USB隐私大公开
USB隐私大公开
CYBERS、吴会松
汽车保险杠修复编者按：本文主要介绍一个新型的通用接口－通用序列埠(USB)，增进读者对它的了解。虽然USB被提出来的时间很短，然而它却以排山倒海之势袭卷个人电脑界，本文除了介绍其来龙去脉、运用的技术、应用范围外也分析了USB和其它类似产品的异同与展望
“统治”电脑世界的新兴通用接口----USB
一、USB是什么
石榴花开慢慢红
USB是通用串行总线(Universal Serial Bus) ，是一种支持即插即用的新型串行接口。也有人称之为“菊链(daisy－chaining)”，是因为在一条“线缆”上有链接127个设备的能力。USB要比标准串行口快得多，其数据传输率可达每秒4Mb～12Mb (而老式的串行口最多是每秒115Kb)。除了具有较高的传输率外，它还能给外围设备提供支持。
需要注意的是，这不是一种新的总线标准，而是电脑系统接驳外围设备(如键盘、鼠标、打印机等)的输入/输出接口标准。到现在为止，电脑系统接驳外围设备的接口还无统一的标准，如键盘的插口是圆的、连接打印机要用9针或25针的并行接口、鼠标则要用9针或25针的串行接口。USB能把这些不同的
接口统一起来，仅用一个4针插头作为标准插头。通过这个标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，并且不会损失带宽。USB 正在取代当前PC上的串口和并口。
二、USB的“起源”
随着电脑应用的拓展，PC机的外设越来越多，机箱后的插口也形形：并行口、串行口、键盘口、鼠标口、游戏手柄接口、音频输入输出口、视频输出口……。而按常规，用户为PC增加一个新的外设却往往有一套复杂的操作，至少需要做以下工作：
1.打开机箱，安装新外设的接口插卡；
2.为了避免资源占用冲突，用户必须设置跳线为新的外设插卡选择合适的IRQ、DMA 和I/O口地址；
电脑开机密码忘记怎么办
3.安装新外设的驱动程序。
上述工作的问题是：PC机有限的I/O插槽无法满足日益增加的外设需要；不具备专业知识的普通用户难于选择合适的资源和完成复杂的安装工作。因此，简化外设扩充方法，使之方便易行便成为各个PC机厂家面临的重大研究课题。在这个背景下，Microsoft公司于1994年提出了即插即用(Plug&Play)方案，这种技术解决了用户选择资源的困难，由系统自动设置，但新外设的安装仍然相当麻烦，而且外设扩充数量的问题也没有解决。因此，在1996年召开的面向PC机硬件技术工作者会议上，Compaq、
Intel和Microsoft三家厂商提出了设备插架(DeviceBay)概念。USB就是设备插架的一种规范。
三、USB的结构及传输方式
1.USB的结构
USB规范将USB分为5个部分：控制器、控制器驱动程序、USB芯片驱动程序、USB 设备以及针对不同USB设备的驱动程序。
(1)控制器。主要负责执行由控制器驱动程序发出的命令。
(2)控制器驱动程序。在控制器与USB设备之间建立通信信道。
(3)USB芯片驱动程序。提供对USB的支持。
(4)USB设备。包括与PC相连的USB外围设备，分为两类：一类设备本身可再接其他USB外围设备，另一类设备本身不可再连接其他外围设备；前者称为集线器，后者称为设备。或者说，集线器带有连接其他外围设备的USB端口，而设备则是连接在计算机上用来完成特定功能并符合USB规范的设备单元，如鼠标、键盘等。
(5)设备驱动程序。就是用来驱动USB设备的程序，通常由操作系统或USB设备制造商提供，如平常所说Modem驱动程序、打印机驱动程序等。
2.USB的传输方式
针对设备对系统资源需求的不同，在USB规范中规定了4种不同的数据传输方式：
(1) 等时传输方式。该方式用来连接需要连续传输，且对数据的正确性要求不高而对时间极为敏感的外部设备，如麦克风、音箱以及电话等。等时传输方式以固定的传输速率，连续不断地在主机与USB设备之间传输数据，在传送数据发生错误时，USB并不处理这些错误，而是继续传送新的数据。
(2) 中断传输方式。该方式传送的数据量很小，但这些数据需要及时处理，以达到实时效果，此方式主要用在键盘、鼠标以及游戏手柄等外部设备上。
(3)控制传输方式。该方式用来处理主机的USB设备的数据传输。包括设备控制指令、设备状态查询及确认命令。当USB设备收到这些数据和命令后，将依据先进先出的原则按队列方式处理到达的数据。
(4) 批传输方式。该方式用来传输要求正确无误的数据。通常打印机、扫描仪和数码相机以这种方式与主机连接。
在这4种数据传输方式中，除等时传输方式外，其他3种方式在数据传输发生错误时，都会试图重新发送数据以保证其准确性。
USB性能揭秘
一、USB设备的的使用
要使用USB设备，首先要求主板具有支持USB设备的功能，其次要求操作系统支持USB设备。目前生产的主板一般都采用支持USB功能的控制芯片组，主板上也安装有USB 接口插座。Windows98内置了对USB的支持，如果使用Windows95，还需取得USB驱动程序Usbsupp．exe(在http: //www.microsoft/KB下载)才能使用主板提供的功能。在操作系统拥有了对USB设备的支持后，安装USB设备以及相应的驱动程序，(新增加的外设可以直接与主机上的USB接口相连，一般主板上只提供两个USB接口，如果USB的设备多于两个，那么就必须用USB的Hub了)，设备就可以正常工作了。
二、USB的优势
在USB方式下，所有的外设都在机箱外连接，连接外设不必再打开机箱；允许外设热插拔，而不必关闭主机电源。USB采用“级联”方式，即每个USB设备用一个USB插头连接到一个外设的USB插座上，而其本身又提供一个USB插座供下一个USB外设连接用。通过这种类似菊花链式的连接，一个USB控
制器可以连接多达127个外设，而每个外设间距离(线缆长度)可达5米。USB能智能识别USB链上外围设备的插入或拆卸。
它可使多个设备在一个端口上运行，速度也比现在的串行口或并行口快得多，而且其总的连线在理论上说可以无限延长。对电脑来说，以上这些都是一些难得的优点，因为不再需
要PS/2端口、MIDI/game端口等各种不同的端口了，还可以随时随地在各种设备上任意插拨。你可以在一个端口上运行鼠标、控制手柄、键盘以及其他输入装置(例如数码相机)，而且，你也不必重新启动系统去做这些。这才是真正的即插即用！现在USB设备正在快速增多，且由于操作系统已内置支持USB的功能，因而用户现在就可以方便的使用。
显然，USB为PC的外设扩充提供了一个很好的解决方案。
目前USB技术的发展，已经允许用户在不使用网卡、HUB的情况下，直接通过USB 技术将几部电脑连接起来组成小型局域网，用户只需要给各部电脑起个名字就可以开始工作。这种网络具备Ethernet网络的各种优点，同时少了Ethernet网络的许多限制。假设一位用户上班时使用移动电脑，回家时使用PC机，为实现数据传输，他可以通过采用USB技术的接口将两部电脑连接起来交换资源，其数据传输速度可达12Mbps，这是传统串行口无法比拟的。而且用户在组网的时候根本无须考虑DIP、IRQ等等问题，(从组网的角度看，也真正实现了即插即用)。此类技术除支持兼容Ethernet的软硬件外，也支持
标准的网络通讯协议，包括IPX/SPX、NetBEUI和TCP/IP，这为通过USB技术组成的小局域网连接至大型网络或Internet提供了条件。
从成本上看，PC机的控制芯片组和操作系统中已经内建了USB功能，因此PC机在硬件和软件的价格上不会增加。而由于减少了接口插卡和供电电源，使得外设的成本可以降低。此外USB的“热插拔”功能允许用户十分方便地连接和拆卸外设，实现外设的共享。这也就降低了这些外设的使用成本。
此外，USB还在以下几个方面加强并简化了用户对PC外设的使用：
(1).可双向传输资料，你可以得到从摇杆上传回的强制回馈效果。
(2).是一种真正的即插即用设计。支持USB的产品只要将连接线接到电脑的USB插槽，电脑内部就会自动分配地址，不需用户参照系统的硬件设定进行设置。它为PC机的即插即用提供了极大的发展空间，所以Windows 95 OSR2.1及Windows 98均支持USB。
(3).更高的带宽。USB端口的传输速率高达12Mbps，与一个标准的串行端口相比，大约快出100倍，与一个标准的并行端口相比，也快出近10倍。换句话说，USB端口的传输速率快于当前PC平台上任何其他类型的端口。这意味着用户将会拥有足够的带宽供新的数字外设使用，例如音频系统、数字照相机、虚拟现实眼镜以及数据手套等。
(4).内置的电源供给。USB可消除某些外设对体积较大的电源适配器的需求，因为它可识别一个设备所需的电力，并可自动把这一电力提供给这一设备(最高可达500毫安)。
(5).提供了对电话的两路数据支持。远程通信设备需要两路(异步)数据传输能力，而串、并行或SCSI总线技术不支持这一能力。USB可支持异步以及等时数据传输，因此使用这一技术后，电话已可与PC集成，共享话音邮件及其他特性。
(6).高保真音频。传统上，PC的音频信息可按两种方式加以生成：一是CD－ROM，它可读取一个压缩光盘上的数据，然后产生一个模拟输入；另一个是声卡，它能够对任何数字数据进行译码，并可将译码后的数据转换为一个模拟输入。USB音频信息的生成位于计算机之外，从而不需要声卡。USB上的音频数据在到达PC之前依然是数字的，模拟转换发生于外设自身，而不是计算机之内。USB的这种设计减少了电子噪音干扰声音质量的机会，从而使音频系统具有更高的保真度。
(7).更小的系统空间。由于USB端口与其他端口技术共享PC和移动的后面板，因此可减少外设对PC插槽的需求，并可一次性替换掉标准的串、并行端口与PS2端口，从而可较大程度地减少计算机的系统空间。
这就是为什么现在大多数新型电脑及主板都把USB作为标准端口来配置的原因。如果我现在要买一台新电脑的话，决不会考虑没有配置USB的机器。(但对众多未配置USB的电脑用户来说，也不必失望，
已有一些公司研制出了PC卡USB端口，可供用户在PCMCIA
插槽上使用。)
USB不仅实现设计者当初所有的设想，而且做到了他们没想到的事情，如它能为电视会议处理压缩的视频图像。它还让商家创造出了许多新的产品。如MPA(Mitel Personal Assistant)电话，它可以与你的计算机一起形成一个个人信息中心；Xirilink XV 500视频电话，它让你无需视频卡就可通过Web进行视频会议；还有一种小型数字扫描仪，它用扫描你的指纹作为你进入Windows的Password。
USB决战移动电脑
一、USB对移动电脑的“冲击”
移动计算的实现需要电脑有更轻的重量和更小的体积，在USB和IEEE1394出现之前，由于不同的外设和配件需要搭配不同的接口，给移动电脑进一步缩小体积、降低重量造成了困难。这迫使许多移动电脑厂商花费大量人力物力研究通用接口，以便适应模块化设计的需要。但是由于没有一个设计标准，各厂商的产品往往只局限于部分配件的通用互换，而且这些配件往往是自己产品线内的产品。
USB接口则解决了现行PC与周边设备的通用问题，它使所有的低速设备----比如键盘、鼠标、扫描仪、数字音箱、数字相机以及Modem等——都可以连接到统一的USB接口上。此外，这种接口还支持
功能传递，也就是说用户只需要为支持USB标准的设备准备一个USB 接口即可，这些外设可以相互连接成串，而通讯功能不会受到丝毫影响。用户不需要为这些设备准备外接电源线，因为USB接口本身就提供电力来源。至于该接口的即插即用功能，对于重要计算任务来说非常重要，用户可以完全摆脱增加或去掉外设时重新开机造成的损失。
对于移动电脑来说，统一接口的现实意义非常重大：在接口不能统一的时代，为支持不同的外设和配件，移动电脑的主板设计是整个设计过程中最艰难的一步，因为设计者必须考虑到功能、散热、体积以及重量的需要，来自各方面的限制往往迫使设计者放弃部分非常好的特点；通用接口的实现使移动电脑厂商不再需要为不同配件在主板上安置不同的接口，这使移动电脑主板的设计难度大大降低，主板的线路、组件的数量以及复杂程度都有不同程度的削减，从而使系统运行中的散热问题得到了缓解。USB接口对主板的影响也波及到移动电脑的处理器选择，由于散热问题得到部分缓解，移动电脑对处理器的电压、功率限制可以略为放宽，这将促进更高主频、可完成更复杂功能的处理器迅速应用在移动计算中，使移动电脑与桌面PC的差距进一步缩小。
此外，由于接口的统一，移动电脑备件通用性提高的步伐也将大大加快，包括内存、CDROM、电池等等在内的各种配件的通用性会在统一接口环境的促进下迅速提高，这使不同厂商之间的产品可以互换，这将扩大用户的选择范围，降低产品的维护难度。对于用户来说，USB接口的大范围采用可提高移动电脑的计算能力，同时可使用户从根本上脱离在五颜六的电线迷宫中寻合适接线的窘境，而
即插即用和一个接口支持一串设备的功能更是大大方便了使用。
目前，USB接口以及支持该接口的产品正在迅速增长，各个接口生产厂商和外设生产厂商均提供基于Windows98的接口产品或外设，并在Windows98驱动程序的基础上开发迷你驱动程序(MiniDriver)以强化产品的功能，这些驱动程序将在原有功能的基础上增加部分功能，并提高设备的稳定性和可操作性。在移动电脑领域，包括东芝在内的移动电脑主要提供商正在迅速将新的接口技术应用在自己的新产品中，相信新技术的采用将为用户创造更广
阔的应用天地。
二、USB的前景
1.USB的“对手”
妇女节祝福语言目前还有另外两种I/O端口标准，一个是IEEE1394(也叫做“FireWire”----火线)，另一个是DeviceBay。它们都是USB的“直接对手”。
IEEE1394是一种由Apple于1986年后开发的高效的串行接口标准，与USB同是设备插架的一种规范，因此它们有不少相似之处，主要表现在：①.都可以提供即插即用及热插拔的功能，安装十分简单；②.都提供统一的通用接头，都可向外设提供电源；③.都采用了串接方式，可以连接多台设备。
它们之间也有很大的差别，主要有：
天龙之人鱼公主①.IEEE1394的拓扑结构中，不需要集线器(HUB)就可连接63台设备，并且可以由网桥(Bridge) 再将这些独立的子网(Subtree)连接起来。IEEE1394并不强制要用电脑控制这些设备。而在USB的拓扑结构中，必须通过HUB来实现多重连接，每个HUB有7个连接头，整个USB网络中最多可连接127台机器，而且一定要有电脑的存在。
②.IEEE1394的拓扑结构在其外部设备增减时，会自动重设网络，其中包括网络短暂的等待状态；而USB以HUB来判明其连接设备的增减，因此可以减少USB网络动态重设的状况。
③.IEEE1394标准定义了两种总线模式，即：Backplane模式和Cable模式。其中Backplane模式支持12.5、25、50Mbps的传输速率；Cable模式支持100、200、400Mbps 的速率。1Gbps的版本也即将推出。在400Mbps时(比USB3倍)，只要利用50％的带宽就可以支持不经压缩的高质量数字化视频信息流。
显然，IEEE1394能够完全满足高质量的视频设备和海量存储设备(而且还有富余)。然而，对于低档设备(例如鼠标) 来说，这一技术不仅太昂贵、而且过于复杂，即IEEE1394仅对高档视频设备才是有意义的，因此它(现在)是一种小市场技术。当前这一技术已经在Windows98中通过添加卡形式向PC加以提供支持，预计今后还将会有更多符合1394标准的设备投放市场。由于1394(现在)的应用是专门化的，
大多数专家都希望它成为USB的一种补充，而不是USB的竞争对手。
DeviceBay是由Microsoft、Intel和Compaq公司共同开发的标准，这一技术可让所有设备协同运作，包括CD－ROM、DVD－ROM、磁带、硬盘驱动器以及各种符合IEEE1394的设备。
由于DeviceBay技术能够处理类型广泛的设备，所以它可创建一种新型PC：母板将仅包括CPU，所有驱动器和设备都在外部与计算机相连，并包括所有数字家电，例如电视和电话。
尽管DeviceBay的规范已于1997年就已制定完毕，但由于这一技术开销过高，因此很可能会使其搁浅。迄今Microsoft还没有准备在其未来的操作系统中支持DeviceBay的具体计划。尽管Compaq已在开发拥有DeviceBay的PC，但目前尚无这样的产品投放市场(可能已经有了，只是笔者因耳目“太背”而不知)。
2.USB的前景
USB的最大传输速度为12Mbps，用在低速装置是游刃有余，但在高速领域就力不从心了，这个领域是IEEE1394的天下。有些专家曾谈到两者的“统一”，笔者认为这还有漫长的路要走，但统一是必然的(关键是谁“统一”谁)。
现在，大多数新的PC都装备有一或两个USB端口，所有的USB部件也已开发成功，但普通用户对这一
技术的使用还需一段时间，因为大多数用户不急于为使用USB端口而购买一台新PC。USB的全面“发达”似乎还有一个“滞后期”。沙溢的电视剧
当然，用户现存的PC也可利用USB技术：你可以花上几十美元购买一个USB转换器，把它插入你机器的串行或并行端口，或通过拔下你计算机中的PCI添加卡并置换成一个USB端口来加以实现。但需小心：要确保在用菊花链连接多台外设时，所使用的电缆或集线器完全符合USB规范，否则你的外设将不能正常运行。
USB是Windows98的一个关键部件，并在Windows2000中继续得到支持。Apple、Sun 和Digital的平台也已提供对USB的支持。但值的注意的是，USB还不能连接那些需要高吞吐量的设备，例如数字VCR或海量存储设备。
面对这种现状，自然有人对USB的命运提出了不同的看法。由于IEEE1394传输速率远远高于USB，而IEEE1394支持的产品范围也将涵盖USB的范围，所以IEEE1394比USB 更具有潜力。目前因为IEEE1394的技术层次要求高，需要具备资金密集与技术密集实力的公司才能发展，在形成批量制造后才有获利空间，所以USB还能保持与IEEE1394的共存。一旦IEEE1394形成规模，USB解甲归田的日子将倏忽而至。现在已经有厂商指出，USB 是过渡性产品，其好光景最多只有2～3年，2001年后将是IEEE1394的天下。
在可预见的未来(两年内) ，USB的前景是光明的，因为它得到了Microsoft和Intel 等几个大公司及许多非盈利组织的支持，因此这一技术不大会向错误的方向发展。
但技术的发展往往具有戏剧性，今天还很昂贵的IEEE1394，明天可能会因为某种技术的突破而“突然”变成大家都能接受的一种“日用品”。纵观计算机的发展史，这种戏剧性的结果并不少见。
USB的前景到底如何？只有时间能说明一切。但眼下的事实是：USB已成为正式的标准，且其产品正在迅猛增多，各路媒
体也在“推波助澜”，“火”势越来越旺。我们没有理由不关注USB。
USB入门先解决
1．是否可以解释A系列与B系列连结器的差异以及该如何应用？
A系列的连结器是一种圆形的PC插座槽适用于所有USB的电器，大部分的USB电线应该会与插座槽相符合这样既节省了另外购买连结器的费用同时也大大降低因为电压不稳的不兼容问题。但是还是会有一些电线是无法使用的，例如一个大型的电器设备，这时B 系列连结器会是很好的选择，基本上这两款连结器的设计都是依照USB兼容的构造原理所设计的。
2．那些周边设备可使用USB功能？
USB是由个人电脑及通讯工业的领导者──Compaq、DEC、IBM、Intel、Microsoft、NEC and Northern Telecom所开发出来的新周边设备接口标准这个新标准可实现即插即现的使用外接电脑周边设备内含USB功能的个人电脑可允许该电脑同时使用127个周边装置且自动安装其所需之驱动程序而不必再安装界面卡到专用的扩充槽并重设系统资源这些周边设备诸如含USB功能的显示器和键盘。
那些您所知的个人电脑设备如显示器、音响装置、调制解调器、键盘、麦克风、4倍或6倍数光驱、游戏摇杆、磁带机和磁盘驱动器、图象装置、扫描仪和打印机。USB界面最高每秒可传输12MB的资料，也可容纳新型号的周设备如符合MPEG-2的视频产品及资料传输。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。