USB技術發展綜述

張燕

摘 要： 本文簡要回顧了USB的發展歷程，并由此對計算機接口技術的發展進行了梳理和展望。

關鍵詞： USB2.0 USB3.0 接口 FireWire Wi-Fi

能將五花八門接口實現統一，USB技術無疑具有里程碑意義。2015年歲末，當它歷經18年風雨歷程之際，USB Type-C有望成為形形色色硬件線纜的終結者。

一、USB溯源

在十多年前Pentium及Pentium II問世的日子里，接口類型形形色色：鼠標是串行接口和PS/2；鍵盤有PS/2，Apple Desktop Bus及DIN connector；打印機和掃描儀是舊式的并行接口及SCSI，計算機連接游戲桿需要有專用的game port。多種接口并存的問題是，各端口需要有各自的擴展卡，由此造成系統配置的繁復。在上世紀九十年代末，終于在機器背面出現了一束USB接口，即速度為12Mbps（對于鍵盤鼠標則為1.5Mbps）的USB 1.1。

到了2000年前期，USB 2.0漸成燎原之勢，USB閃存導致軟驅被淘汰（同時波及覬覦軟盤的Zip drive），小巧快捷穩定不斷擴容的USB盤忽如一夜春風來，也直接導致慢慢吞吞的CDs與DVDs成為過氣之物；野心勃勃的USB 2.0還不斷征服各類新的外設，如Wi-Fi路由器與Ethernet ports，并提速至480Mbps，占據了桌面機和筆記本的外接端口：在桌面機背板通常有4甚至6個USB，同時為便于用戶駁接，在前端有1-2個甚至更多個接口。

在USB 2.0實現了接口統一的夢想之后，USB 3.0百尺竿頭般提速到5Gbps，它省時地執行著系統備份及視頻文件的傳遞，解決了困擾802.11ac與gigabit Ethernet良久的瓶頸。在系統上運行USB 3.0硬盤與閃存已經成為一件非常自然的事情。此后筆記本上往往只有USB端口，尤其當Wi-Fi普及后不再需要有Ethernet端口。當然，這一切的幕后操手離不開所有芯片大佬廠商，從Intel，Qualcomm到AMD（Intel現在的芯片組可支持的14 USB ports總數已經達到14個）。

二、USB發展歷程

盡管USB春風得意，但一直有一些端口技術試圖侵占USB一角疆域，并且它們具有一些USB所不能之處，而且在小規模戰役或特定類型設備上取得勝役。其中的端口技術如FireWire（即IEEE 1394），它由蘋果公司倡導，在90年代末到2010年曾流行一時，當時FireWire較之USB確實有一些優勢：FireWire設備具有菊鏈式特征，意味著一個端口可以連接多臺設備；FireWire運行對系統CPU資源占用較少；FireWire可以“全雙工”傳輸數據（具有雙向性），而當時無論USB 1.1還是2.0，在某一時刻只能夠在一個方向上傳輸（即“半雙工”）。FireWire在速度上亦有優勢，FireWire 400運速可達400Mbps，而USB 1.1為12Mbps；盡管USB 2.0提速到480Mbps，而同一起跑線的競爭者FireWire 800則為800Mbps。

但FireWire存在的最大問題是，其執行成本過高，具體表現在無論是計算機還是外設，都要有歸其特有的芯片組，從FireWire 400跳轉到FireWire 800也需要有不同的線纜。反觀USB 1.0，1.1，2.0，及至3.0的轉型，這些方面都不會造成不便。由此，FireWire漸漸成為一種高端外設和視頻設備的奢侈品，而USB則始終踐行著經濟路線，不斷獲得用戶的認可。

后來，在蘋果機上出現的Thunderbolt（“雷電”）端口替代了FireWire，它依然比USB運行快。但Thunderbolt開發來自Intel，起初命名為Light Peak，其速度高達10Gbps，相當于兩倍的USB 3.0。第二代Thunderbolt提速至20Gbps，原因在于改進了數據傳輸方式：第一代Thunderbolt發送數據時是在一塊PCI Express板上以10Gbps運行，接收數據時用另一塊PCI Express面板；Thunderbolt 2則將兩塊面板組合起來，所以單方向傳輸數據就會有明顯改善。無論如何，它們最終沒有進入Macs或豪華PC之外的領域。

但是，Thunderbolt 3開始加入USB 3.1陣營，其改變在于新的40Gbps技術會用到USB Type-C port，雖然新的Thunderbolt端口依然需要有獨立的控制器，但其完全兼容USB Type-C，并完全支持10Gbps USB 3.1。迄今，Thunderbolt 3爭取到了主流PC廠商的支持，但如果說它真正進入用戶市場尚為時過早。

三、無線技術能否替代USB

目前，無線技術的發展勢頭頗有當年USB之勢，云存儲、藍牙、NFC、Wi-Fi導航及AirDrop正在減少USB的使用需求。與此同時，Wi-Fi打印機，甚至Wi-Fi攝像機和內存卡已經出現。

但它們普遍存在的問題是速度不行，如需要從你的智能手機傳輸大量圖片或者1080p視頻時，你會發現無線方式讓你無法忍耐，而USB 2.0就會快很多，性能也較為穩定。況且，無線技術的連接標準尚難統一。在可見的未來，無論無線技術發展形勢如何迅猛，USB絕不會淪為可有可無的雞肋，正如Wi-Fi不會替代有線網絡，無線技術也不會消滅USB，其便捷、速度、適宜性正是用戶最為在乎的品質。