随着电脑应用的拓展,PC机的外设越来越多,机箱后的插口也形形色色:并行口、串行口、键盘口、鼠标口、游戏手柄接口、音频输入输出口、视频输出口......。PC机有限的I/O插槽无法满足日益增加的外设需要。因此,简化外设扩充方法,
使之方便易行便成为各个PC机厂家面临的重大研究课题。
在这个背景下,Microsoft公司于1994年提出了Plug&Play方案,这种技术解决了用户选择资源的困难,由系统自动设置,但新外设的安装仍然相当麻烦,而且外设扩充数量的问题也没有解决。因此,
在1996年召开的 面向PC机硬件技术工作者会议上,Compaq、Intel和Microsoft三家厂商提出了设备插架(DeviceBay)概念。USB就是设备插架的一种规范。至今,各种USB的外设已经有上千种。那么,USB为什么如此受青睐呢?这要从它的历史和它自身的很多优点谈起。
USB,全称是Universal
Serial
Bus(通用串行总线),它是在1994年底IBM、Microsoft等多家公司联合制订的,但是直到1999年,USB才真正被广泛应用。自从1994年11月11日发表了USB
V0.7以后,USB接口经历了六年的发展,现在USB已经发展到了2.0版本。
USB的作用
电脑上的每个设备都有一个接口,用来与其它部件连接。但是由于主板上所能提供的外部接口比较少,一般只有一个并口和两个串口,所能连接的设备十分有限,而且拔插设备的时候需要关机(带电拔插会造成烧毁设备的严重后果),传输速度也很慢,在要求高传输率的场合根本无法满足要求。
而USB接口则很好地解决了以上所有问题,采用USB接口的设备无一例外地支持热拔插(带电拔插),使微软的“即插即用(Plug
and
Play,PnP)”得以真正实现,用户在开机状态时即可将设备连接到电脑主机上,免除了漫长的重新启动过程。USB接口所能连接的设备多达127个,而且可以同时使用。速度方面,USB
1.1提供了12Mbps的带宽,足以满足大多数诸如键盘、鼠标、MODEM、游戏手柄以及摄像头等等设备的要求。同时也可以提供500毫安的电流,一些耗电量比较小的设备就可以不必外接电源了。
USB的速度
在USB1.1规范中,有高速和低速两种传输速率,高速方式的传输速率为12Mbps,低速方式的传输速率为1.5Mbps。也许大家已经猜到了,像键盘鼠标游戏手柄这样的设备,只要低速方式就可以满足它们的要求了;而ZIP、扫描仪以及打印机等设备就需要用到高速方式。
K7T266
Pro主板上还提供微星最近推出的“PC2PC”计算机连接功能。使用者可通过主板所附的USB接口传输线,让两台计算机通过USB接口进行数据传输,甚至联机上网、玩网络联机游戏等,不须再通过网卡、路由器等设备,并且支持P&P功能。
不同接口传输速率对比表
接口类型 |
最大传输速率(理论) |
serial port |
230kbps |
usb at low speed |
11.5mbps |
usb at high speed |
12mbps |
scsi |
1-40mbps |
firewire |
400mbps |
usb 2.0 at full speed |
360-480mbps |
fast scsi |
8-80mbps |
uitra scsi-3 |
18-160mbps |
USB接口虽然不是最快的,但从它普及的速度来看,在未来一两年内,也许会逐渐替代串口并口、以及IEEE
1394,成为个人电脑上的标准配置。而且现在几乎所有主板上都内置了两个或四个USB接口,用户不需要另外购买适配器,无形中减少了一笔开支,也是USB能够流行起来的一个重要原因。
USB的传输方式
针对设备对系统资源需求的不同,在USB规范中规定了四种不同的数据传输方式:
1.等时传输方式(Isochronous) 该方式用来联接需要连续传输数据,且对数据的
正确性要求不高而对时间极为敏感的外部设备,如麦克风、嗽叭以及电话等。等时传输方式以固定的传输速率,连续不断地在主机与USB
设备之间传输数据,在传送数据发生错误时,USB并不处理这些错误,而是继续传送新的数据。
微星发表的新款KT266主板“K7T266 Pro”,首度加入了USB
2.0控制芯片,让使用者能提前享受到USB
2.0的480Mbps高速传输速度。
2.中断传输方式(Interrupt) 该方式传送的数据量很小,但这些数据需要及时处理,以达到实时效果,此方式主要用在键盘、鼠标以及操纵杆等设备上。
3.控制传输方式(Control) 该方式用来处理主机到USB设备的数据传输。包括设备控制指令、设备状态查询及确认命令。当USB设备收到这些数据和命令后,将依据先进先出的原则处理到达的数据。
VIA P4X333核心拓扑图
威盛研发的VIA Apollo
P4X333芯片组的北桥兼容最新的南桥VT8233A。VT8233A南桥将在明年第二季度推出。VT8233A除集成六声道的AC97音频核心、HSP
V.90外,还支持6个USB 2.0端口。
4.批(Bulk)传输方式 该方式用来传输要求正确无误的数据。通常打印机、扫描仪
和数字相机以这种方式与主机联接。
USB接口能为设备供电吗?
答案是肯定的,USB线缆中包含有两根电源线及两根数据线。部分设备,像读卡器、摄像头、游戏手柄等耗电比较少的设备可以通过USB口直接取电。可通过USB口取电的设备又分低电量模式和高电量模式,前者最大可提供100毫安的电流,而后者则是500毫安。倘若设备需要更大的电流,那就只好通过外置变压器来供电了。
USB
2.0
由于USB
1.1所规定的最大传输速率只有12Mbps,所以以Intel为主的一些硬件厂商和开发商又联合制订了USB 2.0规范。USB 2.0是一项与IEEE
1394竞争的、开放的高速通讯协议标准。苹果和索尼都靠IEEE 1394收取大量的许可费用。如果USB 2.0能够像USB
1.1那样被广泛采用,Intel和其他硬件厂商就能节约大笔的许可费用。这样USB 2.0就会被广大硬件厂商所采用,USB
2.0就会得到迅速的普及。
USB 2.0将传输速率提升至480Mbps,合60MB/秒,足以满足大多数外设的速率要求。USB
2.0中的“增强主机控制器接口”(EHCI)定义了一个与USB 1.1相兼容的架构,它可以用USB 2.0的驱动程序驱动USB
1.1设备,所有支持USB 1.1的设备都可以直接在USB 2.0的接口上使用而不必担心兼容性问题,而且象USB
线、插头等等附件也都可以直接使用。但是反之,USB 2.0的设备则不可能在USB 1.1上正常工作,除非厂商在设计之初就将其设计为USB
1.1和2.0通用的(实际上就是USB 1.1)。虽然这种架构对设备更为敏感,但占用的CPU时间较少,降低了软件的复杂性。
USB
2.0特别定义的微帧结构,使得USB
2.0设备在小缓存的情况下依然能够高速率地传送数据。不过,如果外设并不支持如此高速度的话,系统将还原到较早的12Mb/s(全速)或1.5Mb/s上来。
当前PC上的应用软件还是为操作USB
1.1外设而设计的,都还没来得及进行改变。未来系统软件将加入支持USB
2.0外设的能力,以便能够优化性能。这里面比过去要做得更多的是系统软件,它必须能够监测并优化配置。
USB 2.0
HUB有了更高的帧传送率,这样才能保证在支持USB
2.0的高速外设之间有更通畅的数据流。但是,为了兼容过去的老标准,数据传送率匹配的职责增加了HUB的复杂性以及在高速传送时需要的临时缓存。其实最简单的情况是与支持USB
2.0的外设通讯。这个时候HUB只是简单地转交上行和下行电缆传来的高速信号,和过去USB 1.1所做的非常相似。这将允许USB
2.0外设使用USB中大部分的带宽。但为了和USB 1.1的外设通讯,USB 2.0
HUB就必须有调整数据流速度的匹配能力。换句话说,HUB将负责管理转换从主控制器出来的高速数据流到低速的USB 1.1设备。USB 2.0
HUB的这个能力使得兼容USB
1.1设备能够和支持2.0的设备一道工作,但又不会消耗2.0版本的高带宽。
未来的日子
从现在的情况看,在USB同IEEE
1394的这场较量中,USB已经在市场中占到了先机,我们都已经看到了市场上铺天盖地的USB
2.0设备,键盘、鼠标和摄像头是最常见的,扫描仪、打印机现在也多了起来,Modern USB
Hub,游戏手柄、电视盒、软驱、CD-ROM、CDRW、硬盘,甚至声卡、音箱、手机充电器、说写电子板、网络卡都已经出现。这些设备中有使用全速模式(FS:12Mb/s)和低速模式(LS:1.5Mb/s)。例如鼠标、键盘就是低速设备运行,而打印机、扫描仪就使用全速设备模式运行。不久的将来在高、中、低速外设中,USB或许将成为极其重要的接口标准。
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