USB2.0 USB即“Universal Serial Bus”,译成中文就是“万用串行总线”。这是近几年逐步在PC领域广为应用的较新型接口技术。理论上讲,USB技术由三部分组成:具备USB接口的PC系统、能够支持USB的系统软件和使用USB接口的设备。话说97年微软公司推出WIN95/97之后,USB就开始进入实战阶段,但由于这个版本对USB的支持属于外挂式模块,因此直到Windows98推出后,USB接口的支持模块才真正日趋成熟。因此,从某种意义上讲,Win98成了USB技术发展和应用的“催生婆”。由于安装简单,使用方便,据Dalaquesl公司统计结果显示,仅99年全球已有1亿万台USB设备售出,而这个数字到2000年又增加到了2亿5000万台,而到2001年这个数字即使最保守估计也会至少再翻上一番。
“统一串行总线”(USB 2.0)是一种计算机外设连接规范,由PC业的一系列龙头老大联合制订,包括康柏、惠普、英特尔、Lucent、微软、NEC和Philips。现在普遍采用的是USB 1.1规范,速度(12Mbps)比标准串口约快100倍,支持多个设备的同时连接,而且具有真正的“即插即用”特性。由于具有这些好处,USB受到了外设厂家的普遍青睐。
今年10月,USB 2.0的目标速度终于敲定——480Mbps或者说每秒60MB,是目前USB 1.1的40倍!但目前公布的仅是一个草案,提供给各家开发商参考。有了这个草案,厂家便可为各自的产品制订研究及开发计划。等到USB 2.0正式规范于2000年首季问世时,便可及时推出相应的产品。 那么,速度为480Mbps有什么依据呢?其实早在今年8月份,Promoter Group便在英特尔开发者论坛上公布了一个速度范围:360~480Mbps之间。又经几个月的深思熟虑,才将速度敲定在480Mbps上。显然,这并非一个凭空想象出来的数字。通过对半导体技术的广泛研究与测试,工程师们发现在这个速度上,不仅生产工艺没有问题,而且也能维持与USB 1.1的完全兼容。
优点 现在的PC大多配备了USB功能(主板通常提供两个USB口,一些高档显示器甚至提供了USB转接器,使USB口的总数增加至4个或5个),而且市场上采用USB接口的外设越来越多(如扫描仪、Web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的问世,输入/输出的带宽得到了显著扩展,从而会进一步刺激USB外设的发展。 带宽(也就是数据的吞吐速度)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、下一代的打印机和扫描仪以及更快的外置存储设备。此外,USB 2.0也使现有技术能发挥出更高的效率。例如:使用USB 2.0数码相机,几秒钟即可完成一“卷”数字胶片的下载,而早先的USB版本需要几分钟的时间;一分钟之内,1GB的数据即可通过USB 2.0从PC硬盘备份到便携存储设备上,而USB 1.1则需半小时;扫描仪数秒内即可通过USB 2.0完成一张高分辨率的数字图像的扫描,而USB 1.1则需要几分钟。
应用 到目前为止,USB已经在PC机的多种外设上得到应用,包括扫描仪、数码相机、数码摄像机、音频系统、显示器、输入设备等等。扫描仪和数码相机、数码摄像机是从USB中最早获益的产品。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。USB在音频系统应用的代表产品是微软公司推出的Microsoft DigitalSound System80(微软数字声音系统80)。使用这个系统,可以把数字音频信号传送到音箱,不再需要声卡进行数模转换,音质也较以前有一定的提高。USB技术在输入设备上的应用很成功,USB键盘、鼠标器以及游戏杆都表现得极为稳定,很少出现问题。 早在1997年,市场上就已经出现了具备USB接口的显示器,为PC机提供附加的USB口。这主要是因为大多数的PC机外设都是桌面设备,同显示器连接要比同主机连接更方便、简单。目前市场上出现的USB设备还有USB Modem、Iomega的USB ZIP驱动器以及eTek的USB PC网卡等等。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。也将促进更高主频的处理器可以迅速应用在移动计算机中,使笔记本电脑与桌面PC的差距进一步缩小。
IEEE 1394 IEEE1394接口标准化作业始于1986年,是由IEEE1394专业委员会主持制订的。从1988 年开始,Apple公司Michael Teener着手研究IEEE1394的基本技术;1992年Apple公司的提案被采纳为IEEE1394标准规范;1994年9月正式成立了IEEE1394 Trade Association,主持推进以IEEE1394为标准的家庭网络规格普及工作,并推出了用于保证高质量和兼容性的规范。例如:欧洲数字化视频广播DVB(DIGITAL VIDEO BROADCASTING)联盟决定把IEEE1394作为遥控器及其相关机器的标准总线;由50多家企业构成的数字化视频摄像机联盟,把 IEEE1394作为数字化视频和音频的标准接口规格;具有决定性意义的是美国硬盘驱动器厂家 Seagate等公司把IEEE1394作为硬盘接口。
高速的数据传送—— 应用于IEEE 1394标准的LSI电路一律支持400Mbps数据传输速度,而且为了适应新的需求,人们仍在研究更高速的传送如开发800Mbps和Gbps的LSI电路。 高度的实时性—— IEEE 1394标准接口具有高速性和实时性,可以支持异步传送和等时传送两种模式,而等时传送模式专用于实时地传送视频和音频数据。 高自由度连接/拓扑结构—— IEEE1394标准接口允许接点菊花链(Node DaisyChain)和接点分枝,实现混合连接。同时, 通过协议时序优化(Protocol Timing Optimization)还可实现更高效率的网络结构。尽管 IEEE1394标准接口规范允许DaisyChain,但若一味以一线串珠方式的(Staight Line)连接, 最多只能连接16台设备;只有采取混合连接才能实现额定的63台设备连接。而且,当用户在连接过程中结点超过规定的4.5m时, 就不能再使用廉价的6芯电缆布线了,必须改用新产品 POF(Polymer Opti-cal Fiber)。
支持带电插拔/即插即用—— IEEE1394标准接口的通信协议已明确规定,当网络上附加结构和撤销结点时,能够自动地实现网络重构和自动分配ID。因此,从另一个角度也支持HotPlugIn和Plug&Play功能, 对普通用户十分方便。
值得特别指出的是,由于IEEE1394标准接口结构的所有资源都是以统一存储编址形式用存储变换(Memory-Maps)方式(IEEE 1212规范)识别,实现资源配置和管理。因此,从这种意义上观察,IEEE 1394作为一种总线体系结构,当它向系统各设备发送数据时,它就是存取由IEEE 1212映射存储空间的总线体系结构;换句话讲如果从高层次观察,IEEE 1394也和PCI总线等同样是总线。这也就是有些硬件参考资料或教科书中把IEEE 1394接口也称为IEEE 1394总线的原因。至本文截稿之时,再次修订的IEEE1394.b标准已经可以明确支持更高的数据传输率,理论数据可以达到1.6Gbps。而在未来的2002年,IEEE1394数据传输速度将达到令人咋舌的3.2Gbps,适用于高吞吐数据量数据的传输(要知道1394.b在50公尺内的塑料光纤里可维持100~400Mbps。如果在100公尺内的石英光纤里,传输速率可高达800M~3.2Gbps),而且采用了DS-LINK编码技术,把数据时钟信号的变化转变为选通信号变化,而后者的变化次数总是比前者少,所以尽管提高了频率也不容易引起交调失真。IEEE1394.b标准将同样支持外设的热拔插,自动为外设提供电源,提供实时应用的宽阔的带宽。适用于主机与存储设备和消费电子产品间的大数据量的数据传输,像便携式摄像机、数字卫星接收装置、数字电视、数字顶置盒、DVD播放机等。不久前,长期为苹果电脑开发外围附件的Orange Micro公司就展示了全球第一台采用IEEE1394.b标准技术的网络摄像头。这种采用蓝白两种颜色,名为“iBOT-B”的网络摄像头,可在800x600分辨率的条件下,使图像显示帧频保持在每秒45 帧左右,远远高于采用其他采用USB技术和传统IEEE1394技术的每秒6帧/30帧的速度。其图像质量接已经近于数字视频摄像机。
作为与USB2.0接口外形类似的IEEE1394新一代多媒体PC机外设接口,较之USB2.0有着适用领域的区别。USB2.0目前观之更适合用于连接那些对传输速度要求不高的PC设备,而 IEEE1394接口的特点似乎更适合于连接高速外设和信息家电设备 (尤其适合连接高档视频设备)。从性能方面分析, USB2.0下一步的应用程度很大方面会局限于PC机领域,而IEEE1394 的应用领域将扩展到通信和信息家电,“火线”用一根缆线就可以大量传输动画、声音和数据信息,势必给我们这些普通家庭消费者将带来极大的方便,对于移动办公用户来说,火线产品带来的便携性能更是物超所值。特别是下一步随着高速数据通信网络的开通,IEEE1394连接的家庭网络势必会同ADSL(Asymetric Digital Subscriber Line)、LMDS(Local Multipoint Distributed System) 、有线电视网和数字化电视广播网等沟通,使每个用户家庭享受到高速数据通信的服务,前途无可限量。
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