USB技术发展综述

张燕

摘 要： 本文简要回顾了USB的发展历程，并由此对计算机接口技术的发展进行了梳理和展望。

关键词： USB2.0 USB3.0 接口 FireWire Wi-Fi

能将五花八门接口实现统一，USB技术无疑具有里程碑意义。2015年岁末，当它历经18年风雨历程之际，USB Type-C有望成为形形色色硬件线缆的终结者。

一、USB溯源

在十多年前Pentium及Pentium II问世的日子里，接口类型形形色色：鼠标是串行接口和PS/2；键盘有PS/2，Apple Desktop Bus及DIN connector；打印机和扫描仪是旧式的并行接口及SCSI，计算机连接游戏杆需要有专用的game port。多种接口并存的问题是，各端口需要有各自的扩展卡，由此造成系统配置的繁复。在上世纪九十年代末，终于在机器背面出现了一束USB接口，即速度为12Mbps（对于键盘鼠标则为1.5Mbps）的USB 1.1。

到了2000年前期，USB 2.0渐成燎原之势，USB闪存导致软驱被淘汰（同时波及觊觎软盘的Zip drive），小巧快捷稳定不断扩容的USB盘忽如一夜春风来，也直接导致慢慢吞吞的CDs与DVDs成为过气之物；野心勃勃的USB 2.0还不断征服各类新的外设，如Wi-Fi路由器与Ethernet ports，并提速至480Mbps，占据了桌面机和笔记本的外接端口：在桌面机背板通常有4甚至6个USB，同时为便于用户驳接，在前端有1-2个甚至更多个接口。

在USB 2.0实现了接口统一的梦想之后，USB 3.0百尺竿头般提速到5Gbps，它省时地执行着系统备份及视频文件的传递，解决了困扰802.11ac与gigabit Ethernet良久的瓶颈。在系统上运行USB 3.0硬盘与闪存已经成为一件非常自然的事情。此后笔记本上往往只有USB端口，尤其当Wi-Fi普及后不再需要有Ethernet端口。当然，这一切的幕后操手离不开所有芯片大佬厂商，从Intel，Qualcomm到AMD（Intel现在的芯片组可支持的14 USB ports总数已经达到14个）。

二、USB发展历程

尽管USB春风得意，但一直有一些端口技术试图侵占USB一角疆域，并且它们具有一些USB所不能之处，而且在小规模战役或特定类型设备上取得胜役。其中的端口技术如FireWire（即IEEE 1394），它由苹果公司倡导，在90年代末到2010年曾流行一时，当时FireWire较之USB确实有一些优势：FireWire设备具有菊链式特征，意味着一个端口可以连接多台设备；FireWire运行对系统CPU资源占用较少；FireWire可以“全双工”传输数据（具有双向性），而当时无论USB 1.1还是2.0，在某一时刻只能够在一个方向上传输（即“半双工”）。FireWire在速度上亦有优势，FireWire 400运速可达400Mbps，而USB 1.1为12Mbps；尽管USB 2.0提速到480Mbps，而同一起跑线的竞争者FireWire 800则为800Mbps。

但FireWire存在的最大问题是，其执行成本过高，具体表现在无论是计算机还是外设，都要有归其特有的芯片组，从FireWire 400跳转到FireWire 800也需要有不同的线缆。反观USB 1.0，1.1，2.0，及至3.0的转型，这些方面都不会造成不便。由此，FireWire渐渐成为一种高端外设和视频设备的奢侈品，而USB则始终践行着经济路线，不断获得用户的认可。

后来，在苹果机上出现的Thunderbolt（“雷电”）端口替代了FireWire，它依然比USB运行快。但Thunderbolt开发来自Intel，起初命名为Light Peak，其速度高达10Gbps，相当于两倍的USB 3.0。第二代Thunderbolt提速至20Gbps，原因在于改进了数据传输方式：第一代Thunderbolt发送数据时是在一块PCI Express板上以10Gbps运行，接收数据时用另一块PCI Express面板；Thunderbolt 2则将两块面板组合起来，所以单方向传输数据就会有明显改善。无论如何，它们最终没有进入Macs或豪华PC之外的领域。

但是，Thunderbolt 3开始加入USB 3.1阵营，其改变在于新的40Gbps技术会用到USB Type-C port，虽然新的Thunderbolt端口依然需要有独立的控制器，但其完全兼容USB Type-C，并完全支持10Gbps USB 3.1。迄今，Thunderbolt 3争取到了主流PC厂商的支持，但如果说它真正进入用户市场尚为时过早。

三、无线技术能否替代USB

目前，无线技术的发展势头颇有当年USB之势，云存储、蓝牙、NFC、Wi-Fi导航及AirDrop正在减少USB的使用需求。与此同时，Wi-Fi打印机，甚至Wi-Fi摄像机和内存卡已经出现。

但它们普遍存在的问题是速度不行，如需要从你的智能手机传输大量图片或者1080p视频时，你会发现无线方式让你无法忍耐，而USB 2.0就会快很多，性能也较为稳定。况且，无线技术的连接标准尚难统一。在可见的未来，无论无线技术发展形势如何迅猛，USB绝不会沦为可有可无的鸡肋，正如Wi-Fi不会替代有线网络，无线技术也不会消灭USB，其便捷、速度、适宜性正是用户最为在乎的品质。