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[知识技巧] U盘是怎么发展起来的

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发表于 2012-12-18 21:47:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
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USB-IF在1994年规划USB技术时,因为将其定位在较低速的周边界面,所以带宽仅订在1.5Mb/s(Low Speed)与12Mb/s(Full Speed);其中Low Speed主要用于人机接口装置(Human Interface Devices,HID)例如键盘、鼠标、游戏杆,High Speed主要用于大量数据传输的需求,这就是USB 1.0的规格,并于1996年正式公布此一规格。当USB 1.0相关产品陆续上市后,随着使用USB的数量越来越大,市场上也发现关于USB 1.0规格的问题,所以USB 1.1的规格在1998年正式公布,修正1.0版已发现的问题,其中大部分是关于USB Hub的项目。

虽然自USB 1.1规格公布后,USB接口规格算是逐渐完整,但是与IEEE 1394比较起来,在传输效能上就完全被比下去(请参考表2之比较),也正因为如此,在USB接口设备不断地被广泛应用后,许多的装置,如视频会议的CCD,或是像nand flash随身碟(U盘)、外接式硬盘、光盘刻录机、扫描仪、卡片阅读机便成为USB界面的一个非常流行的应用。随着市场上厂商与消费者对USB产品的接受度越来越高,希望USB传输效能可以更好的呼声也越来越大。因此在这样的背景之下,USB-IF开始着手USB 2.0规格的制定,并于2000年正式公布USB 2.0规格。在USB 2.0规格中,最重要的是增加更高的数据传输速率 480 Mb/s (又称Hi-Speed),USB规格至此确立了3种数据传输速率,并维持至今,3种速率分别是:

● 1.5Mb/s(Low Speed)
● 12Mb/s(Full Speed)
● 480Mb/s(Hi-Speed)

正如前言所提,在USB 2.0规格推出后,的确暂时解决了带宽落后IEEE 1394的问题,但是随着USB的应用范畴越来越广,与其他界面技术的不断的进步之下,当然更重要的是-档案的容量也越变越大,尤其是影音数据,所以USB 2.0的窘境也益加明显。这其中又以Nand Flash随身碟产品、硬盘外接盒产品及卡片阅读机(CardReader)产品影响最大。我们分别简述如下:

Nand Flash随身碟产品

虽然USB 2.0 Hi-Speed的数据传输速率是480Mb/s,也就是理想状况下应该为60MB/s,但是在Windows based操作系统下,由于default driver的限制,实际的效能大约为30MB/s~35MB/s,与80MB/s有一大段距离,然而以前Nand flash的效能也不够好,从来也用不到30MB/s的USB 2.0带宽,所以也相安无事;但是随着Nand flash技术不断的进步,与RAID 0架构(Data Stripping)导入Nand flash产品设计,Nand flash产品的带宽需求已超越USB 2.0 Hi-Speed所能提供的30MB/s。例如以SATA 接口为主的SSD(solid state disk)产品,sequential read的效能都以超越100MB/s,更显出USB 2.0 Hi-Speed效能的不足。所以不论是高速的大拇哥产品(大陆称为U盘)或SSD都迫切需要更高速的USB 3.0提供更好的效能。虽然SATA接口可以符合SSD的需求,但是USB有提供bus power的优势,这是SATA或eSATA所无法媲美USB的地方。

硬盘外接盒产品

除了Nand Flash随身碟产品外,硬盘外接盒也是外面的水管比里面的水管小的状况。由于USB 2.0 Hi-Speed在Windows base OS之下,仅有30MB/s的效能,而硬盘内部的传输速率至少有60MB/s,所以这样的差距相当的大。以前档案容量还不太大的时候,消费者还勉强可以忍受,但是现在各种影音数据动辄数GB以上,BD影片数据更是50GB以上,如果还用USB 2.0 Hi-Speed拷贝数据的话,那么真的会令人捉狂(请参考表3)。所以随着硬盘外接盒出货量年年维持25%以上的年复合增长率之下,提供一个更高效能且普遍性高的接口,是刻不容缓的事情。

卡片阅读机产品

与Nand Flash有密切关系的memory card,也面临与nand flash类似的问题;以前的记忆卡,速度还不够快,但是随着新的记忆卡规格的推出,如SDXC,最高可达150MB/s的传输速率,当然不是USB 2.0 Hi-Speed所能满足的,也因此USB 3.0对高速的记忆卡而言,是非常重要的里程碑。

正如上述产品效能的压力,各界对USB 3.0的需求也愈来愈高。在各界千呼万唤之下2007年9月18日,Intel于IDF上正式宣布USB 3.0的规格将计划于2008年推出,也宣示了USB 3.0的主要应用范围(请参考图1),正式响应了广大消费者对更快速传输接口的需求;Intel并称USB 3.0最高传输效能为SuperSpeed,有别于传统的Low Speed、Full Speed与Hi-Speed。经过了一年的时间USB-IF终于在2008年11月18日正式对外公布了USB 3.0的规格,宣告了USB另一个崭新时代的来临。


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