大显身手的USB

　　随着计算机硬件飞速发展，外围设备日益增多，键盘、鼠标、调制解调器、打印机、扫描仪早已为人所共知，数码相机、MP3、MP4随身听接踵而至。这么多的设备，如何接入个人计算机?USB就是基于这个目的产生的。 　　在谈论USB技术之前，不妨让我们来看看外设接口技术的发展历程。电脑系统连接外围设备的接口并无统一的标准，如键盘用PS/2接口，连接打印机要用25针的并行接口，鼠标则要用串行或PS/2接口。多年来个人计算机的串口与并口的功能和结构并没有什么变化。串口的出现是在1980年前后，数据传输率是115Kb/s～230Kb/s，串口一般用来连接鼠标和外置调制解调器；标准并口的数据传输率为1Mb/s，一般用来连接打印机、扫描仪等。原则上每一个外设必须插在一个接口上，如果所有的接口均被用上了就只能通过添加插卡来追加接口了。串、并口不仅速度有限，而且在使用上很不方便。 　　USB(Universal SerialBus，通用串行总线)则将这些不同的接口统一起来，使用一个4针插头作为标准插头。通过这个标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，并且不会损失带宽。 　　USB不是一种新的总线标准，而是应用在个人电脑(Pc)领域的新型接口技术。它是一种串行总线系统，带有5伏电压，支持即插即用功能，支持热拔插功能，最多能同时连入127个USB设备，由各个设备均分带宽。在USB方式下，所有的外设都在机箱外连接，连接外设不必再打开机箱；允许外设热插拔，而不必关闭主机电源。usB采用“级联”方式，即每个usB设备用一个USB插头连接到一个外设的USB插座上，而其本身又提供一个USB插座供下一个USB外设连接使用。 　　1994年，英特尔、康柏、NEC、IBM、微软等7家世界著名的计算机和通讯公司成立了USB论坛，花了近两年的时间形成了统一的意见，于1995年11月正式制定了USB0.9通用串行总线规范，并于1996年升级到正式的1.1版。当年，就已经有PC带有USB接口了。 　　USB1.1标准接口传输速率为12Mb/s，但是一个USB设备最多只可以得到6Mb/s的传输频宽。因此若要外接光驱，至多能接六倍速光驱，无法再高。而若要即时播放MPEG-1的VCD影片，至少要1.5Mb/s的传输频宽，这点USB1.1能够实现，但是要完成数据量高出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音频数据，USB设备就很难实现即时播放了。 　　随着USB设备被广泛应用，它仅为12Mb/s的传输速率成为了制约自身发展的瓶颈，于是1999年USB2.0接口标准应运而生。它是由USB1.1规范演变而来的，最初的目标是将USB1.1的传输数率提高10～20倍，而实际上却提高了40倍。达到了480Mb/s。速度的提高对于用户的最大好处就是意味着用户可以使用到更高效的外部设备，同时具有多种速度的周边设备都可以被连接到USB2，0的线路上，而且无需担心数据传输时遭遇瓶颈。 　　现在，随着大量支持usB接口设备的PC的普及，USB逐步成为Pc的一个标准接口。USB已经在PC的多种外设上得到应用。扫描仪和数码相机、数码摄像机是最早从USB中获益的产品。传统的扫描仪，在执行扫描操作之前，用户必须先启动图像处理软件和扫描驱动软件，然后通过软件操作扫描仪。而USB扫描仪则不同，用户只需放好要扫描的图文，按一下扫描仪的按钮，屏幕上会自动弹出扫描仪驱动软件和图像处理软件，并实时监视扫描的过程。usB数码相机、摄像机更得益于USB的高速数据传输能力，使大容量的图像文件传输在短时间内即可完成。此外，USB技术在输入设备上的应用也很成功，USB键盘、鼠标以及游戏杆都表现得极为稳定，很少出现问题。 　　而新兴的Pc外设和数字娱乐产品如优盘、移动硬盘以及摄像头、MP3、MP4等也无一例外都使用了UsB接口，这些都表明了目前USB技术在该领域所处的统治地位。 　　对于笔记本电脑来说，使用USB接口的意义更加重大。通用的USB接口不仅使笔记本电脑对外的连接变得方便，更可以使笔记本电脑生产厂商不再需要为不同配件在主板上安置不同的接口。这使主板的线路、组件的数量以及复杂程度都有不同程度的削减，从而使系统运行中的散热问题得到了改善。同时还将促进更高主频的处理器可以迅速应用在笔记本电脑中，使笔记本电脑与Pc的差距进一步缩小。 　　USB之所以能得到广泛支持和快速普及，是因为它具备下列特点： 　　 　　1.使用方便 　　 　　USB接口设备支持热插拔，这就让用户在使用外接设备时，不需要重复“关机，将并口或串口电缆接上，再开机”这样的动作，而是在开机时，就可以直接将USB电缆插上使用。 　　 　　2.连接灵活 　　 　　在USB方式下，所有的外设都在机箱外连接，不必打开机箱。USB在PC上往往具有多个接口，可以同时连接几个设备，如果接上一个有4个端口的USB集线器，就可以再连上4个USB设备，以此类推，尽可以连下去，将你家的设备都同时连在一台PC上也不会有任何问题，而且每个外设间距离(线缆长度)可达5米。USB还能智能识别USB链上外围设备的接入或拆卸。 　　 　　3.独立供电 　　 　　普通使用串口、并口的设备都需要单独的供电系统，而USB设备则不需要，因为USB接口提供了内置电源。USB电源能向低压设备提供5伏的电源，因此新的设备就不需要专门的交流电源了，从而降低了这些设备的成本并提高了性价比。 　　 　　4、支持多媒体 　　 　　USB提供了对电话的两路数据支持，可支持异步以及等时数据传输，使电话可与Pc集成，共享语音邮件及其他特性。usB还具有高保真音频。由于usB音频信息生成于计算机外，因而减少了电子噪音干扰声音质量的机会，从而使音频系统具有更高的保真度。 　　 　　5、标准统一 　　 　　以前不同设备接口都不一样，硬盘是IDE接口，鼠标、键盘是串口，打印机、扫描仪是并口。可是有了USB之后，这些应用外设统统可以用同样的标准与PC连接，这时就有了usB硬盘、USB鼠标、USB打印机等等。 　　随着数字媒体的日益普及以及传输文件的不断增大――甚至超过25GB，快速同步传输已经，成为必要的性能需求。480Mb/s的传输速度对于现在的应用环境来说已经不足以满足我们的要求了，于是英特尔公司和业界领先的公司一起携手组建的USB3.0推广组又出现了。 　　计划中的USB3.0又被称为SuperSpeed USB，预计于2009年问世。其设计速度高达5Gb/s，是目前普遍使用的USB2.O的10倍。与此前的升级一样，USB3.O仍然采用与USB2.0相同的架构，因此它能够向下兼容以前的USB版本。所以USB2.0的设备可以插在USB3.0的接口上，USB3.0的设备同样也能在USB2.0接口上使用，保证了它们之间的平滑过渡。 　　事实上从1.1到3.0，USB最主要的变化还是数据传输率的提高。真正将为USB带来质的改变的是一些新的技术和标准，比如：USB OTG和WUSB。 　　USB OTG(USB On-The-Go的缩写)是近年发展起来的技术，该技术主要应用于各种不同的设备或移动设备间的直接连接和数据交换。传统连接方案中，USB只是Pc的一部分，如果离开PC，USB接口就成为了无法利用的摆设，而USB OTG标准下的产品增加了一些新的特性以脱离Pc，适应点到点的连接。该技术将为包括机顶盒、移动电子设备、手机、MP3播放器、数码相机、打印机等在内的消费电子产品和移动产品之间的互连提供更大的便利。 　　而更进一步的是无线uSB标准。无线USB技术也称作WUSB，目前正处于早期的定义阶段。无线USB技术在3～4米距离内的数据传输速度最快可达480Mb/s，在10米远距离的数据传输速度最快可达11OMb/s。该技术包含一些加密技术，以防止黑客控制各种设备或者窃取敏感的数据，并具有传统USB技术的“休眠”、“聆听”和“唤醒”功能。 　　我们来想像一下，如果一个家庭的所有装置，比如：打印机、扫描仪、外接硬盘和数码相机等等，都将不靠任何电线和数据线就能直接连接到电脑上；或者整个家庭娱乐中心的所有附件都将不需要一根电线或数据线就能够连接；或者数码照片不需要电线和数据线就可以接到照片打印机上，这该是多么方便、多么美好的事情啊。 　　 　　(责任编辑　赵新宇)