速度快10倍 USB3.0技术全面解读

　　USB称得上是目前最为成功，最有优势的外设接口规范，随着时代的发展，外设的进步，USB接口规范也需要有相应的配套升级，于是所谓的“SuperSpeed USB”（超高速USB）出现了，也就是我们今天要重点解释和介绍的USB 3.0。

　　USB 3.0有两大最能拿得出手的东西，就是传输速度和兼容性。不过，听起来似乎很简单，但是实际却需要一些复杂而艰难的改变。

　　很多人还不怎么熟悉USB 3.0，那么就让我们一起读完下面的10个问题，从最直接的言语中找到您想要的答案。

　　☆ 本文我们要解决的问题是：

　　1.什么是USB 3.0？

　　2.比USB 2.0快么？

　　3.USB 3.0是如何做到这么快的？

　　4.USB 3.0还有哪些更先进的地方？

　　5.我现有的外设能够正常工作吗？

　　6.USB 3.0产品什么时候面市？

　　7.USB 2.0又将何去何从？

　　8.什么操作系统能支持USB 3.0？

　　9.USB 3.0能够带动什么样的应用？

　　10.USB 3.0竞争对手又如何呢？

Δ 什么是USB 3.0？

　　USB 3.0是最新的USB规范，该规范由Intel等大公司发起。目前，USB 2.0已经得到了PC厂商普遍认可，接口更成为了硬件厂商接口必备，看看家里常用的主板就清楚了。

　　随着硬件设备的不断发展进步，更高的传输速度和更大的带宽越来越被人们所重视。每秒2、300M的传输速度将会越来越难以让人们安于现状了。2007年，Intel在IDF上把SuperSpeed USB作为了一项重要的话题拿出来展示。到了2008年11月17日，USB 3.0标准才算是正式完成并公开发布。

USB 3.0接口尺寸标准

　　同时新的USB执行组织（USB Implementers Forum，USB-IF)也正式开始接管和运作该规范，公布了详细的技术文档，以便业界的硬件厂商们能够依此来研发USB 3.0相关的产品。

　　USB 3.0简要规范如下：

　　·提供了更高的每秒4.8Gb传输速度
　　·对需要更大电力支持的设备提供了更好的支撑，最大化了总线的电力供应
　　·增加了新的电源管理职能
　　·全双工数据通信，提供了更快的传输速度
　　·向下兼容USB 2.0设备

Δ 比USB 2.0快么？

　　USB 2.0为各式各样的设备以及应用提供了充足的带宽，但是，随着高清视频、TB（1000GB）级存储设备、高达千兆像素数码相机、大容量的手机以及便携媒体播放器的出现，更高的带宽和传输速度就成为了必须。

双向传输你说快不快？

　　每秒480Mb的传输速度可能都已经不算快了，更何况目前没有哪个USB 2.0设备能够达到这个理论上的最高限速。在实际应用中，能够达到每秒320Mb的平均速度就已经很不错了。

　　同样，其实USB 3.0同样达不到4.8Gb的理论值，但，哪怕只能达到理论值的5成，那也是接近于USB 2.0的10倍了。

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Δ USB 3.0是如何做到这么快的？

　　USB 3.0之所以有“超速”的表现，完全得益于技术的改进。相比目前的USB 2.0接口，USB 3.0增加了更多并行模式的物理总线。

　　读者朋友可以拿起你身边的一根USB线，看看接口部分。在原有4线结构（电源，地线，2对数据）的基础上，USB 3.0再增加了4条线路，用于接收和传输信号。因此不管是线缆内还是接口上，总共有8条线路。如下图：

USB 3.0规范数据传输线缆内部结构

USB 3.0线缆实物照片

　　正是额外增加的4条（2对）线路提供了“SuperSpeed USB”所需带宽的支持，得以实现“超速”。显然在USB 2.0上的2条（1对）线路，是不够用的。

　　此外，在信号传输的方法上仍然采用主机控制的方式，不过改为了异步传输。USB 3.0利用了双向数据传输模式，而不再是USB 2.0时代的半双工模式。简单说，数据只需要着一个方向流动就可以了，简化了等待引起的时间消耗。

　　其实USB 3.0并没有采取什么我们鲜有听闻的高深技术，却在理论上提升了10倍的带宽。也因此更具亲和力和友好性，一旦SuperSpeed USB产品问世，可以让更多的人轻松接受并且做出更出色的定制化产品。
Δ USB 3.0还有哪些更先进的地方？

　　“SuperSpeed USB”改进远不止在传输速率方面的提升。在USB 3.0中，设备和电脑主机之间如何更加融洽的配合，也被当作了一项重点研究的方向。在继承USB 2.0核心架构的基础上，如何利用双总线模式的优势，如何让用户能够直接的体验到USB 3.0比USB 2.0的先进，成为了重点：

·需要时能提供更多电力

　　USB 3.0能够提供50%—80%更多的电力支持那些需要更多电能驱动的设备，而那些通过USB来充电的设备，则预示着能够更快的完成充电。

　　新Powered-B接口由额外的2条线路组成，提供了高达1000毫安的电力支持。完全可以驱动无线USB适配器，而摆脱了传统USB适配器靠线缆连接的必要。通常有线USB设备需要连接到集线器或者是电脑本身上，而高电能支持下，就不需要在有“线”存在了。

·不需要时就自动减少耗电

　　转换到USB 3.0，功耗也是要考虑的很重要的一个问题，因此有效的电源管理就很必要，可以保证设备的空闲的时候减少电力消耗。

　　大量的数据流传输需要更快的性能支持，同时传输的时候，空闲时设备可以转入到低功耗状态。甚至可以空下来去接收其他的指令，完成其他动作。

多长才是好？

　　其实，在USB 3.0中也并不是所有的东西都更新换代了，比如线缆的长度。当在某些应用中需要尽可能高的吞吐量的时候，往往线缆依旧会成为瓶颈。虽然在USB 3.0规范中，没有明确指定USB线缆有多长，但是电缆材质和信号质量还是影响了传输的效果。因此在传输数百兆大数据流的时候，线缆长度最好不要超过3米。

　　另外，一些支持“SuperSpeed USB”的硬件产品，例如集线器（hub）可能要比USB 2.0的贵很多，这就像是现在主动供电集线器和被动供电的一个道理。因为一个真正意义上的“SuperSpeed hub”应该具备2类接口，一个用来扮演真正“SuperSpeed hub”的角色，另外一个则要扮演普通高速hub的角色。

　　网络上现在有一些非官方的言论谈到了USB 3.0可以使用光纤，其实这正是USB规范组织正在考虑的问题，也许会在下一个修正版本中推出，也许会让一些有能力的第三方公司来尝试一下。

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Δ 我现有的外设能够正常工作吗？

　　好消息是，USB 3.0从规划之初就开始谨慎的希望和USB 2.0共存。

　　USB 3.0采用新的物理接口和新的电缆来保证和新设备有更高速的连接能力，但新接口保持了和4线USB 2.0一样的规格，完全可以接入到现有的USB接口中使用。而只有设备本身硬件支持“SuperSpeed USB”，5个独立线组才能实现USB 3.0的真正意义，完成接收和发送数据的作用。

新USB 3.0接口和USB 2.0硬件完全兼容

Δ USB 3.0产品什么时候面市？

　　USB 3.0相关的线缆，接口以及集线器等产品要在2009年下半年稍晚的时候推出，而支持USB 3.0的消费型设备也会紧随其后。而批量的外设产品推出则要到2010年。

　　来自微软的消息是，微软会从2010年开始逐步的推进USB 3.0设备的研发工作。

　　之所以目前没有大批量的厂商跟进，主要原因是开发相关USB 3.0的总线控制芯片以及设备产品需要时间，另外厂商也需要等待USB 3.0相关规范最后杀青，厂商才能放心的去进行设计。

　　从原型产品到评估版再到最后的开发版，拿到厂商手里再去做研发已经耽误了一定的时间，因此不会看到第一版的规范一出来就出现一夜之间普及的态势。市场的接受和采纳度还是需要逐步展开的。

Δ USB 2.0又将何去何从？

　　至少未来5年我们都不会看到USB 2.0相关产品退出市场。

　　对带宽要求较高的设备，如数码相机、大容量移动硬盘等产品，将会因为需求而率先向“SuperSpeed USB”过渡。但是因为成本的原因，业界还要看产量和市场需求。因此也同时限制了USB 3.0在高端市场的普及。

　　到2010年，主板将首先会向USB 3.0接口转变，“SuperSpeed”规范的接口将在新PC上成为标配。同时，设备厂商也就不得以的被动的向USB 3.0转化。

　　最后，USB 2.0将会和USB 1.1一样逐步的被淘汰。不过，在现在甚至是可以预见的将来，USB 2.0相关设备依旧触手可及。
Δ 什么操作系统能支持USB 3.0？

　　在2008年11月举行的,“SuperSpeed”开发者大会上，微软宣布Windows 7能够提供对USB 3.0的支持，但不是目前的版本，而是稍后放出的Service Pack补丁或者一些特定的升级中。不仅仅是Windows 7，甚至Vista也有可能支持“SuperSpeed”，当然只要微软愿意。至少目前来看，微软的很多合作伙伴还是希望Vista能够支持USB 3.0的。

　　至于Windows XP目前还不得而知，XP毕竟已经是7年前的产物了，因此，支持与否恐怕就不那么重要了。

Windows 7支持

　　开源系统方面， Linux明确的表示支持USB 3.0，前提是扩展主控制器界面（xHCI)规范正式发布。目前非公开版本号为0.95，还是一个待定的草案。

　　苹果方面，按照“惯例”依旧在MacOS X是否支持“SuperSpeed USB”问题上保持缄默。不过，一旦USB 3.0兑现了如同USB 2.0一样的“即插即用”，市场上大量的“SuperSpeed”设备就会如同雨后春笋一般，到时，苹果怎又会不附庸这个潮流和趋势呢？

　　至于对Firewire信号是否存在干扰问题，现在还不得而知，但是不管怎样，苹果需要去支持“SuperSpeed”，如果所有人都看好这个接口标准的话。

　　起初，在USB 3.0的支持方面，不管是操作系统还是设备，肯定不会一步到位。初期会简单的在小型设备上试用，然后存在这样那样的问题，并且还不会全面发挥USB 3.0的优势。不过，随着时间的推移，这些都会逐步的完善起来。

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Δ USB 3.0能够带动什么样的应用？

　　简单说，所有的高速USB 2.0设备拿到USB 3.0上来只能会有更好的表现，至少不会更加的糟糕。

　　这些设备包括：

　　·外置硬盘 - 在传输速度上至少有两倍的提升，更不用担心供电不足的问题了。

　　·高分辨率的网络摄像头、视频监视器

　　·视频显示器，例如采用DisplayLink USB视频技术的产品

　　·USB接口的数码相机、数码摄像机

　　·蓝光光驱等

USB 3.0将推动蓝光普及化

　　另外，我们最常用的读卡器设备，尤其是当设备中同时使用多种类型的闪存卡，或者是读卡器连接到USB Hub上，而USB Hub上又有多个读卡器的时候，那种传输速度简直是难以忍受的折磨。USB 3.0则提供了更多的空间，来解决这样的问题，提供5-10倍的带宽不是问题。

　　还有一点是可以预见的，理论上每秒4.8Gb的传输速度，足以让USB侵入到以前从不敢涉猎的范围，例如磁盘阵列系统。
Δ USB 3.0的竞争对手又如何呢？

· Firewire

　　提到竞争对手，就还得说说“Firewire”（我们熟知的IEEE 1394，当然这种说法不正确）。不管是Firewire 400还是800，都最后都没有普及过USB 2.0。苹果是发起IEEE 1394“Firewire”标准的厂商，有趣的是，苹果再不断的将Firewire从最初的iPod到后来的主流MacBook上一点一点的拿掉。

　　2007底，1394同业公会宣布了Firewire 3200，称为S3200。是在现有的Firewire 800标准基础上建立的，和Firewire 800采用了相同的接口和线缆。但是，S3200本身自乱了阵脚，升级设备造成了混乱，以至于到今天也没有能够得到更多的推进，即便是饱有优势的视频影像市场。

　　Firewire的优势在于高效率，因为采用了点对点，全双工模式传输数据。数据吞吐量完全要高于USB 2.0，并且实际传输速度非常接近其每秒800Mb的理论值。在数据持续传输测试中，Firewire 800能够提供平均90MB/s的速度，而USB 2.0只有40MB/s。

　　而至于S3200究竟会产生什么样的影响还需要观察。

· eSATA

　　eSATA在2004年面市，作为一种消费型接口和USB 2.0以及Firewire方案以及来竞争外置存储市场。算是比较成功的解决了瓶颈问题，并且发挥了硬盘本身的性能优势。eSATA支持每秒3.2Gb的传输速率，这远超达到了硬盘的传输极限。比USB 2.0要快，也比Firewire 800有优势。

eSATA接口（右）

　　eSATA从本身看不具备缺点，然而2米的线缆长度制约了其更深远的发展，并且初期其本身是不能通过总线直接向eSATA设备供电的。最近几年，eSATA开始侵蚀USB以及Firewire的市场份额，特别是在数据存储领域。坦诚的讲，其应用范围还有一定限制，并且在便携市场里并不方便。

· ExpressCard 2.0

　　ExpressCard 2.0基本上和USB 3.0规格同期发布，主要是承诺提升ExpressCard现有标准的传输速度。和PCI Express以及USB 3.0规格紧密，ExpressCard 2.0提供了多方面的应用模式，用来解决目前大吞吐量的数据传输瓶颈。和ExpressCard保持向下兼容，将会和USB 3.0并存。

ExpressCard 2.0扩展卡

Δ 综述：

　　瓶颈和竞争，催生了USB 3.0的诞生，也正好迎合了用户的口味。更加吸引我的，无外乎10倍于USB 2.0的传输速度和向下兼容性。担心系统支持我看没有必要，好的东西自然会有人来支持，毕竟是互利的好事。

　　在USB 3.0下，依托8条线路，显然现有设备将会有一次传输速度上的再飞跃，这是更加值得期待的。2009年下半年，保守估计年底的时候，正式的USB 3.0线缆和设备恐怕就会出现。当然也不要期盼在2010年出现龙卷风一样的横扫状况，还是得满满来。想取代USB 2.0不是那么容易，因为谁又会把自己数千元的数码设备，甚至万元的笔记本电脑直接丢进垃圾箱呢。

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