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漫谈USB接口在信息产品上的运用
 

【作者: 汪進德】2000年08月01日 星期二

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自从IBM于1981年提出开放架构的PC规格以来,计算机就一路往运算功能越来越快速、用户接口越来越简单的路在迈进。然而虽说PC的发展趋势确是如此,但对于想要安装不同的接口设备到个人计算机的用户而言,如何解决各种周边之间或与计算机系统本身因安装所导致的冲突,甚至因而系统无法使用等等的问题,实在是令人望而生畏。


USB接口标准的沿革

而为了响应消费者如此的需求,计算机工业的业者无不绞尽脑汁地在构想如何使计算机的使用能更简单,尤其是在面对「扩充」周边这一个议题上─一直到1995年Compaq、Digital、NEC、Northern、Intel、Microsoft与IBM等国际大厂提出了序列串流总线(Universal Serial Bus;USB)标准,这个议题的解答才终于浮现了一道曙光。


不过这个大家投以热烈期待的新接口标准,在业界推动初期,可以说是标准的「叫好不叫座」─这可以大略归咎于操作系统的支持不完整,以及最终消费者对此接口的不熟悉所导致。不过当时序进入1998年,USB总算媳妇熬成婆,在透过各大信息、计算机制造商不断地大力推动,以及全面支持USB接口标准的iMac与微软公司的Windows 98的推波助澜下,我们以往熟悉的接口装置终于有越来越多的比例是采用新一代的USB接口标准,举凡鼠标、键盘、扫描仪、打印机、数字喇叭、PC Camera、数字相机、光驱、硬盘机等,我们都可以轻易看到采用USB接口标准所生产的产品。


而在现今最热门的调制解调器、电缆调制解调器、XDSL调制解调器或数不清的IA装置如机顶盒、PDA等产品中,我们也都可以看到USB接口的踪影。因此在讲究方便、快速、对用户来说易于使用等趋势的计算机应用上,USB接口标准所扮演的角色不可避免的将越来越吃重。


USB接口的特点

简单的来说,USB是一种可以让计算机用户在连接接口设备与主计算机时,不必重新做系统配置(如调IRQ),也不必打开机壳安装其他适配卡的一种连接标准。当我们在计算机上接入一台USB接口的接口设备时,计算机将会自动辨识该装置,同时自动或半自动地为你安装适当的驱动程序,这即是所谓的「即插即用」(Plug and Play)。另外,采用USB接口的周边装备也同时被赋予一种对用户来说十分方便的能力,即所谓「热插入」(Hot Attachment)的功能,如此一来,用户将不必于开机前就得将所有可能用到的周边都启动,以便让计算机主机可以认得该周边,而是可以在想使用的时候才连接到主机就可以使用了。


此外,由于USB采用了统一规格的连接器(接Host端的A type与接在Device端的B type),因此可以设计用来取代传统接口如并列埠、串行端口或PS/2接口等,这样的作法除了简化系统设计所花的功夫外,同时也让用户享受到易于使用与减少犯错的好处。另外,由于USB在架构上是支持接口设备串接的(最高可支持到127个接口设备),因此也造就了现在我们在市面上可以看到纯USB接口的计算机机种之出现(如iMac即是)的现象。


USB产品应用分析

由于USB支持的传输速度不同(12Mbps以及1.5Mbps),因此在市场上的应用自然也会有所不同。低速传输模式的应用主要是集中在鼠标、键盘或游戏杆等属于人机接口产品方面的应用;而高速传输模式的应用,则比较常在扫描仪、打印机、数字喇叭、数字相机、内存卡片阅读机、硬盘或光盘转接盒等产品上见到。


行文至此,接下来我们将来探讨一些市场现象。若我们可以接受美国为世界PC标准的市场领先指针,则观察美国市场的变化就有其意义所在。(图一)列出了1999年七月在美国零售市场调查所得之「USB接口的销售百分比」,从该图我们可以观察到,在一年前,以USB作为接口的产品事实上在美国就已经相当普遍了,其中以Video Conference(笔者认为应该指的就是PC Camera)所占的比例最高,已经超过70%,这跟笔者所感觉的市场现况很接近。这个一度也是属于叫好不叫座的PC Camera,几乎放眼所见都是采用USB作为接口(串行端口拿来传输影像说真的实在太慢),而只有一个的并列埠又已经插着打印机(说不定还有扫描仪、ZIP Drive等),因此,采用USB作为接口似乎成了一个不得不的选择。



《图一 Percent of US Retail Market of USB for June'99》
《图一 Percent of US Retail Market of USB for June'99》

而另一长久以来因为成本的关系,而大量采用并列埠作为平价机种接口主流的周边─扫描仪,则以50%的销售比列名列第二。这无非是因为USB接口比传统并列埠要来得快,同时安装要比并列埠来得简单的缘故(这一点我想安装过并列埠扫描仪的用户都可以感同身受),因此当扫描仪一采用此接口,便相当受到用户的欢迎。另外,根据资策会新出炉的2000年五月的扫描仪产销研究报告指出,今年第一季台湾所出货的扫描仪中,已经有66.6%是采用USB接口作为连接标准了(台湾扫描仪的出货量约占全球90%的市场,大约是年产2200万台),而在第二季则更将高达77.1%!因此我们可以说,在扫描仪市场中,USB接口的采用似乎已是一股沛然莫之能御的趋势了。


而在其他周边如游戏杆、键盘、鼠标、打印机等产品上,采用USB接口者虽然比例上不若前述之PC Camera以及扫描仪般普及(主要原因是采用这些传统接口的产品售价实在太低了,你见过一只报价不到美金一元的鼠标吗?),但是笔者见过的许多特殊应用,却都是往USB接口来靠拢,例如附有指纹辨识系统的键盘、应用于特殊安全(Security)机制的鼠标等。此外,现在除了iMac之外,在PC上我们也已经可以见到一些遵循Easy PC标准的纯USB接口计算机系统的出现,再加上厂商制作USB周边之技术越趋成熟,以及USB控制芯片的成本下降等因素,我们似乎也可以预见,这些低速USB周边的普及,应该也是一件不会令人意外的事。


USB 2.0问世

USB 2.0这个规格是要比我们前面提到的USB 1.1快40倍的新一代接口标准,为目前计算机业界的最热门的话题之一。这个新标准来势汹汹,其所标榜的特点第一个当然就是大家最爱提到、也是玩家最喜欢挑剔的传输速度(480Mbps)。其次,就是它继承所有USB 1.1标准所具有的特点(Hot Attachment、Plug and Play等),同时还具有向下兼容(Backward Compatible)的特性(亦即USB 1.1接口的接口设备,将来可以插在支持USB 2.0标准的主机系统上;同理,采用USB 2.0接口设计的接口设备,也可以用在支持较老旧的USB 1.1标准之主机系统上)。


不过,根据笔者的了解,目前在HOST端,除了Intel必定支持之外,另外还有NEC、Philips会有产品推出。而在国内三大芯片厂方面(威盛、硅统与扬智),则可能是因为市场竞争的关系,虽然厂商都各自宣称已有支持的计划在着手进行中,但是却都没有明确表态。不过一般来说,相关HOST端的产品,业界普遍认为应该会在明年第一季陆续会有产品问世。


但是,在接口设备这一端看起来就不是这么一回事了。前面提到USB 2.0提供了对USB 1.1向下兼容的特点,因此在现阶段对接口设备制造厂而言,支持USB 2.0的主机是否很多对他们来说似乎并不是很关键,反而更重要的,是他们能不能在自家产品中用USB 2.0来作为号召或是卖点,甚至在众多竞争者中胜出,这才是他们关心的问题。


所以我们可以看到扫描仪制造厂、硬盘制造大厂、数字喇叭制造商,以及外接式储存装置制造商等比较需要高速传输接口的周边制造厂商,都已经在IC市场中努力寻求USB 2.0的控制芯片,以帮助自己的产品能在市场上抢得先机。至于我们可以在什么时间点见到遵循USB 2.0标准所设计的周边装置现身?据笔者了解,快则在今年第四季,慢则在明年第一季应该就陆续可以见到这样的产品问世了。


结语

最后,笔者还是提一下与USB 2.0有瑜亮情节的IEEE 1394。一个相当有趣的现象是,大家每每喜欢拿IEEE 1394来跟USB 2.0互相比较,尤其是1394 Trade Association几乎是一有可以讲话的机会,就一定非得糗USB几句话不可。其实笔者认为,两种接口标准是各有其市场诉求点:USB 2.0走的是主从架构,并以其低价位的诉求将市场集中在PC相关周边的应用;而1394则以其高速(以1394a与USB 1.1比较而言)、点对点的应用架构之特性而锁定在家电、消费性电子等领域。


当然,因为在两者的市场中间还是存有满多的灰色地带,因此踩来踩去的机会其实还是很多,尤其现在到处充斥着「信息家电化」或者「家电信息化」的应用趋势,更为这两大阵营各自增添了不少想象空间。不过,若单纯只就PC市场的相关应用来看的话,以USB在目前市场上的斩获,加上Intel捍卫PC市场的决心(虽说该公司最近似乎流年不利),1394若想要在这个领域有所表现的话,似乎还得再加把劲!


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