發(fā)布三年仍未普及！看USB3.0前身今世

　　泡泡網(wǎng)主板頻道4月28日 USB 3.0規(guī)范發(fā)布到現(xiàn)在已經(jīng)有三年了，市場(chǎng)上USB 3.0的設(shè)備已經(jīng)有覆蓋之勢(shì)，但是由于到目前為止還沒有一款主板（芯片組）原生提供支持，導(dǎo)致現(xiàn)在的普及程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

　　 由Intel、微軟、惠普、德州儀器、NEC、ST-NXP等業(yè)界巨頭組成的USB 3.0 Promoter Group宣布，該組織負(fù)責(zé)制定的新一代USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)正式完成并公開發(fā)布。新規(guī)范提供了高達(dá)5Gbps的傳輸速度和更高的節(jié)能效率，可廣泛用于PC外圍設(shè)備和消費(fèi)電子產(chǎn)品。制定完成的USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)移交給該規(guī)范的管理組織USB Implementers Forum(簡(jiǎn)稱USB-IF)。

　　 USB（Universal Serial Bus Implementers Forum）非盈利組織USB設(shè)計(jì)論壇（USB-IF）成立的宗旨是為USB技術(shù)的發(fā)展和普及提供支持。通過(guò)其標(biāo)識(shí)和認(rèn)證項(xiàng)目，USB-IF為高質(zhì)量、兼容性USB設(shè)備的開發(fā)提供協(xié)助，USB-IF還大力宣傳USB的優(yōu)勢(shì)以及經(jīng)其認(rèn)證的產(chǎn)品的質(zhì)量。

　　 以上是每代USB傳輸速度表，我們可以看到新的USB 3.0相對(duì)最古老的USB 1.0提升了幾千倍，不過(guò)隨著時(shí)間的發(fā)展，我們對(duì)傳輸速度也有了新的要求?，F(xiàn)在我們來(lái)看一組數(shù)據(jù)，一般來(lái)說(shuō)用戶對(duì)傳輸?shù)牡却龝r(shí)間是1.5分鐘，如果超過(guò)這個(gè)時(shí)間用戶就會(huì)感覺厭煩，以下是采用不同接口傳輸一定文件需要的時(shí)間表。

　　 可以看到采用了新的USB 3.0傳輸規(guī)范，即使拷貝一部25GB的藍(lán)光電影，耗時(shí)也只有70秒，消費(fèi)者也不會(huì)覺得厭煩。

　　 USB 2.0基于半雙工二線制總線，只能提供單向數(shù)據(jù)流傳輸，而USB 3.0采用了對(duì)偶單純形四線制差分信號(hào)線，故而支持雙向并發(fā)數(shù)據(jù)流傳輸，這也是新規(guī)范速度猛增的關(guān)鍵原因。

標(biāo)準(zhǔn)USB 3.0接口針腳定義

USB 3.0數(shù)據(jù)線纜

　　 我們知道USB 3.0的接口相對(duì)USB 2.0有很大的變動(dòng)，線路增加到9條。由于USB 3.0為了獲得超高的速度，單純?cè)赨SB 2.0 4線纜上提升難度非常大，幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。但是又不能應(yīng)此而放棄USB 2.0，那怎么辦呢，于是USB 3.0保留了USB 2.0傳輸?shù)?條線纜，而后添加2對(duì)新的傳輸總線。分別為Rx和Tx（共4條）。

USB2.0/3.0數(shù)據(jù)傳輸原理（D+ D-為USB 2.0)

　　 新的USB 3.0總共有3組數(shù)據(jù)傳輸總線，由于新增2組數(shù)據(jù)總線，所以數(shù)據(jù)傳輸就不用像USB 2.0那樣半雙工工作，所以Rx（接收）和Tx（發(fā)送）就能各司其職，只負(fù)責(zé)單向傳輸，能夠有效的提高傳輸速度，重要的是它結(jié)束了USB 2.0時(shí)代半雙工數(shù)據(jù)傳輸。

USB3.0雙總線設(shè)計(jì)

　　 由于USB 3.0極高的傳輸速度（高達(dá)5Gbps），迫使其不能再使用USB 2.0時(shí)代的NRZ編碼，而是采用了安全性更高的8/10b編碼方式，對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)每8b進(jìn)行分組，然后對(duì)著8b數(shù)據(jù)加入2b的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果傳輸過(guò)程發(fā)生異常，就可以根據(jù)校驗(yàn)原理，還原出原始的數(shù)據(jù)。這樣USB 3.0的實(shí)際最大有限速率就要打80%的折扣了，也就是5Gbps*8/10=4Gbps，也就是500MB/s，僅比SATA 6Gbps慢了一點(diǎn)點(diǎn)而已。

數(shù)據(jù)發(fā)送

數(shù)據(jù)接收

　　 在這里要提到一個(gè)問題那就是B和b的區(qū)別，很多讀者分不清這兩者的區(qū)別，B是指1個(gè)字節(jié)，也就是8b，它主要是用來(lái)度量數(shù)據(jù)容量的，當(dāng)然也可以用---B/s表示數(shù)據(jù)傳輸速度。而b則是一個(gè)字，它用來(lái)衡量數(shù)據(jù)傳輸速度的單位，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中是以一個(gè)字為單位的，所以用b。

USB 3.0數(shù)據(jù)總線圖

　　 從上圖我們看到當(dāng)啟用USB 3.0傳輸時(shí)，實(shí)際用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)木褪荝x（接收）和Tx（發(fā)送）兩組數(shù)據(jù)總線。相比USB 2.0，不僅速度得到了極大的提升，而且數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩砸驳玫搅藰O大的提高。

USB 2.0和USB 3.0數(shù)據(jù)傳輸　　 　　

　　 從上圖我們可以看到USB 3.0的兩對(duì)數(shù)據(jù)總線能夠同時(shí)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)而不受影響，而8/10b的編碼方式也使數(shù)據(jù)傳輸更加安全準(zhǔn)確。

　　 雖然原生USB 3.0主板還為上市，但是市場(chǎng)上支持USB 3.0的主板已經(jīng)非常多了，它們都是采用第三方USB 3.0控制器來(lái)擴(kuò)展USB 3.0接口。

板載USB 3.0控制芯片

　　 另外對(duì)于那些沒有USB 3.0接口的主板，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了很多的轉(zhuǎn)接卡，使用的比較多的屬PCIE轉(zhuǎn)接卡，其原理和板載第三方USB 3.0控制器原理一樣。

PCIE USB 3.0擴(kuò)展卡

　　 針對(duì)筆記本市場(chǎng)，由于筆記本特有的Expresscard，針對(duì)其開發(fā)的產(chǎn)品非常多，像讀卡器、網(wǎng)卡等等，現(xiàn)在也出現(xiàn)了不少的Expresscard USB 3.0卡。

Expresscard USB 3.0卡

　　 另外市場(chǎng)上USB的設(shè)備也日益豐富，主要集中在USB 3.0 U盤和移動(dòng)硬盤。

USB 3.0 U盤

   我們知道板載USB 3.0控制器，無(wú)非是把控制器連接在PCIE通道上，由PCIE的規(guī)范可知PCIE 1.0為250MB/s，而2.0則支持500MB/s，我們發(fā)現(xiàn)500MB比USB 3.0還是要慢一點(diǎn)，不過(guò)差距已經(jīng)很小了，但是250MB和USB 3.0的差距就非常的大了，如果直接連接，那么未來(lái)的高速USB 3.0設(shè)備可能就無(wú)法滿足了。

　　 Intel 6列主板，新的6系列產(chǎn)品帶來(lái)了很多新特性，其中一個(gè)就是PCH芯片可以支持PCIE 2.0，那么主板廠商直接連接一個(gè)USB 3.0控制芯片就可以發(fā)揮USB 3.0的幾乎完整的水平了。

　　 在Intel較早的X58和主流5系列的芯片組上，由于連接外設(shè)的PCIE通道只支持1.0，只能達(dá)到全速USB 3.0的一半，當(dāng)然這個(gè)速度對(duì)于現(xiàn)在來(lái)說(shuō)還是很高的。大多數(shù)的主板廠商為了不增加成本都是直接連在PCH的PCIE通道上，這樣擴(kuò)展的USB 3.0接口的速率就要打一半的折扣了。

　　 那為了獲得全速的USB 3.0該怎么辦呢？我們知道P55芯片支持多達(dá)8個(gè)PCIE通道，除去網(wǎng)卡和聲卡等，依然還有好幾個(gè)通道，但是USB 3.0控制芯片不像顯卡，不支持多條PCIE通道，但是PCIE 2.0可以提供近似的USB 3.0的速度，我們可以通過(guò)一款PCIE橋接芯片，把兩個(gè)PCIE 1.0通道合成一條PCIE 2.0通道，那樣不就可以滿足USB 3.0。

通過(guò)PLX橋接芯片把2條PCIE 1.0合成為1條PCIE 2.0

PLX原理圖

　　特別是那些市場(chǎng)上既有USB 3.0接口，又有SATA 6Gbps接口的擴(kuò)展卡，它們需要更大的帶寬，幾乎都是用了PLX橋接芯片。

使用PLX橋接芯片的USB 3.0擴(kuò)展卡

　　對(duì)于新的6系列芯片組，由于加入了對(duì)PCIE 2.0的支持，提供500MB/s的帶寬，幾乎可以滿足USB 3.0的需求，所以這一方案現(xiàn)在被遺棄了。

提供額外6組PCIE 2.0通道

　　   相對(duì)Intel平臺(tái)，AMD的北橋除了內(nèi)置了16個(gè)（高端主板達(dá)32個(gè)）PCIE 2.0通道，用以連接顯卡，另外還有額外的幾個(gè)用以連接其它的設(shè)備，所以PLX這一方案也就不需要了。

　　 從上圖我們可以看出AMD的主板，USB 3.0控制器可以直接連接在北橋額外的PCIE 2.0通道，讀到可以達(dá)到500MB/s，就可以滿足USB 3.0對(duì)帶寬的需求，反觀早期的Intel 5系列主板如果直接連接，則速度會(huì)損失一半。

　　 經(jīng)過(guò)十幾年的鞏固，USB已經(jīng)確立了行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的角色，早期的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手或淘汰或被用作專一領(lǐng)域。

　　 目前市場(chǎng)是能夠?qū)SB形成威脅的基本上只剩下IEEE 1394、eSATA，不過(guò)由Intel主導(dǎo)的Thundelbolt接口，已經(jīng)推出就高達(dá)10Gbps，是USB 3.0的兩倍，可能會(huì)成為USB強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

用在多媒體領(lǐng)域的IEEE 1394

　　 IEEE 1394，目前它的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為3.2Gbps，在速度上落后于USB 3.0，但提供了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸功能，這樣不用依賴PC即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)支持同步和異步傳輸模式，可以連接63個(gè)設(shè)備，可以同時(shí)傳輸數(shù)字視頻及數(shù)字音頻信號(hào)，并且在采集和回錄過(guò)程中沒有信號(hào)損失，使得IEEE 1394接口更加適合多媒體設(shè)備。因此在這些特定領(lǐng)域，仍然具有較強(qiáng)的生命力。

局限于硬盤領(lǐng)域的eSATA

　　 新一代eSATA標(biāo)準(zhǔn)也僅有6Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸率，看起來(lái)高達(dá)6Gbps的eSATA會(huì)對(duì)USB 3.0構(gòu)成威脅，不過(guò)事實(shí)上，eSATA這類接口是難以撼動(dòng)USB 3.0的。因?yàn)槠鋽?shù)據(jù)傳輸方式有較大的差異，也就注定它只能應(yīng)用在特殊的領(lǐng)域。不過(guò)eSATA在磁盤控制，數(shù)據(jù)容錯(cuò)和傳輸速率方面要比USB3.0強(qiáng)不少。再加上目前eSATA已經(jīng)開始在主板上得以普及，可能在硬盤領(lǐng)域還是有很大的優(yōu)勢(shì)，它們可能會(huì)并存，不過(guò)這僅僅只是USB 3.0應(yīng)用的一個(gè)很小的領(lǐng)域，而且USB 3.0主打的是便攜，所以移動(dòng)數(shù)字設(shè)備才是它的主戰(zhàn)場(chǎng)。

　　 隨著Intel的Light Peak計(jì)劃神秘面紗揭開，Thunderbolt提供高達(dá)10Gbps的數(shù)據(jù)以及10瓦的供電能力以外。而且采用了菊花鏈的連接設(shè)備，使得多個(gè)設(shè)備可以同時(shí)同步數(shù)據(jù)，不得不說(shuō)USB 3.0任重而道遠(yuǎn)。

　　 Thunderbolt沿用類似DisplayPort的菊花鏈串連架構(gòu)，每埠可串接6臺(tái)周邊設(shè)備，第一臺(tái)周邊連接主機(jī)的Thunderbolt端口，第二臺(tái)周邊再連接第一臺(tái)，依此類推。為此每臺(tái)周邊須配置2個(gè)Thunderbolt端口，分別用于連接上一臺(tái)與下一臺(tái)設(shè)備。當(dāng)菊花鏈中有DisplayPort顯示器時(shí)，必須接在最末端。

支持菊花鏈串連的Thunderbolt技術(shù)

　　Thunderbolt同時(shí)兼具數(shù)字影像以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，若以目前的技術(shù)模擬，Thunderbolt可以視為Disportplay以及USB 3.0的混合品，然而由于直接基于PCIE 4x，擁有的數(shù)據(jù)承載量又更為驚人。然而這個(gè)全新的混合界面到底會(huì)帶來(lái)哪些改變？筆者以個(gè)人的淺見小聊一下這個(gè)技術(shù)的一些可能的影響。

　　 Thunderbolt選擇了免認(rèn)證且免授權(quán)mini Displayport，有利外圍裝置開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。不過(guò)到目前為止，Intel還是使用了Thunderbolt外接控制芯片，并沒有在自家的PCH中集成這一控制器，未來(lái)Intel應(yīng)該會(huì)把其集中在自家的芯片中。而為了以后能夠擁有更高的傳輸帶寬，Thunderbolt一開始就選擇了PCIE作為底層型號(hào)傳輸。

同時(shí)支持Displayport和PCIE

　　 目前Intel Thunderbolt技術(shù)只有蘋果一家合作伙伴，而蘋果的產(chǎn)品始終還未導(dǎo)入U(xiǎn)SB 3.0，但大容量外接設(shè)備與數(shù)據(jù)傳輸需求迫在眉梢，而兩者近年的配合又日益緊密，蘋果亦喜歡采用一些較為特殊的技術(shù)，也許就是這些理由，蘋果與Intel一拍即合，也成為第一個(gè)導(dǎo)入Thunderbolt技術(shù)的廠商。而且10Gbps的帶寬也可讓蘋果的筆記本只要一個(gè)mini DisplayPort就能通過(guò)轉(zhuǎn)接器擴(kuò)充大量的能力，讓機(jī)身側(cè)邊不須多添占位置的界面插槽。

　　 從上文我們已經(jīng)看出新興的Thunderbolt以其高傳輸速度和多設(shè)備同步等優(yōu)勢(shì)，對(duì)USB 3.0構(gòu)成了相當(dāng)大的威脅，而且背后還是擁有強(qiáng)大實(shí)力的Intel。

　　 不過(guò)現(xiàn)階段只有蘋果一家廠商支持這一技術(shù)，Thunderbolt還有很長(zhǎng)的路要走，Intel還是不敢輕忽PC產(chǎn)業(yè)對(duì)于USB 3.0的需求，而影像傳輸界面的主權(quán)也還在HDMI之上，所以Intel也不敢明言要放棄USB 3.0或是對(duì)HDMI的支持，尤其目前HDMI廣受業(yè)界支持，反觀DisplayPort雖免授權(quán)金，但支持的顯示器仍不夠多；另一方面USB 3.0外圍已經(jīng)漸成氣候，Intel若對(duì)Thunderbolt孤注一擲并非明智之舉，畢竟蘋果雖是相當(dāng)能帶動(dòng)業(yè)界需求的公司，但若不能獲得傳統(tǒng)PC市場(chǎng)供貨商的支持，Thunderbolt終究也可能變成如火線一樣的命運(yùn)。

　　 不過(guò)我們也要注意到依靠Intel強(qiáng)大的實(shí)力要想獲得PC廠商的支持也不是什么難事，在得到PC廠商的支持后，Thunderbolt依靠其速度和其它優(yōu)勢(shì)將可能侵蝕甚至取代傳統(tǒng)USB的優(yōu)勢(shì)。

　　 如果USB想要繼續(xù)保持其領(lǐng)導(dǎo)地位，不能只靠單純的提高速度來(lái)應(yīng)對(duì)Thunderbolt的威脅，雖然USB-IF曾經(jīng)說(shuō)到USB具備25Gbps的潛能，要知道當(dāng)速度提高到一定程度時(shí)，用戶將會(huì)更多的去關(guān)心設(shè)備的方便和其強(qiáng)大的功能性（例如Thunderbolt菊花鏈的連接方式）。

　　 而從USB本省的設(shè)計(jì)上看，USB只具備傳輸速度和便攜性兩大優(yōu)勢(shì)。似乎并不具備強(qiáng)大的功能性和延伸性，所以USB要想轉(zhuǎn)變，可能困難也是重重。當(dāng)然依托其強(qiáng)大的市場(chǎng)，還是可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變的。

　　 據(jù)悉AMD即將在三季度大量出貨的Llano APU將會(huì)率先原生支持USB 3.0，AMD將會(huì)根據(jù)不同的平臺(tái)推出不同的Hudson芯片組，其中包括用于移動(dòng)市場(chǎng)的Hudson-M系列，用于桌面市場(chǎng)的Hudson-D系列還有用于AES應(yīng)用的Hudson-E系列。由于Fusion APU的集成度已經(jīng)相當(dāng)之高，因此Hudson的主要作用是代替現(xiàn)在的南橋芯片，因此被稱為Fusion Controller Hub。

　　用于臺(tái)式機(jī)Hudson-D系列共推出三款型號(hào)，分別為Hudson-D3、Hudson-D2和Hudson-D1，其中Hudson-D3和Hudson-D2對(duì)應(yīng)Lynx(Liano)處理器，當(dāng)中又以Hudson-D3為最高規(guī)格，最大分別在于支持4個(gè)原生USB 3.0，而Hudson-D2則沒有原生USB 3.0。Hudson-D1則是對(duì)應(yīng)低端Lynx+Brazos E處理器，就不支持原生USB 3.0。

　　 至于現(xiàn)在火熱的推土機(jī)架構(gòu)，目前還沒有正式的消息，不過(guò)應(yīng)該無(wú)法趕上USB 3.0的班車。

整合了USB 3.0控制器

　　 Intel方面會(huì)在明年的第一季度發(fā)布新的7系列芯片組，包括定位主流的Z77、Z75和H77它們都將原聲支持USB 3.0。

只有14個(gè)USB 2.0接口

　　可能要令很多玩家失望，將于今年第四季度將發(fā)布的旗艦X79，并沒有原生支持USB 3.0。

　　 總體來(lái)說(shuō)，隨著今年下半年Llano原生USB 3.0的推出，各硬件應(yīng)該會(huì)大量的生產(chǎn)USB 3.0設(shè)備和產(chǎn)品，到時(shí)候有望改變現(xiàn)在USB 3.0不溫不火的局面?！?/p>