USB3.0知识大全

1万 · 2011-4-13 21:57

本帖最后由 Go_PSoC 于 2011-4-13 22:07 编辑

USB 3.0是最新的USB规范，该规范由英特尔等大公司发起。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。 USB2.0的最高传输速率为480Mbps，即60MB/s。不过，大家要注意这是理论传输值，如果几台设备共用一个USB通道，主控制芯片会对每台设备可支配的带宽进行分配、控制。如在USB1.1中，所有设备只能共享1.5MB/s的带宽。如果单一的设备占用USB接口所有带宽的话，就会给其他设备的使用带来困难

1万 · 2011-4-13 21:59

USB 3.0标准的正式发布
由Intel、微软、惠普等业界巨头组成的USB 3.0 Promoter Group 2008-11-18 宣布，该组织负责制定的
USB 3.0标准接口与线缆样品

新一代USB 3.0标准已经正式完成并公开发布。新规范提供了十倍于USB 2.0的传输速度和更高的节能效率，可广泛用于PC外围设备和消费电子产品。

　　制定完成的USB 3.0标准已经移交给该规范的管理组织USB Implementers Forum(简称USB-IF)。该组织将与硬件厂商合作，共同开发支持USB 3.0标准的新硬件，不过实际产品上市还要等一段时间。

　　第一版USB 1.0是在1996年出现的，速度只有1.5Mbps；两年后升级为USB 1.1，速度也大大提升到12Mbps，至今在部分旧设备上还能看到这种标准的接口；2000年4月，目前广泛使用的USB 2.0推出，速度达到了480Mbps，是USB 1.1的四十倍；如今八个半年头过去了，USB 2.0的速度早已经无法满足应用需要，USB 3.0也就应运而生，最大传输带宽高达5.0Gbps，也就是625MB/s，同时在使用A型的接口时向下兼容。

　　IEEE组织最近也批准了新规范IEEE1394-2008，不过新版FireWire的传输速度只有3.2Gbps，相当于USB 3.0的60％多一点。难怪苹果等业界厂商普遍对该技术失去了兴趣。

　　USB 2.0基于半双工二线制总线，只能提供单向数据流传输，而USB 3.0采用了对偶单纯形四线制差分信号线，故而支持双向并发数据流传输，这也是新规范速度猛增的关键原因。

　　除此之外，USB 3.0还引入了新的电源管理机制，支持待机、休眠和暂停等状态。

1万 · 2011-4-13 21:59

USB 3.0 规范
传输速率

　　这款新的超高速接口的实际传输速率大约是3.2Gbps（即400MB/S)。理论上的最高速率是5.0Gbps（即625MB/S）。

　　数据传输

　　USB3.0 引入全双工数据传输。5根线路中2根用来发送数据，另2根用来接收数据，还有1根是地线。也就是说，USB 3.0可以同步全速地进行读写操作。以前的USB版本并不支持全双工数据传输。

　　电源

　　电源的负载已增加到150毫安（USB 2.0是100毫安左右），配置设备可以提高到900毫安。这比USB 2.0高了80%，充电速度更快。另外，USB 3.0的最小工作电压从4.4伏特降到4伏特，更加省电。

　　电源管理

　　USB 3.0 并没有采用设备轮询，而是采用中断驱动协议。因此，在有中断请求数据传输之前，待机设备并不耗电。简而言之，USB 3.0支持待机、休眠和暂停等状态。

　　物理外观

　　上述的规范也会体现在USB 3.0的物理外观上。但USB 3.0的线缆会更“厚”，这是因为USB 3.0的数据线比2.0的多了4根内部线。不过，这个插口是USB 3.0的缺陷。它包含了额外的连接设备。

　　已支持的操作系统

　　Windows Vista、Windows 7（据传要等到Windows 7 SP1)和Linux已支持USB 3.0. Mac还在观望，应该也会支持的。鉴于Windows XP的“年纪”，它能支持USB 3.0的希望几乎渺茫。

1万 · 2011-4-13 22:00

USB 3.0的影响
从USB 1.1的12Mbps升级到USB 2.0的480Mbps，提升幅度达到了40倍，而从USB 2.0标准升级到USB 3.0标准仅为10倍，但这10倍速度的提升却有着很大的应用意义，既然USB 3.0的数据传输率达到了4.8Gbps，要远远高于其他传输标准，比如IEEE 1394的数据传输通常为400Mbps～3.2Gbps之间，而号称“USB移动硬盘终结者”的新一代eSATA标准也仅有3Gbps的数据传输率。

　　
USB 3.0

实际上并非如此，因为IEEE 1394、eSATA有着自己的应用定位，IEEE 1394标准，它的最大数据传输速率为3.2Gbps，在速度上落后于USB 3.0，但提供了点对点传输功能，这样不用依赖PC即可实现设备之间的数据传输，同时支持同步和异步传输模式，可以连接63个设备，可以同时传输数字视频及数字音频信号，并且在采集和回录过程中没有信号损失，使得IEEE 1394接口更加适合多媒体设备（如DV机、采集卡），这些都是USB 3.0标准无可比拟的。总体来看IEEE 1394接口的应用更专业、更自由，不过正是由于这些专业性以及厂商的推广力度不够，IEEE 1394设备的普及度不高，通常是一个设备同时拥有IEEE 1394接口和USB接口。

　　对于eSATA标准，它实际上是SATA接口的扩展，也称为外置式SATA接口，支持即插即用，但在功能上有很大的局限性，首先不支持供电功能，而且必须配合主板上的eSATA接口使用，这意味着无法摆脱PC的使用限制，一般只适合移动硬盘、便捷DVD光驱及电视盒等设备使用，对于时下流行的消费数码电子设备，就显得无用武之地了，因而在USB 3.0标准推出之后，eSATA是面临竞争压力最大的传输标准。但仍然要注意，由于eSATA源自主板上的SATA芯片，所以具备了引导启动功能，也就是说，电脑连接eSATA硬盘或eSATA光驱可以启动系统，而这是USB硬盘、USB光驱实现起来比较麻烦的，这对于系统维护、服务器在DOS数据下进行数据交换及其重要，不过对于普通大众来说，eSATA的地位和发展或许就此终结。

1万 · 2011-4-13 22:00

USB3.0速度
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、高达千万像素数码相机、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。

　　每秒480Mb的传输速度可能都已经不算快了，更何况没有哪个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5.0Gb的理论值，若只能达到理论值的5成，那也是接近于USB 2.0的10倍了。USB3.0的物理层采用8b/10b编码方式，这样算下来的理论速度也就4Gb/s，实际速度还要扣除协议开销，在4Gb/s基础上要再少点。

　　新的“Superspeed USB”将比现有的USB2.0速度快10倍，USB3.0规范已经进入最后的完成阶段。USB推广小组主席Jeff Ravencraft称，Superspeed USB的最高传输速度将是USB 2.0的10倍，最低传输速度达到300MB/s.他将给闪存产品带来更高的速度，使用固态硬盘，如果接口从USB2.0升级到3.0，那么就是螺旋桨飞机到喷气式飞机的飞跃。Superspeed USB的线缆和端口将采用向下兼容模式，intel已经弃用之前光纤互连的方式作为传输方式，据了解，此举是节约成本，而目前USB3.0的速度也达到了“令人满意的效果”，而无需在这方面深入开发。USB3.0的接口分为两部分，一部分采用和USB2.0一致的针脚；另外增加了一系列电气接口供USB3.0信号传输使用。

1万 · 2011-4-13 22:01

USB 3.0工作原理
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。
USB 3.0接口尺寸标准

可以拿起身边的一根USB线，看看接口部分。在原有4线结构（电源，地线，2条数据）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。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。

1万 · 2011-4-13 22:02

USB 3.0先进之处
“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。

　　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。

1万 · 2011-4-13 22:03

支持USB 3.0的操作系统
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，但不是最初发布版本，而是稍后放出的Service Pack1补丁中。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。

　　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。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。

　　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。

1万 · 2011-4-13 22:03

USB 3.0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
　　另外，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

1万 · 2011-4-13 22:04

USB3.0技术解析　　随着Vista操作系统、高清视频和DX10的逐步普及，大容量、高速的数据传输越来越多，对带宽的需求也越来越高，原来的USB1.1和USB2.0已无法满足未来的需要。2007年底开始，英特尔公司和惠普（HP）、NEC、NXP半导体及德州仪器（Texas Instruments）等公司共同开发USB3.0技术，USB3.0技术主要应用于个人计算机、消费及移动类产品的快速同步即时传输。
　　USB 3.0具有后向兼容标准，兼容USB1.1和USB2.0标准，具传统USB技术的易用性和即插即用功能。USB3.0技术的目标是推出比USB2.0快10倍以上的产品，采用与有线USB相同的架构。除对USB 3.0规格进行优化以实现更低的能耗和更高的协议效率之外，USB 3.0的端口和线缆能够实现向后兼容，以及支持未来的光纤传输。
　　USB3.0将采用一种新的物理层，其中，用两个信道把数据传输(transmission)和确认(acknowledgement)过程分离，因而达到较高的速度。为了取代目前USB所采用的轮流检测(polling)和广播(broadcast)机制，新的规格将采用封包路由 (packet-routing)技术，并且仅容许终端设备有数据要发送时才进行传输。新的链接标准还将让每一个组件支持多种数据流，并且每一个数据流都能够维持独立的优先级(separate priority levels)，该功能可在视讯传输过程中用来终止造成抖动的干扰。数据流的传输机制也使固有的指令队列(native command queuing)成为可能，因而能使硬盘的数据传输优化。
　　为了向下兼容2.0版，USB 3.0采用了9针脚设计，其中四个针脚和USB 2.0的形状、定义均完全相同，而另外5根是专门为USB 3.0准备的。
　　标准USB 3.0公口的针脚定义，白色部门是USB 2.0连接专用针脚，而红色部分为USB 3.0专用。
　　标准USB 3.0母口的针脚定义，紫色针脚为USB 2.0专用，红色为USB 3.0连接专用。
　　USB 3.0线缆如果不算编织（Braid）用线，一共是8根，值得注意的是，在线缆中，USB 2.0和3.0的电源线（Power）是共用的。
　　Mini USB 3.0接口分为A、B两种公口（Plug），而母口（Receptacle）将有AB和B两种，从形状上来看，AB母口可兼容A和B两种公口，3.0版公口的针脚是9针。