在通用路上越走越远：USB接口演化史
USB，全称为通用串行总线，是持续计算机体系与外部装备的一种串口总线规范，也是一种I/O接口的技术规范。现在的USB接口能够说曾经是非常为人们所熟知的一种I/O接口，被宽泛地应用于个人计算机和挪动电子装备之中。而作为一种通用性极强的技术规范，它的开展也并非咱们想象中辣么一路平安，迎刃而解。跟着融合非常新USB 3.1接口装备的渐渐到来，今天咱们就来细说一下USB接口那一段不服凡的演变史。
USB 1.1/1.0：简化复杂的持续方法
旧式装备中多见的LPT和COM接口已被USB取代
在USB接口降生以前，那时候的计算机大多经历串行接口和并行接口与外部装备互换数据。但疑问是，这些接口的传输速度都相对低，偶然这些接口乃至还不能够同时运转，而跟着处分器速度的快速晋升，计算机与外部装备之间的接口数据传输速度也需要慢慢进步，否则就会成为计算机开展的瓶颈。别的，外部装备的传输接口也不尽相像，如打印机需要用并口、MODEM要应用串口、鼠标键盘要接PS/2口等等。数目众多的接口品种，还要安置驱动才气平常应用，都轻易造成用户的困扰。因而乎，跟着PC硬件的开展，人们越来越需要一种适合性广、传输速度快、应用配置简单的外部接口，这就促进了USB（通用串行总线）接口的降生。1994年，一个由Intel、微软、IBM、NEC、Compaq、DEC、Nortel等公司为成员组成的USB开辟者论坛（USB-IF）正式建立。
iMac G3斗胆启用USB取代传统接口
在1994到1995年间历经多个预公布版本以后，1996年1月，USB 1.0正式版终究公布，它支持两种数据传输速度，一种为1.5Mb/s的低速速度（Low Speed），另一种则是12Mb/s的全速速度（Full Speed）。但作为一种新兴接口，其时支持USB接口装备较少，并且因为延时和供电疑问，USB 1.0接口也不支持应用延伸线，比拟传统的传输接口，USB还未具有明显的上风。USB 1.1规范在1998年8月公布，出力改进了此前USB HUB方面的疑问，表面上至多可支持127个外部装备。同年，PC经历上具有里程碑作用的苹果iMac G3公布，它非常抨击地应用了USB接口取代传统的串行和并行接口；Intel也在其主板芯片组上接续增强对USB的支持，这些都为遥远USB的遍及摊平了道路，也是今后时USB首先渐渐被人们所接管。凭借其易用性、更高的传输速度和其余技术特征，USB终究一举逾越先前其余种种接口，直至今天仍然是非常被宽泛应用的接口规范。
TREK拇指盘，首款在环境趋势上贩卖的U盘类装备
正如外部装备催生了USB接口规范，USB的遍及同时也推进了其余外部装备的快速开展。已知的初次款正式在环境趋势上贩卖的U盘，在2000年由新加坡的TREK公司推出，支持USB 1.1规范。当今咱们能够放松地一眼认出这是一个U盘，因为从表面上说它跟当前市面上许多其余的U盘并没有大的差别，但它惟有8MB大的存储空间；而当今市售的U盘中，咱们能够买到容量高达1TB的U盘（嗯没错即是人民老公同款U盘），到达了前者10万倍以上。
USB 2.0：More than PC
但是跟着种种外部装备对数据传输速度需要的进步，USB 1.1那12Mb/s的带宽也是越发捉襟见肘，在接入较多外部装备时，多个数据流同时传输轻易激励瓶颈效应，为打听决传输速度疑问，USB 2.0应运而生。USB 2.0规范在2000年正式公布，进入了40倍于本来全速速度（Full Speed）的高速速度（Hi-Speed），表面带宽到达480Mb/s，同时也向下兼容USB1.1规范的全速速度（因此需要留意的是，并非全部鼓吹支持USB 2.0的装备都能到达高速速度，也不妨速度较低的全速速度）。因为受制于BOT传输和谈和NRZI编码方法，现实USB 2.0的非常大传输速度在30~35MB/s之间。
Micro B、Mini B开拓便携装备环境趋势
但USB接口的演变并非惟有速度变更辣么简单。对于体积相对浮滑小巧的外部装备来说，PC上头多见的Type-A接口，鲜明不太适合。同年10月，USB-IF非常有预见性地公布了Mini A、Mini B接口规范，为USB接口在挪动装备上的遍及打下了巩固的底子。2007年进入的Micro USB规范，比起Mini USB加倍小巧和耐用，当前曾经被应用于大片面的挪动装备上。
非规范USB的Nokia Pop-Port、苹果Lightning接口
固然基于技术和环境趋势等缘故，曾经也有不少厂家没有应用规范的USB接口，而接纳本人设定的一套接口规范（好比Nokia Pop-Port），但现在也惟有牛气如苹果，才气连续对峙如许做下去。
USB OTG使传统的隶属装备也能成为主机端
另一个USB 2.0后带来的紧张变更，即是引入了USB OTG（On-The-Go）作为其增补规范。简单来说，规范的USB应用主从式的架构，USB主机端（PC）为“主”，而USB外部装备为“从”，惟有主机端能够调剂该链接的配置与数据传输，而外接的USB装备不能够够自行启动数据传输，只能回应主机端的指令。OTG的进入改变了这种状况，传统的外部装备也并不必然就只能是外部装备，它们也能够成为主机端。好比，手机、平板等装备在持续计算机时作为外接存储装备存在，但当它们经历OTG与U盘等装备持续时，又能作为主机端，点窜和读取U盘内的数据。固然，除了U盘，这些装备还能够是键盘、鼠标、打印机等等许多……
USB降生的初衷是为了简化计算机和外部装备的持续，但至此USB曾经从PC横跨到其余电子产物平台上，并由此衍生出了多种新的应用。
USB 3.0：速度大发作
跟着技术的开展和高清播放时代的光降，就如起先USB 1.1同样，USB 2.0 Hi-Speed 480Mb/s的传输速度渐渐也不能够知足咱们的需要，因而在2008年，USB-IF又带来了USB 3.0规范。新规范带来了高达5Gb/s（Super Speed）的表面带宽，到达原有USB 2.0 480Mb/s的十倍以上，但同时也向下兼容USB 2.0和1.1规范。
USB 3.0新增两对清晰（SDP Signal Pair）使数据能够同时双向传输
USB 2.0时代应用半双工的传输方法，即只能提供单向的数据传输；而USB 3.0接口增加了在2.0底子上增加了4条引脚（一对负责发送，一对负责汲取），实现了全双工传输，发送数据和汲取数据能够同步进行，从而大大进步了传输带宽。
8b/10b编码方法
为了实现更高的传输速度，USB 3.0没有再应用此前的NRZI编码方法，而是引入了被宽泛应用于PCIE 2.0、SATA 3.0、光纤通道上的8b/10b编码方法，因此从传输角度上看，比起USB 2.0，USB 3.0反而与PCIE 2.0、SATA 3.0更为类似。这种编码方法是在每8bit数据内插入2bit判断数据，以包管汲取端数据能精确复原。固然这种编码方法也会造成数据传输时不能够到达表面的非常大带宽，实则为5Gb/s的八成，即4Gb/s（500MB/s）。传输和谈同样会造成必然的可用带宽损失，但是在现实应用中，仍旧能够到达靠近400MB/s的极限传输速度。
USB 3.0接口的非常大输出电流到达900mA，比起USB 2.0的500mA增加了80%。USB 2.0时代，不少7200转的2.5英寸挪动硬盘，都需要应用Y型的USB线材，接入多一个分外的USB接谈锋气作为增补供电，才气平常运转；而USB 3.0足量的电力提供使单接口就能够驱动更多类似的装备，同时也能缩短挪动装备的充电时间。固然因为速度的进步，数据传输时USB 3.0要比USB 2.0加倍耗电，但与此同时传输耗时大大缩短，每1GB数据传输的耗电量要远低于USB 2.0。电源经管方面也加倍智能，在USB 3.0中，除了原有的U0（持续）及U3（停息）外，还进入了U1（待机和快速规复）和U2（待机松懈慢规复）两种电源状况，可有用低落装备在不传输或汲取数据时的耗电量。
USB 3.0扩大卡大概不能够彻底发扬性能
然而，USB 3.0同样存在着少许小疑问。固然在2008年该规范就已正式公布，但直至2012年7系主板推出以后，Intel才正式原生提供对USB 3.0支持。而在USB 3.0遍及的前期，接口要紧是经历第三方芯片接入主板南桥提供的，通道的速度非常大大概惟有2.5Gb/s，这还惟有USB 3.0的5Gb/s的一半，因此性能受到了必然的限制。
应用延伸线以免无线装备受到USB 3.0搅扰
别的，USB 3.0接口在应用时，有大概会对左近应用2.4GHz频段的无线和蓝牙装备造成搅扰，从而惹起装备灯号衰减乃至是落空相应，因此需要应用HUB延伸线或是将无线装备接入到离USB 3.0接口较远的接口处，才气办理这个疑问。
USB 3.1与Type-C：接口大一统时代光降？
USB 3.1速度翻一番
非常后咱们来谈谈非常新的USB 3.1规范。USB 3.1规范于2013年7月公布，非常大表面带宽相比3.0时翻了一番，到达10Gb/s（Super Speed+），与初次代的Thunderbolt相像。USB 3.1编码方法今后前的8b/10b换成了128b/132b，带宽消耗率从20%大幅下降到3%摆布，换算以后带宽同样跨越了1.2GB/s，这也意味着在实在应用中USB 3.1的极限传输速度希望突破每秒1GB。USB 3.1可向下兼容USB 3.0/2.0/1.1等旧规范。
进入屏障处分错失以免电磁搅扰
另外，针对USB 3.0时发现的电磁搅扰疑问，USB 3.1的Type-A接口处进入了金属屏障罩和更多的接地弹片，从而有用低落了对左近其余装备的搅扰。
小巧、正反可插的USB 3.1 Type-C接口被寄托厚望
固然像以前的晋级同样，USB 3.1同样带来了更高的传输速度，并整修了此前存在的各方面疑问，但人们讨论更多的都是随USB 3.1引入的斩新Type-C接口。与苹果的Lightning接口类似，Type-C接口作废了曾经的防呆护卫设计，因此不分正反均可平常插入应用，免除了辨识插入偏向的麻烦。而在尺寸上，8.3mm*2.5mm比规范的Type-A也小了许多，仅比当前常用的USB 2.0 Micro B稍大，因此也分外适合用在种种浮滑装备上头。但是如上图所示，USB 3.1的速度果然也分了Gen1（5Gb/s）和Gen2（10Gb/s）两个版本，因此并非全部Type-C接口就必然是非常大10Gb/s的版本，也大概惟有5Gb/s的表面带宽，苹果的New MacBook即是一个非常好的例子。
Type-C接口的非常大供电为12V/3A
而USB 3.1 Type-C的另一个大卖点即是对挪动装备充电才气的的增强。USB 3.1接口下的供电非常高容许规范大幅进步到了20V/5A（仅限于Type-A/B），能够提供达100W的供电输出才气。而Type-C的非常高规范为12V/3A，36W的充电才气曾经足够少许浮滑型条记本的应用，这也是New MacBook勇于摒弃MagSafe而接纳Type-C作为充电接口的紧张缘故。
Type-C Alt Mode已获取DisplayPort和MHL支持
从功效上看，USB 3.1 Type-C还引入了斩新的Alternate Mode（瓜代模式），这意味着Type-C接口和数据线能传送非USB数据灯号。当前Alt Mode曾经能够支持DisplayPort 1.3和MHL 3.2规范，而USB-IF同时也在寻求对其余的功效规范的支持，除了视频接口，像以太网等其余接口同样也能够被Type-C支持。
ThunderBolt是非常壮大，但USB加倍亲民
结合以上几点来看，除了带来更多的便当以外，Type-C接口宛若另有非常大的野心——凭借这一种新的接口形式实现种种接口功效的大一统。它小巧易用，具有壮大的供电才气，还具有扩大更多其余功效的后劲，这些都不得不使人遐想到，来日的种种电子装备，只需要融合同样一种接口，即可实现种种百般的功效。而Intel的Thunderbolt接口固然曾经也有过如许的愿景，功效和性能上也都要比USB 3.1更强，但无奈定位过高，遍及程度远不足USB，因此在这方面鲜明青出于蓝的USB 3.1要更受业界迎接。
结语：就像以前说到，USB降生的初衷是为了简化计算机和外部装备的持续，但至此USB的应用早已不单单限于计算机，种种百般的电子装备也早已离不开这种看起来并不复杂的接口。正如其“通用串行总线”之名，USB正在“通用”的道路上越走越远。至于以后USB还会连续衍生出怎样的应用，是否能够一统接口界的江湖，或是让咱们拭目而待吧。
