都表現得極為穩定，很少出現問題。

而新興的Pc外設和數字娛樂產品如優盤、移動硬盤以及攝像頭、MP3、MP4等也無一例外都使用了UsB接口，這些都表明了目前USB技術在該領域所處的統治地位。

對于筆記本電腦來說，使用USB接口的意義更加重大。通用的USB接口不僅使筆記本電腦對外的連接變得方便，更可以使筆記本電腦生產廠商不再需要為不同配件在主板上安置不同的接口。這使主板的線路、組件的數量以及復雜程度都有不同程度的削減，從而使系統運行中的散熱問題得到了改善。同時還將促進更高主頻的處理器可以迅速應用在筆記本電腦中，使筆記本電腦與Pc的差距進一步縮小。

USB之所以能得到廣泛支持和快速普及，是因為它具備下列特點：

1.使用方便

USB接口設備支持熱插拔，這就讓用戶在使用外接設備時，不需要重復“關機，將并口或串口電纜接上，再開機”這樣的動作，而是在開機時，就可以直接將USB電纜插上使用。

2.連接靈活

在USB方式下，所有的外設都在機箱外連接，不必打開機箱。USB在PC上往往具有多個接口，可以同時連接幾個設備，如果接上一個有4個端口的USB集線器，就可以再連上4個USB設備，以此類推，盡可以連下去，將你家的設備都同時連在一臺PC上也不會有任何問題，而且每個外設間距離(線纜長度)可達5米。USB還能智能識別USB鏈上外圍設備的接入或拆卸。

3.獨立供電

普通使用串口、并口的設備都需要單獨的供電系統，而USB設備則不需要，因為USB接口提供了內置電源。USB電源能向低壓設備提供5伏的電源，因此新的設備就不需要專門的交流電源了，從而降低了這些設備的成本并提高了性價比。

4、支持多媒體

USB提供了對電話的兩路數據支持，可支持異步以及等時數據傳輸，使電話可與Pc集成，共享語音郵件及其他特性。usB還具有高保真音頻。由于usB音頻信息生成于計算機外，因而減少了電子噪音干擾聲音質量的機會，從而使音頻系統具有更高的保真度。

5、標準統一

以前不同設備接口都不一樣，硬盤是IDE接口，鼠標、鍵盤是串口，打印機、掃描儀是并口。可是有了USB之后，這些應用外設統統可以用同樣的標準與PC連接，這時就有了usB硬盤、USB鼠標、USB打印機等等。

隨著數字媒體的日益普及以及傳輸文件的不斷增大——甚至超過25GB，快速同步傳輸已經，成為必要的性能需求。480Mb/s的傳輸速度對于現在的應用環境來說已經不足以滿足我們的要求了，于是英特爾公司和業界領先的公司一起攜手組建的USB3.0推廣組又出現了。

計劃中的USB3.0又被稱為SuperSpeed USB，預計于2009年問世。其設計速度高達5Gb/s，是目前普遍使用的USB2.O的10倍。與此前的升級一樣，USB3.O仍然采用與USB2.0相同的架構，因此它能夠向下兼容以前的USB版本。所以USB2.0的設備可以插在USB3.0的接口上，USB3.0的設備同樣也能在USB2.0接口上使用，保證了它們之間的平滑過渡。

事實上從1.1到3.0，USB最主要的變化還是數據傳輸率的提高。真正將為USB帶來質的改變的是一些新的技術和標準，比如：USB OTG和WUSB。

USB OTG(USB On-The-Go的縮寫)是近年發展起來的技術，該技術主要應用于各種不同的設備或移動設備間的直接連接和數據交換。傳統連接方案中，USB只是Pc的一部分，如果離開PC，USB接口就成為了無法利用的擺設，而USB OTG標準下的產品增加了一些新的特性以脫離Pc，適應點到點的連接。該技術將為包括機頂盒、移動電子設備、手機、MP3播放器、數碼相機、打印機等在內的消費電子產品和移動產品之間的互連提供更大的便利。

而更進一步的是無線uSB標準。無線USB技術也稱作WUSB，目前正處于早期的定義階段。無線USB技術在3～4米距離內的數據傳輸速度最快可達480Mb/s，在10米遠距離的數據傳輸速度最快可達11OMb/s。該技術包含一些加密技術，以防止黑客控制各種設備或者竊取敏感的數據，并具有傳統USB技術的“休眠”、“聆聽”和“喚醒”功能。

我們來想像一下，如果一個家庭的所有裝置，比如：打印機、掃描儀、外接硬盤和數碼相機等等，都將不靠任何電線和數據線就能直接連接到電腦上；或者整個家庭娛樂中心的所有附件都將不需要一根電線或數據線就能夠連接；或者數碼照片不需要電線和數據線就可以接到照片打印機上，這該是多么方便、多么美好的事情啊。

(責任編輯趙新宇)