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USB 發展史回顧:誰將取代 USB?  

2015-12-01 22:08:21|  分类: U盘,路由器 |  标签: |举报 |字号 订阅

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USB 發展史回顧:誰將取代 USB?  

 雷鋒網 配圖
和所有技術一樣,USB 技術也會隨著時間的推移而不斷進化。在 18 年的市場銷售生涯中,USB 已經衍生出多種版本,每個版本的連接線和讀寫速度都不一樣,可謂非常地混亂。

幾年之後,市場上有可能出現一種規範、統一的 USB 完全取代現有複雜混亂的 USB 線。而在觀望 Type-C 的未來之際,我們不妨回顧一下 USB 的發展歷程,了解過去的技術標準及仍待克服的技術阻礙。

 


USB 的問世取代了什麼
雷鋒網 配圖

如果在過去的十幾年前,你都有使用電腦,那麼對理解 USB 也十分容易了。雖然它的技術參數和連接速度依舊複雜,但是 USB 的技術仍然是不斷發展提升的。

在 USB 誕生前的奔騰和奔騰二代時代,電腦身上所有的數據連接埠都是十分巨大的(與現在的對比真的可以用「巨大」來形容)。連接一個滑鼠?那麼就需要一個 PS/2 或串行連接埠。同樣,連接鍵盤也是如此,或者是蘋果 Desktop、DIN 連接埠。印表機和掃瞄儀一般也是使用老舊的並行連接埠,而假如你不想用 SCSI,也可以使用其來連接外部儲存器。此外,在電腦上連接遊戲手把或搖桿通常還需要一個遊戲連接埠,而在 90 年代,這種連接埠只有獨立音效卡上才有。

由此可見,電腦連接埠的問題非常明顯。它們當中一部份需要佔用空間極大的專用拓展卡,而且出現故障時,問題排查也很麻煩。到了 90 年代末,人們開始給電腦加入一對 USB 連接埠——通常在機身背後——這就是常見的 USB 1.1 連接埠,最高速度可達 12Mbps。最初,配件製造商並未一口氣將所有連接埠轉換成 USB,但是滑鼠、鍵盤、印表機等其他附件都已率先採用,隨後不久 USB 便被做為主要連接埠。

進入 21 世紀初期,USB 2.0 連接埠開始逐步普及,並開始取代很多原有事物。首先,USB 快閃記憶體淘汰了軟碟,也讓光碟媒介逐漸消退——當小巧的隨身碟可以勝任一切外部儲存時,為什麼要用 CD 或 DVD 來做為儲存數據的容器和操作系統的安裝來源呢?此外,USB 2.0 也讓電腦連接外圍設備變得可行——比如 Wi-Fi 網卡、光碟機、網路孔等——這些在以往都是需要內置機身安裝的。480Mbps 的傳輸速度讓一切成為可能,而到了這個時候,USB 連接埠開始完全取代桌上型和筆電(尤其是筆電)上的老式連接埠。

USB 3.0_leiphone1130

隨著 USB 2.0 的成長,USB 的時代真正到來。隨後,USB 3.0 數據傳輸的速度提高到 5Gbps,這就使得之前提到的新用途更加有效——系統備份和大型音源文件的傳輸時間大大減少,並且突破了以往 802.11ac 或 Gigabit 網卡的瓶頸。從 USB 3.0 外接硬碟和快閃隨身碟上執行整個作業系統變得相當流暢,尤其是在故障排除或恢複資料時,這個執行方式顯得更為實用。

後來,USB 幾乎成為筆電唯一連接外部設備的連接埠,特別是在 Wi-Fi 減少了對專用網路孔的需求後。無處不在連接埠也支持各種晶片處理器,從英特爾到高通到 AMD。

不過,USB 也並不是不存在什麼缺陷,只是它一直致力於獲得並保持了來自科技公司廣泛的技術支援。而在將近 20 年的發展時間裡,USB Type-A 連接埠基本上在尺寸和形狀上都沒有發生過改變。考慮到連接埠的不斷迭代,這個細節也是個不小的壯舉。

 


有什麼是倖存下來的?
FireWire_leiphone1130

自從 USB 獲得連接埠主導權後,一些不同類型的連接埠設備曾試圖挑戰 USB 的支配地位。它們確實有過小規模的成功,或者被某些類型的設備改採用,也經常有一些 USB 所不具備的功能,但至今為止,USB 仍舊保持著自身在市場的統治地位,其他或許能分得一杯羹。

其中一個是 FireWire。90 年代末期到 2010 年代初期的十多年間,FireWire 這種標準的連接埠得到了蘋果的支持。和 USB 相比,那時 FireWire 確實具有某些優勢。舉例來說,FireWire 設備可透過串連將兩個設備彼此連接,這就意味著用戶只需一個電腦連接埠就能與多部設備相連接;FireWire 的執行並不需要消耗多少主機 CPU 的性能,而且可同時執行文件的雙向傳輸(USB 1.1 和 2.0 都智慧單向傳輸),傳輸速度也比 USB 更快——FireWire 400 支援 400Mbps 的傳輸速度,與 USB 1.1 設備的 12Mbps 相比,確實快樂不少。而當 USB 2.0 的運行速度達到 480Mbps 時,FireWire 800 已經能夠實現 800Mbps。

但是,FireWire 最大的問題是推廣起來成本極高。因為它需要在電腦和外設上安裝自己的控制晶片。在早期,使用 FireWire 這一名稱還需要向蘋果繳納授權費。而且,特定的晶片導致了一堆本質上標準相同的連接埠卻擁有五花八門的名稱,包括 Sony’s i.LINK,還有絕對令人尷尬的「IEEE 1394」。從 FireWire 400 升級至 FireWire 800 還需要不一樣的連接線。

因此,FireWire 只獲得高階設備外接儲存產品和需要大量頻寬的影像裝備的青睞,而價格更低廉的 USB 仍然保持著更高的佔有率和更廣泛的支援。此外,雖然 FireWire 的傳輸速度達到 1.6Gbps、3.2Gbps 和 6.4Gbps 的標準處於不同的研發階段,但由於蘋果的大多數產品已經不再加入 FireWire 連接埠,其相關的研發和支持很大程度上也已經消失。

Thunderbolt_leiphone1130

放棄了 FireWire 之後,蘋果的 Mac 現在採用了 Thunderbolt 連接埠。Thunderbolt 本是英特爾研發和支持的一種標準,但其被使用最廣泛的是 Mac,因為它首發 Mac。最初,這種技術被稱為 Light Peak,第一代 Thunderbolt 的雙向傳輸速度最高達到 10Gbps——這是 USB 3.0 的兩倍。在後者成為大多數 PC 標配的 1 到 2 年前,Thunderbolt 就已經問世了。

第二代 Thunderbolt 控制器透過更改資料傳輸的方式,速度提升至 20Gbps。第一代的 Thunderbolt 控制器透過某個 PCI-E lane 傳輸數據,速度約為 10Gbps,然後需要在另一個 PCI-E lane 接收數據;Thunderbolt 2 將兩個 PCI-E lane 結合起來,速度自然得到提升。不過,如今沒有哪一款能在 Mac 或其他高階 PC 外得到廣泛應用。而 Thunderbolt 3 對連接埠進行升級,速度可達最高 40Gbps。由於 Thunderbolt 3 能與 USB Type-C 和 USB 3.1 gen 2 相相容,其使用範圍相對較為廣泛了些,包括戴爾的 XPS 產品線和惠普的 Elite x2 平板。而在未來,光纖版的 Thunderbolt 承諾帶來最高 100Gbps 的速度,但這可能還要好幾年才能實現。

也就是說,Thunderbolt 擁有一些與 FireWire 相類似的缺點——原始設備製造商仍然在 PC 外需要一套獨立的控制器,以及額外的處理器支援。理論上說,戴爾可以將控制器直接集成到每一個晶片組,然後利用自身在 PC 市場的優勢來鞏固 Thunderbolt 的地位,但這又會帶來其他限制——說到底還是利潤問題。

現在,這些限制 Thunderbolt 的因素還只是一小部份。儘管當 4K 顯示螢幕逐漸興起,傳輸數據的壓力越來越大時,Thunderbolt 的功能仍然具有優勢,但對於那些一直使用 USB 的人來說,目前 USB 的表現也基本上可以滿足他們的需求了。

 


USB 的未來有哪些挑戰?
Apple_leiphone1130

假設 USB 與 Thunderbolt 之間的競爭態勢沒有太大的改變,USB 未來所面臨的最大挑戰莫過於——那些具備相同能力、但可以無線執行的技術。

在許多方面,我們已經開始可以藉助無線技術來滿足某些 USB 才能完成的需求了。雲端同步服務可以將郵件、聯絡人、行程表、文件和多媒體等資料在所有設備之間同步更新。藍牙、NFC、Wi-Fi Direct 和 AirDrop 都能成為取代 USB 進行文件傳輸技術途徑。Miracast 和 AirPlay 也能讓設備與電視進行無線連接。支持 Wi-Fi 的印表機甚至是 Wi-Fi 相機和儲存卡在今天也是平常不過的事物了。

不過,以上這些技術最大的限制通常都是速度問題。如果需要傳輸大量照片或手機拍攝的 1080p 影片,那麼這個傳輸所需要的時間你可能就不太想等下去了。相比較而言,傳輸大文件時連 USB 2.0 都比無線傳輸要更快更穩定。開發者和創客也都比較想使用 USB 來將行動設備和電腦連接——透過 Wi-Fi 或藍牙安裝 Android ROM 目前是不可能實現的。

即使你從來不把設備連接電腦,你大部份的設備也依然需要使用有線的方式進行充電。無線充電技術雖然已經出現,而且還不只一種,但這種充電方式也依然存在許多缺陷,比如充電速度慢、標準不統一等等。為了使用無線充電,設備製造商需要在設備中加入新的硬體支援。

所以,即便無線技術興起,USB 短期內也不會被淘汰。就像 Wi-Fi 時代的到來並沒有消滅乙太網路一樣,無線技術也不會取代 USB。即使我們仍需要面對各種速度、連接線不統一的標準現狀,USB 具有的快速、便捷和強大相容性都會為這種標準長時間地存在於我們的電腦上提供保障。

不過,面對這樣的現狀,USB 應用者論壇對 USB 產品的版本升級也有了新的認識,該組織計劃推出一款採用新連接線 Type-C 的 USB,來取代前代的因手機、平板、電腦及其他周邊設備型號不同而產生多樣版本的 USB Type-A 和 Type-B。據悉,Type-C 支持更快速的 10Gbps USB 3.1 gen 2 spec。

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