从今天开始,我将收集整理关于笔记本的各种接口资料,以便于大家查询。
今天先介绍一下最新的usb3.0。
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第01页:I LOVE USB 3.0接口
第02页:USB 3.0力战群雄
第03页:操作系统对USB3.0的支持
第04页:USB 3.0前景分析
第05页:USB 3.0时代应运而生
第06页:各代USB接口速度比较
第07页:USB3.0芯片介绍及几种实现方式
第08页:USB接口中的闪电和"+"号
USB是英文Universal Serial Bus的缩写,中文定义为“通用串行总线”。它是一种应用在计算机领域的接口技术。在2000年4月,如今仍为主流应用的USB2.0推出,速度达到了480Mb/s,是USB1.1的四十倍。USB2.0可以使用原来USB定义中同样规格的电缆,接头的规格也完全相同,在高速的前提下一样保持了USB1.1的优秀特色,并且,USB2.0的设备不会和USB 1.X设备在共同使用的时候发生任何冲突。
USB3.0技术是由英特尔、惠普、NEC、NXP半导体以及德州仪器(Texas Instruments)等公司共同开发的。由USB-IF于2008年11月发布。与USB2.0接口规范不同,USB3.0接口增加了两对SuperSpeed传输数据差分信号线,可以实现数据的双向传输,支持异步传输模式。USB 3.0的最大传输带宽高达5.0Gb/s,也就是625MB/s,同时向下兼容。
USB3.0接口规范是由Intel、微软、惠普、德州仪器、NEC、ST-NXP等业界巨头组成的USB 3.0 Promoter Group宣布的。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。截止到笔者发稿时,USB-IF已经认证了50多款支持USB 3.0的设备。
●如何区分USB 2.0/3.0线缆?
USB 3.0/2.0接口比较
其实在前面接口解析已经说的很清楚了,USB 3.0的标准A型接口可向下兼容USB 2.0/1.1,其尺寸大小是一致的,但是这两种接口还是非常好区分的:
观察颜色法,为了与USB 2.0作出区分,USB 3.0 Primoter Group推荐业者在USB 3.0接口中采用蓝色的基座,故我们可以从颜色上加以区分;
观察触片法,这种方式更加谨慎,USB 2.0仅具备4pin金属触片,而USB 3.0则为9pin触片,前面4pin与USB 2.0是一至的,后方的5pin则为USB 3.0专属。
至于USB 3.0的B型接口就更好区分了,USB 3.0标准B型接口尺寸比USB 2.0的更大,上部较为突出,容纳新增的5pin触片。
观察标识法,USB 3.0的标识如下图,“SS”代表着“SuperSpeed”,在USB 3.0接口部分都会有该标识。此外,USB 3.0线缆由于增加了路线,故亦会比USB 2.0线缆稍粗。
USB 3.0标识
●如何区分主板USB 2.0/3.0接口?
主板上的USB 2.0接口及USB 3.0接口
主板上的USB 3.0接口时比较好识别的,单从颜色上就可简单区分了,主板上的USB 3.0接口会使用蓝色基座。如果用户觉得不放心,也可查看金属触片的数量,USB 3.0插座内的触片分里外两层,外面5片里面4片,与USB 2.0的非常好区分。
USB 3.0特性解密
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。
相对于上一代的产品,USB 3.0有了很多革*命性的改进与特性。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。
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。
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。而eSATA接口技术虽然刚刚方兴未艾,但是它目前迎来了最为可怕的敌人——USB 3.0。eSATA虽然理论传输速度可以达到3Gbps,但是相比USB 3.0来说还有些力不从心。况且USB3.0可以向下兼容USB2.0,由此一个接口可以连接多个设备。
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,一般只适合外置硬盘、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。
USB PLUS前景也艰难。USB PLUS事实上就是USB和eSATA的混合体,可以提供USB 2.0出色的兼容性,同时也能提供eSATA优秀的数据吞吐量。不过USB3.0一出谁与争锋。虽然09年全球最新出货的笔记本和台式机电脑大部分都会标配USB PLUS接口,但是在未来USB 3.0才是真正的王道。
USB3.0的互联层与功耗管理
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,但不是版本,而是稍后放出的Service Pack补丁或者一些特定的升级中。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。
有消息称微软目前正在紧锣密鼓的和Intel协作,Windows7 SP1会开始正式支持USB 3.0。至于Windows XP方面,我们只能依靠合作芯片方案厂商的驱动程序了。XP毕竟已经是7年前的产物了,因此我们还是可以理解的。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 for MAC”设备就会如同雨后春笋一般。
USB 3.0线缆断面秀
USB高速的秘诀——全双工
1999年初在Intel的开发者论坛大会上,与会者介绍了USB 2.0规范,该规范的支持者除了原有的Intel、Microsoft和NEC等成员外,还有惠普、朗讯和飞利浦三个新成员。USB 2.0向下兼容USB 1.1,传输率将达到480Mbps,还支持宽带数字摄像设备及下一代扫描仪、打印机及存储设备。10年之后,小编我手里拿到这块支持USB 3.0的Buffalo HD-HXU3外置硬盘,感觉意义非同凡响。
操作系统的支持,加速了USB 3.0的普及,而硬体厂商的支持,更会让USB 3.0遍地开花。目前尚只有NEC一家提供了USB 3.0接口的支持。它支持PCIe x1总线,可以让老旧的主板轻松支持USB 3.0。不过念其PCIe x1的数据带宽仅有500MB/s因此,在接驳设备的时候些许会有小小的瓶颈。
谈到前景问题,我们还要说一个最为关键的普及率问题。USB 3.0看似在2010年来势汹汹,但是想扳倒根深蒂固的USB 2.0还为时尚早。有分析家预测,USB 3.0在2010年,仅仅是试水的元年。普通消费者要等到2011年,才会有大量的USB 3.0产品上市。目前的USB 3.0还属于高端产物,普及总要有些时日的。
OCZ的SSD固态硬盘,采用USB 3.0接口
泡泡网移动硬盘频道1月18日 USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)接口是由微软和英特尔共同提出的一个概念,相对于过去的电脑接口,它最大的特点就是支持热插拔,可以即插即用。USB在IT产品中已经成为通用的接口规范,到目前为止差不多有超过20亿个USB设备售出。不过随着数据规模的增大,高清视频、大型游戏等、TB级别的硬盘如果通过USB理论480Mbps速度,折算成我们常用的速度单位理论值是60MB/s,但受限于信号衰减等原因,实际速度一般只有35MB/s左右,这样的速度进行传输需要太多的时间,所以USB开始了自己的升级——SuperSpeed。
“SuperSpeed USB”(超高速USB)来了,相对于之前的USB2.0,USB3.0最大的优势就是高带宽和良好的兼容性了。
USB 3.0 Logo标识
现在,USB3.0接口增加了两对SuperSpeed传输数据差分信号线,可以实现数据的双向传输----全双工双向高速串行数据传输,支持异步传输模式,其理论数据传输率最高达5Gb/s,远高于USB2.0的480Mb/s,也大幅领先于eSATA接口3Gb/s的数据传输率。这样的优势也让USB3.0拥有众多支持者,包括Intel、HP、Microsoft,以及消费电子、移动设备与计算机等各领域的领导品牌厂商200余家。
USB接口的更新换代,最明显的效果就是速度的提升,首先,我们就来了解一下三代USB接口的传输速率的改进。
USB的速度对比
USB 1.0-3.0标准速度提升如下:
USB 1.0/1.1(Full Speed),1996年推出,最大传输速率为12Mbps,理论传输速度为1.5MB/s;
USB 2.0(High Speed),目前的主流标准,最大传输速率高达480Mbps,理论传输速度为60MB/s,与USB 1.1互相兼容;
USB 3.0(Super Speed),按照公布的规范显示,其最大传输速率达到5Gbps,理论传输速度达到500MB/s ,并且可向下兼容USB 1.0/1.1/2.0。 USB 1.0/1.1阶段,USB接口作为传统串口、并口的替代者,在传输速度方面分别为Low Speed的1.5Mbps和Full Speed的12Mbps,虽然这个速度在当时已经相对串口和并口提高了很多,但是对于大容量数据传输来说,甚至还不如现在的宽带下载速率。
USB 2.0相比USB 1.0/1.1来说,在速率上有了质的提高,不过由于USB 2.0的工作方式为半全工(Half Duplex)模式,因此在实际传输速率上很难达到理想的480Mbps,通常实际速率只能稳定在200Mbps左右,只有在瞬间峰值才有可能达到理想状态。
USB 3.0接口示意图
USB 3.0在速度上比USB 2.0有大幅度提高的一个重要原因就是其工作模式提升为全双工(Half Duplex)模式,因此在一个时钟周期内的数据传输效率会有较大幅度提高。
现在的USB3.0移动硬盘系列产品包括USB3.0移动硬盘、USB3.0闪存固态移动硬盘和PCI Express to USB3.0转接卡——后者主要是为了解决目前不少电脑主机不支持USB3.0标准而提供的解决方案。
NEC公司推出的全球首款USB3.0控制芯片D720200F1
目前,无论是Intel还是AMD尚未能够提供原生支持USB 3.0的芯片组,故目前可支持USB 3.0的主板均采用了第三方的芯片组——NEC D720200F1。
NEC D720200F1芯片的封装面积为10*10mm,最大耗电量为1W。除了能够支持USB 3.0标准外,还可与USB 2.0/1.1/1.0接口兼容,并同样支持PCI Express和SATA等数据传输接口。该芯片在去年六月份推出,售价约15美元,即人民币102元。
NEC解决方案暂时是目前唯一的USB 3.0解决方案,这是基于PCI-E 2.0 X1总线实现的。目前已有不少厂商推出了USB 3.0主板,不过我们知道Intel P55/H55主板的PCH仅支持PCI-E 1.1标准而非PCI-E 2.0,带宽将受到极大的限制。
目前针对P55/H55主板PCI-E 1.1带宽不足的问题,主要有两种解决方法:
第一,主板集成USB3.0芯片,借用CPU中PCI-E控制器提供的带宽,使带宽能够达到500MB/s;
蓝色的接口,就是通过NEC控制芯片D720200F1桥接出来的USB 3.0接口,节省了不必要的Pcie接口。
第二,USB 3.0扩展卡,搭载额外的PLX桥接芯片扩展带宽,利用PLX芯片整合两根PCI-E 1.1通道,使带宽提升至500MB/s。
这款USB3.0 PCIe(gen2)转接卡同样采用了NEC D720200F1芯片,绿色PCB板材走线干净,高品质日系电容使USB3.0可以获取足够的电力支持,产品提供了两个USB3.0接口,可能略少,不过由于目前USB3.0的设备还不是很多,也基本能满足要求。
以上的第一种方法虽然没有提升成本,但却占用了CPU中PCI-E通道,对GPU性能会有一定的影响;而第二种方法可保证GPU性能不至于下降,不过却徒增了成本。
不久前NEC又发布了第二代USB 3.0主控制器NEC D720200A,相比首款产品大大降低了待机功耗。第二代D720200A仍然符合USB 3.0 Rev1.0、Intel xHCI Rev0.96标准规范,系统总线符合PCI-E 2.0标准,主要变化是将待机功耗降低了85%之多,在系统未连接任何USB设备的时候控制器芯片只消耗50毫瓦电力。
除此之外,其他规格基本保持不变,比如PCI-E 2.0 x1系统接口、支持两个USB 3.0/2.0/1.1/1.0接口、电压1.05V/3.3V、温度范围0-85℃、最大功耗1.0W,而且继续采用176针FPBGA封装,尺寸10×10毫米,球间距0.63毫米,和第一代芯片针脚兼容。
早在今年年初的美国CES大展上,名不见经传的睿思科技股份有限公司(Fresco Logic Inc.)也推出了USB 3.0芯片的解决方案,成为了业内第二家推出量产型级别的USB 3.0芯片的公司。Fresco Logic提供了两种USB 3.0的芯片解决方案,一种就是目前已知的FL 1000G芯片,而另一种是FL 1009芯片。
FL1000G基于智原科技的物理层(PHY)研发而成,封装规格有LQFP 100针、TFBGA 84针两种,尺寸分别为12×12毫米和8×8毫米,内部整合了USB 3.0 5Gbps实体层传收器、xHCI标准主端控制器、PCI-E控制器与实体层传收器,符合USB 3.0 Rev 1.0、PCI-E 2.0规范并向下兼容,其主要优势是成本更低,非常适合中低端主板、转接卡等产品采用,
睿思科技生产的FL1000G,与被广泛使用的NEC D720200芯片不同的是,FL1000G只能提供1个USB3.0接口(NEC D720200为2个)。
华擎除了推出采用NEC主控芯片的USB3.0主板外,还推出了不少采用FL1000G控制器的主板,如880GXH/USB3、880GMH/USB3、890GM Pro3、H55M/USB3。
Fresco Logic 最新发布的FL1009基于其自家的GoXtream xHCI加速引擎专利技术,已获得SuperSpeed USB认证徽标,保证性能的同时还支持低功耗模式,并能降低系统整体成本、缩短研发周期。
FL1009完全兼容SuperSpeed USB 1.0、xHCI 1.0标准规范,可以提供两个USB 3.0接口(向下兼容USB 2.0/1.1/1.0模式),系统总线从PCI-E 1.0升级为PCI-E 2.0,这样即便使用PCI-E x1接口,带宽也能从250MB/s翻番到500MB/s,正好满足USB 3.0 5Gbps的理论速度需求。
华硕旗下子公司祥硕科技(Asmedia Technology) 为台湾最早投入USB 3.0研发的公司,并为最早量产USB 3.0 device端控制芯片的公司之一,其下两款USB 3.0控制器型号分别为“ASM1051”和“ASM1051E”(升级版),其杀手锏就是更低的价格,报价每颗不到3美元,只有NEC电子的一半。
ASM1051除了USB 3.0、USB 2.0与SATA 1.5/3.0Gbps物理层以外,高整合度的ASM 1051同时也整合了CPU与嵌入式RAM,而为USB与SATA设备互连的市场提供一款先进的解决方案,让用户能够更轻松地强化其储存设备性能。2009年12月成为台湾唯一通过认证的USB 3.0 to SATA控制芯片。并且ASM1051已在2009年12月底前大量出货。
华硕的所有支持USB3.0技术的主板上,几乎都搭配有这款芯片
威盛旗下VLI(VIA Labs Inc)已经开始试产全球首款四口USB 3.0控制器芯片VL800。
VL800控制器支持四组下行USB 3.0接口,除5Gbps Super-Speed USB传输外,还向下兼容USB High-Speed(480Mbps)、Full-Speed(12Mbps)和Low-Speed(1.5Mbps)旧版标准。支持0.96版 xHCI规范,支持UASP协议,支持USB接口充电。
VL800芯片目前已经开始样品出货,今年下半年我们就将看到搭载该芯片的主板产品上市。威盛也在Computex大展上展示了这款产品。
而另一个消息是,Intel目前尚未有计划在下一代芯片组中源生支持USB 3.0接口。各大主板厂商仅仅能够通过像NEC这样的芯片解决方案来实现USB 3.0接口功能。
有闪电标志的USB接口可实现关机充电
笔记本USB接口附近的“闪电”标志是什么意思。其实,这表示该USB接口有关机充电功能。原理很简单,在笔记本关机后,USB供电电路仍保持工作状态,这样就可以顺利为外设充电。要知道,开机充电固然可行,但更多的电会被笔记本自身消耗,如此一来,笔记本硕大的电池甚至无法将手机电池充满就耗尽了。支持关机充电的笔记本实际上就成了一台数码能源站,而这种笔记本,通常是众多USB接口中只有一个带充电功能,这样,散热底座、鼠标等设备就不用“一直带电”了。
另外,如今越来越多的本本上都能看到带“﹢”标志的USB接口,普通USB接口最大提供500mA电流,在遇到如移动硬盘、USB光驱等“电老虎”级的设备时,就可能无法驱动。因此,不少笔记本设计了一个“USB+”接口,该接口的输出电流可达到1000mA(1A)。这样,设备驱动能力大大增强。这个“+”标志,是大电流、稳压的意思。推荐大家购买USB接口带有“+”标志的笔记本。
哪些设备该插到“USB+”端口上
除了移动硬盘、USB光驱,还有哪些常用设备要插在“USB+”口上呢?答案是USB音箱、大屏MP4。USB音箱对电流要求极高,在使用普通USB口时,常常会因电流供给能力不足而导致声音劣化,音量变小等情况。另外,那些可解码720P高清视频的4英寸以上MP4播放器,往往工作电流也在800~1000mA,笔记本要正常连接这些设备,“USB+”也是必要的。比如ThinkPad X61,由于没有“USB+”,就很难驱动CC1600方案的MP4播放器
笔记本电脑数据传输接口 详细参数 | |||||
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接口名称 | 版本 | Mbit/s | MByte/s | 推出时间 | 备注 |
USB | 1.0 1.1 |
1.5Mbps 12Mbps |
1996年 1998年 |
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2.0 | 480Mbps | 60MBps | 2000年 | ||
3.0 | 5Gbps | 625MBps | 2011年 | ||
IEEE 1394 | 400 | 400Mbps | 50MBps | 2000年 | 1394a |
800 | 800Mbps | 100MBps | 2002年 | 1394b | |
S800T | 2007年 | 1394c | |||
S1600 S3200 |
1.6Gbps 3.2Gbps |
2008年 | 1394c | ||
e-SATA | 1.5Gbps | 1200Mbps | 150MBps | 2004年 | |
3Gbps | 2400Mbps | 300MBps | 2004年 |
一根小小的USB线缆,有着惊人的性能
通用、串行、总线 USB 3.0规范
这是A型和B型接口
"USB 3.0 A型接口
"USB 3.0 A型接口
"USB 3.0 A型接口特写
USB 3.0 B型接口
USB 3.0 B型接口
USB 3.0 B型接口特写
USB 3.0 Micro-B接口
USB 3.0 Micro-B接口背部带有“倒钩
USB 3.0数据线
标准A型接口公口
标准A型接口母口
标准B型接口
USB 3.0/2.0标准B型接口母口对比
USB 3.0接口采用了蓝色的规范
USB 3.0支持全双工的工作模式,同时也新增了5个触点,其中两条为数据输出,两条数据输入,采用发送列表区段来进行数据发包,新的触点并排在目前4个触点的后方。
USB3.0(右)的针脚与USB 2.0(左)不同,在里面可以看到新增的5个针脚
从USB 3.0接口可以看到,它还是与USB 2.0的接口有较为明显的差异。在USB 3.0接口的最前端可以看到五个触点的位置。
USB 3.0的供电标准为900mA(USB 2.0为500mA)。USB 3.0的设计兼容USB 2.0与USB 1.1版本,并采用了三级多层电源管理技术,可以为不同设备提供不同的电源管理方案。
USB 3.0专用的数据线
在速率和技术提高的同时,USB 3.0也对线缆的长度要求更为严格,要想得到理想的USB 3.0传输速率,线缆的长度就不能太长。USB 2.0同样也有这个问题,只不过USB 3.0的要求更高。
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机身左侧配置有2个USB3.0接口
机身右侧配置有4个音频接口
机身后端配置的接口
左侧较小的口便是IEEE 1394接口
标准的1394接口可以同时传送数字视频信号以及数字音频信号,相对于模拟视频接口,1394技术在采集和回录过程中没有任何信号的损失,因此通常用于视频设备的数据传输和各种网络设备应用。最早的1394a拥有6Pin接口,包含了4条信号线和2条电源线,不需要额外供电,而4-PIN接口只有信号线;到了1394b时,接口增加了一面针脚,启用9Pin联接线。接下来的1394c公布于2007年6月8日,提供了一个重大的技术改进,新的接头规格和RJ45相同,并使用CAT-5(5类双绞线)和相同的自动协议,可以使用相同的端口来连接任何IEEE 1394设备或IEEE 802.3(1000BASE-T以太网双绞线)的设备,不过虽然功能强悍,但市面上一直没有匹配的接口或产品,因此迟迟不能得到应用。直到08年底,新的扩张规格S1600(理论值达到1.6 Gbps)和S3200模式(理论值达3.2 Gbps)问世,沿用了9 Pin接头和缆线,并且完全兼容FireWire 400和FireWire 800的设备。
右侧较大的是e-SATA与USB整合型接口
相对于SATA接口来说,eSATA在硬件规格上有些变化,数据线接口连接处加装了金属弹片来保证物理连接的牢固性。原有的SATA是采用L形插头区别接口方向,而eSATA则是通过插头上下端不同的厚度及凹槽来防止误插,它同样支持热拔插。虽然改变了接口方式,但eSATA底层的物理规范并未发生变化,仍采用了7针数据线,所以仅仅需要改变接口便可以实现对SATA设备的兼容。
机身左侧接口设计:电源适配器插孔、RJ45网线接口、排风口
机身左侧接口设计:VGA视频输出、HDMI视频输出、USB2.0×2
机身右侧接口设计:音频输入输出、USB.0、DVD刻录光驱
USB3-EXC ExpressCard
USB3-PEX PCI-Express x1
USB3-PEX PCI-Express x1
天已黑了,都半夜1点半了,不再整理了。usb3.0介绍暂到此结束,明天开始介绍hdmi接口。关机睡觉,有点困了。