走进USB的世界

  
2001年 18期

　　随着计算机和多媒体技术的飞速发展，电脑外设的种类也与日俱增，但随着外设的增多，计算机的接口也必须跟着增多。大量新外设对计算机提出了更高的要求，如高速度、双向传输数据等。而且，很多线路都不是可以随意插拔的，必须在开机前装妥才能正常使用。如果在电脑工作期间插上或拔出，虽然有时电脑还是可以继续工作，但大多数时候电脑会停止响应，或是插入的装置无法工作，甚至死机。对于板卡式的外设就更加不便了，你不得不打开机箱，既麻烦又容易出问题。
　　　　于是USB就应运而生了。它是一种新规格的外接串联口，提出该规格的厂商希望用USB来取代现有的种种外接设备接口。它还具备连接单一化、软件自动“侦测”以及热插拔的功能。也就是说，在电脑不关机的情况下，就可以将设备连接到电脑上或是将设备从电脑上拔下来拿走。这可以说是真正做到了即插即用。
　　#1　　一、USB综述
　　　　USB是英文Universal Serial Bus的缩写，中文含义是“通用串行总线”。不过这个译名感觉上还是很见外，所以本文还是直接称呼“USB”好了。USB不是一种新的总线标准，而是应用在PC领域的新型接口技术。早在1995年，就已经有PC带有USB接口了，但由于缺乏软件及硬件设备的支持，这些PC机的USB口都是闲置未用的。1997年，微软在Windows 95 OSR2（Windows 97）中开始以外挂模块的形式提供对USB的支持，1998年后随着微软在Windows98中内置了对USB接口的支持模块，加上USB设备的日渐增多，USB逐步走进了实用阶段。
　　　　目前普遍采用的USB1.1主要应用在中低速外部设备上，它提供的传输速度有低速1.5Mbps和全速12Mbps两种，低速的USB带宽（1.5Mbps）支持低速设备，例如调制解调器、键盘、鼠标、扫描仪、打印机、光驱、磁带机、软驱等。全速的USB带宽（12Mbps）将支持大范围的多媒体设备。
　　　　现在，支持USB的PC及外设越来越多，在软件上USB也已成为Windows98的一个关键部件，在WindowsCE和Windows2000中得到了更好的支持。Apple的操作平台早已提供对USB的支持。
　　　　USB之所以能被大家广泛接受，主要是由于其具有以下的特点：
　　　　1.速度快：USB 1.1接口支持的数据传输数率最高为12Mbps，USB 2.0接口支持的传输速度高达480Mbps。
　　　　2.连接简单快捷：USB接口设备的安装非常简单，在电脑正常工作时也可以进行安装，而无须关机或重新启动，打开机箱等操作。
　　　　3.无须外接电源：USB提供内置电源，能向低压设备提供5V的电源，使得系统不用另外配备专门的交流电源以供新增的外设使用。
　　　　4.支持多连接：USB支持多设备连接，减少了PC机I/O口的数量，避免PC机插槽数量对扩充外设的限制以及如何配置系统资源的问题。
　　　　5.具有高保真音频：在使用USB音箱时，由于是在计算机外生成USB的音频信息，从而减少了电子噪声对声音质量的干扰，使系统具有较高的保真度。
　　　　6.良好的兼容性：USB接口标准有良好的向下的兼容性，以USB 2.0和1.1标准为例，2.0标准就能很好兼容以前的USB 1.1的产品。系统在自动侦测到1.1版本的接口类型时，会自动按照以前的12Mbps的速度进行传输，而其他的采用2.0标准的设备，并不会因为接入了一个1.1标准的设备而减慢它们的速度，它们还是能以2.0标准所规定的速度进行传输。
　　#1　　二、USB 2.0技术
　　　　USB 2.0已于2000年4月27日由Compaq、HP、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和Philips正式对外发布。作为新一代USB标准，USB 2.0兼容所有USB 1.1外部设备、线缆与连接件，支持原来只能利用PCI等总线的高性能外部设备，数据速率达480Mbps。USB 2.0不仅使USB大提速，而且使更多设备可以经由USB连接到PC，诸如高清晰数字会议视频设备、新的彩色扫描仪和彩色打印机、快速存储设备、高速刻录机、宽带xDSL和Cable Modem。
　　　　USB 2.0版继承了USB 1.1的1.5Mbps 低速模式和12Mbps全速模式，新建立了480Mbps的HS高速模式（High-Speed）。USB 2.0不仅需要主板的USB 2.0接口，操作系统也必须支持它。微软已在Windows Me中支持USB 2.0，且Windows 2000也支持USB 2.0。USB 2.0看来必将完全取代USB 1.1。
　　　　对于当前支持USB 1.1的外设产品并不需要在USB 2.0系统中做任何改变。许多人机交互设备，比如鼠标、键盘和游戏杆等将只要简单的拿过来就能使用。而更高速度的USB 2.0将为开发更多的新外设创造可能。比如支持视频会议的摄像机等将通过USB 2.0获得更高的带宽。而下一代更高速和更高分辨率的打印机和扫描设备也能够体现高速的优势。获益的还包括了高密的存储设备像CD-R/W、DVD、CD-ROM等等。这些设备稍微改变外设接口部分，就能够重新定义到2.0规范上来了。
　　　　现在的PC大多配备了USB功能（主板通常提供两个USB口），而且市场上采用USB接口的外设越来越多（如扫描仪、数码摄影机、数码相机等），价格也不贵，传统的输入/输出设备越来越不被人看好。
　　　　随着USB 2.0输入/输出带宽的显著提高，进一步地刺激USB外设的发展。带宽增大后，各种外设的功能扩展便显得异常容易。随着新标准的推出，用户马上就可享受更快的宽带Internet连接、分辨率更高的电视会议摄影机、新一代打印机和扫描仪以及更快的外置存储设备。
　　#1　　三、IEEE 1394
　　　　提到USB就不得不讲讲与之类似的IEEE 1394标准。IEEE 1394高速总线（FireWire──“火线”是它的另一个称呼）于1995年由IEEE（Institute of Electrical & Electronic Engineers，电气及电子工程师协会）所制订，此标准当时制订的数据传输速度为100Mbps、200Mbps及400Mbps，随后IEEE又制订了IEEE 1394a，它是1995年制定的IEEE 1394的改良版，尚在制订中的IEEE 1394b将数据传输速度延伸到了800Mbps、1.6Gbps乃至3.2Gbps。
　　　　IEEE 1394可应用于需要较高带宽的场合，如网络、硬盘、扫描仪、打印机、数字相机、视频会议系统及数字电视等。Windows 98已经支持一小部分1394装置，而目前具有1394接口的产品虽不多，但还是有成熟的商品，如柯达的数码相机DSC-520及Sony的DV系列数码摄像机、DS-250数码相机。
　　　　IEEE 1394的连接方式可用链状或树形方式连结。其连接的节点数是有限制的，同节点链状直线连接最多为16台设备，各分段距离最长为4.5米，而每个树形结构最多连接数为63台。在每一个节点上可以对等的方式（peer to peer）传送资料，在一般IEEE 1394的网络上会有一台计算机，但它不一定需要介入总线仲裁或数据传送的工作。当有一新设备加入IEEE 1394的网络时，该设备会自动被给予一个识别码，如此可省掉手动设定设备地址的麻烦现象。
　　　　尚在制订中的IEEE1394b二代“火线”还支持新的传输介质。除铜线缆外，可以采用Plastic Optical Fiber（POF塑料光纤）、Glass Optical Fiber （GOF玻璃光纤）、Cat5 cable（五类线缆）等。新的传输介质延伸了二代“火线”的通讯距离，例如使用五类线缆可达100米。
　　　　从现在的情况看，提供了USB功能的PC越来越多，市面上出现了大量可与PC连接的USB外设，USB已经在市场中占到了先机。而在影音消费类电器领域，IEEE 1394已成为一种事实上的连接标准。因此，未来的PC如果想同这种电器连接，本身便必须符合IEEE 1394标准。不过两者之间的关系似乎有些纠缠不清：既是对手，又是伙伴。不久的将来也许我们能够看到在中、低速PC外设中，USB是唯一的接口标准；而高端市场有可能是IEEE 1394和USB并存的局面。
　　
　　 
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