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USB 3.0一统有线互连技术
 

【作者: 王岫晨】2009年07月07日 星期二

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USB是电脑周边与各种消费性电子产品重要的资料传输介面。 USB 3.0为第三代USB传输介面,规格于去年11月正式底定,每秒传输速度可达5Gpbs,是现行USB 2.0的10倍,而且更具省电优势。



传输快、低耗电


应用广泛的USB介面标准将正式升级到3.0版。 USB 3.0又称为SuperSpeed​​ USB,特色包括使用内含5条线的电缆,其中两条用来接收、两条负责传送,及一条接地线,因此其实体层可达到双向5Gbps全双工(full duplex )连结。旧版本的USB则是采用两线、半双工的架构。新版规格USB连接器的外观仍是Type-A型式、可使用现有的插座,但内部包含五个支援全双工的新接脚。



简单来说,客户端USB 3.0晶片需要现有USB晶片两倍的逻辑闸,至于耗电量方面,Symwave行销副总裁John O'Neill便表示,拜其高传输速率之赐,USB 3.0在每Gbit传输的耗电量还是优于旧版本。



此外,由于通讯协议的大幅改进,USB 3.0在处理器周期上的主机负载减轻,使得整个系统耗电量在mW/Gbit的基础上更具优势。 USB 3.0采用的是中断驱动协议,取代旧版本的询答(polling)模式,让大量的通讯透过点对点连结、而非将资料广播至所有连结的设备。



此外,USB 3.0规格将携电量由500毫安培提高到900毫安培,让设备透过USB介面充电的速度更快。该规格并能感测所连结装置的电池电量是否不足,并藉由传递微弱的电流,让电量偏低的装置恢复动力并建立连结。



USB 3.0传输介面分成Host(主机)端与Device(装置)端,必须先有Host端的支援,周边的Device端才能搭配。在Host端部份,大厂Intel与AMD将自2010年起将USB 3.0列为南桥晶片规格,而微软Windows 7也计划将USB 3.0透过Windows Update列为驱动程式,USB 3.0将很快成为新兴传输介面标准,取代现行USB 2.0。



目前USB 3.0规格已可提供给愿意签署使用者协议的个人与厂商下载,预期分离式的主机与装置控制器将在2009年年中问世,而采用新规格元件的系统与产品则将在2010年年初问世。



藉由旧有USB介面的广泛应用,新版USB期望能进一步拓展应用的市场版图,一开始从传输大型视讯档案的角度切入市场将非常适合,长期则期望能取代目前使用旧版USB的所有系统,特别是数量仍在成长的快闪记忆体、与硬碟储存装置等。



Linux将首先支援USB 3.0


根据报导指称,Linux将是首先正式支援USB 3.0技术的作业系统。而支援USB 3.0的功能也将很快整合到Linux核心当中。



据了解,该消息是英特尔开放原码软体技术中心的开发人员Sarah Sharp在自己的网志中所透露。 Sharp说,在过去的一年半里他持续不断地研究这个庞大的计画。目前包括惠普、英特尔和微软等会员厂商在内的USB 3.0发展组织已宣布,其会员厂商已经完成了USB 3.0的技术规范。设备厂商并将利用这个技术广泛推广相关产品到市场上。



NEC发表USB 3.0晶片


NEC最快在2009年底就会有支援USB 3.0的PC问世,2011年则预计将有三成PC支援USB 3.0传输规格。 NEC表示,将在6月推出支援USB 3.0规格的LSI晶片样品,并于9月正式量产。



由于电脑与硬碟之间的传输介面已经晋升至SATA规格,1秒最快3Gbps的传输介面已经高出USB 2.0许多,因此USB 3.0可用来解决传输速度上的瓶颈。



USB 3.0最高速传输规格Super-Speed​​比现有USB 2.0的High Speed​​快10倍,可大幅缩短数位档案传输的时间。 NEC也将在未来致力于推广USB 3.0规格至数位相机、电视等数位产品中。



增你强与Fresco Logic签约合作


增你强宣布将与USB 3.0 IC设计与解决方案公司Fresco Logic(美商睿思科技)签订代理合约,负责大中华地区与东南亚地区产品代理销售,携手进军USB 3.0市场。



由于USB 3.0规格于2008年11月正式抵定,在目前是非常先进的标准,增你强非常看好USB 3.0的发展潜力,除了电脑与主机板市场外,其他需要超高速传输多媒体影音档案的装置,例如数位相机、印表机、外接式硬碟、固态硬碟、各种行动装置与高解析度数位电视机等,都是USB 3.0的潜在商机。增你强与技术领先的Fresco Logic合作,布局新世代USB市场,预计2010年将有成果展现。



Fresco Logic甫于2009年5月20日于日本东京举办的SuperSpeed​​ USB Developers Conference(超高速USB开发会议)上,推出业界第一个符合SuperSpeed​​ USB(即USB 3.0)xHCI 0.95标准的USB 3.0主端控制晶片(Host Controller),并实机展示以PCI Express Card,透过笔记型电脑express card插槽与USB 3.0连接线,连接至SuperSpeed​​ USB储存装置原机,正式开启USB 3.0应用新纪元。Fresco Logic的解决方案不仅能让超高速USB 3.0与现有广泛USB应用简易衔接,而且能在不改变原本架构上,即可享用即时且便利的超高速传输速度与USB3.0多项效能。



Symwave和LeCroy发展储存装置


Symwave(芯微科技)及LeCroy共同宣布,双方合作加速了Symwave开发新一代的SuperSpeed​​ USB3.0-to-SATA储存装置。 Symwave采用LeCroy的Voyager M3 USB主机硬体模拟(emulation)平台进行系统设计验证与USB 3.0规范符合性(Compliance),以达到消费性储存方案更快上市的目标。根据市场研究机构IDC于2008年11月发布的报告预估,2012年全球将有超过1.2亿台个人储存装置的出货量,其中绝大部分都将采用USB 3.0介面。



业界预期,由于既有的USB或FireWire介面在下载或备份大型媒体档桉时得耗费很长时间,因此外接式个人储存装置应该是首波广泛支援SuperSpeed​​ USB 3.0标准的消费性产品。举例来说,利用USB 2.0传输1 TB(Terabyte)大小的内容需耗费将近14小时,但利用USB 3.0仅需1.3小时(80分钟)。一个20GB的音乐档案,或相当于20小时的家庭影片,以USB 3.0传输仅需2分钟,但用USB 2.0却要20分钟。



为加速Symwave USB储存方案的开发时程,整合了讯号产生器(exerciser)的LeCroy Voyager M3 USB协定分析仪被用来进行USB 3.0主机控制器的硬体模拟、产生USB 3.0流量,并监控与Symwave USB 3.0装置控制器间的端到端数据传输。 LeCroy ReadyLink可提供链结层模拟,自动化所有链结层的交握(handshaking)、训练(training)、及流程式控制制。其数据分析和追踪撷取性能,可为USB 3.0规范符合性提供可用来测试与除错的SuperSpeed​​数据路径。



In-Stat认2013年才普及25%


虽然USB3.0具备多项优势,但市场调研机构In-Stat认为,其普及速度并不会太快,特别是在目前全球经济不景气的情况下。



In-Stat预测,等到2013年的时候,USB3.0也只会占整个USB市场的25%,换句话说,四年后仍有四分之三的设备还停留在USB2.0/1.1规格上。



当然,这只是时间问题。事实上早在USB 3.0规格发布时,唯一问题并非该技术是否能够成功,而是会有多么成功。仅2008年,全球各种USB相关设备的出货量就超过30亿,其中滑鼠仍然是PC周边商品中出货量最大的设备。



In-Stat分析师Brian认为,所有的PC和大部分PC周边都已经从FullSpeed​​(USB1.1)转到了HighSpeed​​(USB2.0),而这些设备绝大多数也都会走向SuperSpeed​​。对PC周边来说,最关键的问题在于USB 3.0将何时整合到ASIC和MCU里。



In-Stat还预测,内建USB介面的消费性电子设备在2008~2013年的年复合成长率将有6.6%,另外mini-USB虽未在手机上取得太大成功,micro-USB却可望在2013年成为手机介面的统一标准传输规格。



结语


USB 3.0在技术上有其新意,但简化相关设计与找到应用最佳切入点,将是USB 3.0能否在今年全球市场经济衰退的阴影中站稳根基的重要关键。但不容质疑的是,USB已是目前最广泛使用的电子传输介面之一,相信速度更快的USB 3.0规格一出,也将在市场上造成一股新旋风。



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