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USB 3.0一統有線互連技術
 

【作者: 王岫晨】   2009年07月07日 星期二

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USB是電腦周邊與各種消費性電子產品重要的資料傳輸介面。USB 3.0為第三代USB傳輸介面,規格於去年11月正式底定,每秒傳輸速度可達5Gpbs,是現行USB 2.0的10倍,而且更具省電優勢。



傳輸快、低耗電


應用廣泛的USB介面標準將正式升級到3.0版。USB 3.0又稱為SuperSpeed USB,特色包括使用內含5條線的電纜,其中兩條用來接收、兩條負責傳送,及一條接地線,因此其實體層可達到雙向5Gbps全雙工(full duplex)連結。舊版本的USB則是採用兩線、半雙工的架構。新版規格USB連接器的外觀仍是Type-A型式、可使用現有的插座,但內部包含五個支援全雙工的新接腳。



簡單來說,客戶端USB 3.0晶片需要現有USB晶片兩倍的邏輯閘,至於耗電量方面,Symwave行銷副總裁John O'Neill便表示,拜其高傳輸速率之賜,USB 3.0在每Gbit傳輸的耗電量還是優於舊版本。



此外,由於通訊協議的大幅改進,USB 3.0在處理器週期上的主機負載減輕,使得整個系統耗電量在mW/Gbit的基礎上更具優勢。USB 3.0採用的是中斷驅動協議,取代舊版本的詢答(polling)模式,讓大量的通訊透過點對點連結、而非將資料廣播至所有連結的設備。



此外,USB 3.0規格將攜電量由500毫安培提高到900毫安培,讓設備透過USB介面充電的速度更快。該規格並能感測所連結裝置的電池電量是否不足,並藉由傳遞微弱的電流,讓電量偏低的裝置恢復動力並建立連結。



USB 3.0傳輸介面分成Host(主機)端與Device(裝置)端,必須先有Host端的支援,周邊的Device端才能搭配。在Host端部份,大廠Intel與AMD將自2010年起將USB 3.0列為南橋晶片規格,而微軟Windows 7也計劃將USB 3.0透過Windows Update列為驅動程式,USB 3.0將很快成為新興傳輸介面標準,取代現行USB 2.0。



目前USB 3.0規格已可提供給願意簽署使用者協議的個人與廠商下載,預期分離式的主機與裝置控制器將在2009年年中問世,而採用新規格元件的系統與產品則將在2010年年初問世。



藉由舊有USB介面的廣泛應用,新版USB期望能進一步拓展應用的市場版圖,一開始從傳輸大型視訊檔案的角度切入市場將非常適合,長期則期望能取代目前使用舊版USB的所有系統,特別是數量仍在成長的快閃記憶體、與硬碟儲存裝置等。



Linux將首先支援USB 3.0


根據報導指稱,Linux將是首先正式支援USB 3.0技術的作業系統。而支援USB 3.0的功能也將很快整合到Linux核心當中。



據了解,該消息是英特爾開放原碼軟體技術中心的開發人員Sarah Sharp在自己的網誌中所透露。Sharp說,在過去的一年半裡他持續不斷地研究這個龐大的計畫。目前包括惠普、英特爾和微軟等會員廠商在內的USB 3.0發展組織已宣佈,其會員廠商已經完成了USB 3.0的技術規範。設備廠商並將利用這個技術廣泛推廣相關產品到市場上。



NEC發表USB 3.0晶片


NEC最快在2009年底就會有支援USB 3.0的PC問世,2011年則預計將有三成PC支援USB 3.0傳輸規格。NEC表示,將在6月推出支援USB 3.0規格的LSI晶片樣品,並於9月正式量產。



由於電腦與硬碟之間的傳輸介面已經晉升至SATA規格,1秒最快3Gbps的傳輸介面已經高出USB 2.0許多,因此USB 3.0可用來解決傳輸速度上的瓶頸。



USB 3.0最高速傳輸規格Super-Speed比現有USB 2.0的High Speed快10倍,可大幅縮短數位檔案傳輸的時間。NEC也將在未來致力於推廣USB 3.0規格至數位相機、電視等數位產品中。



增你強與Fresco Logic簽約合作


增你強宣佈將與USB 3.0 IC設計與解決方案公司Fresco Logic(美商睿思科技)簽訂代理合約,負責大中華地區與東南亞地區產品代理銷售,攜手進軍USB 3.0市場。



由於USB 3.0規格於2008年11月正式抵定,在目前是非常先進的標準,增你強非常看好USB 3.0的發展潛力,除了電腦與主機板市場外,其他需要超高速傳輸多媒體影音檔案的裝置,例如數位相機、印表機、外接式硬碟、固態硬碟、各種行動裝置與高解析度數位電視機等,都是USB 3.0的潛在商機。增你強與技術領先的Fresco Logic合作,佈局新世代USB市場,預計2010年將有成果展現。



Fresco Logic甫於2009年5月20日於日本東京舉辦的SuperSpeed USB Developers Conference(超高速USB開發會議)上,推出業界第一個符合SuperSpeed USB(即USB 3.0)xHCI 0.95標準的USB 3.0主端控制晶片(Host Controller),並實機展示以PCI Express Card,透過筆記型電腦express card插槽與USB 3.0連接線,連接至SuperSpeed USB儲存裝置原機,正式開啟USB 3.0應用新紀元。Fresco Logic的解決方案不僅能讓超高速USB 3.0與現有廣泛USB應用簡易銜接,而且能在不改變原本架構上,即可享用即時且便利的超高速傳輸速度與USB3.0多項效能。



Symwave和LeCroy發展儲存裝置


Symwave(芯微科技)及LeCroy共同宣布,雙方合作加速了Symwave開發新一代的SuperSpeed USB3.0-to-SATA儲存裝置。Symwave採用LeCroy的Voyager M3 USB主機硬體模擬(emulation)平台進行系統設計驗證與USB 3.0規範符合性(Compliance),以達到消費性儲存方案更快上市的目標。根據市場研究機構IDC於2008年11月發佈的報告預估,2012年全球將有超過1.2億台個人儲存裝置的出貨量,其中絕大部分都將採用USB 3.0介面。



業界預期,由於既有的USB或FireWire介面在下載或備份大型媒體檔桉時得耗費很長時間,因此外接式個人儲存裝置應該是首波廣泛支援SuperSpeed USB 3.0標準的消費性產品。舉例來說,利用USB 2.0傳輸1 TB(Terabyte)大小的內容需耗費將近14小時,但利用USB 3.0僅需1.3小時(80分鐘)。一個20GB的音樂檔案,或相當於20小時的家庭影片,以USB 3.0傳輸僅需2分鐘,但用USB 2.0卻要20分鐘。



為加速Symwave USB儲存方案的開發時程,整合了訊號產生器(exerciser)的LeCroy Voyager M3 USB協定分析儀被用來進行USB 3.0主機控制器的硬體模擬、產生USB 3.0流量,並監控與Symwave USB 3.0裝置控制器間的端到端數據傳輸。LeCroy ReadyLink可提供鏈結層模擬,自動化所有鏈結層的交握(handshaking)、訓練(training)、及流程式控制制。其數據分析和追蹤擷取性能,可為USB 3.0規範符合性提供可用來測試與除錯的SuperSpeed數據路徑。



In-Stat認2013年才普及25%


雖然USB3.0具備多項優勢,但市場調研機構In-Stat認為,其普及速度並不會太快,特別是在目前全球經濟不景氣的情況下。



In-Stat預測,等到2013年的時候,USB3.0也只會佔整個USB市場的25%,換句話說,四年後仍有四分之三的設備還停留在USB2.0/1.1規格上。



當然,這只是時間問題。事實上早在USB 3.0規格發佈時,唯一問題並非該技術是否能夠成功,而是會有多麼成功。僅2008年,全球各種USB相關設備的出貨量就超過30億,其中滑鼠仍然是PC周邊商品中出貨量最大的設備。



In-Stat分析師Brian認為,所有的PC和大部分PC周邊都已經從FullSpeed(USB1.1)轉到了HighSpeed(USB2.0),而這些設備絕大多數也都會走向SuperSpeed。對PC周邊來說,最關鍵的問題在於USB 3.0將何時整合到ASIC和MCU裡。



In-Stat還預測,內建USB介面的消費性電子設備在2008~2013年的年複合成長率將有6.6%,另外mini-USB雖未在手機上取得太大成功,micro-USB卻可望在2013年成為手機介面的統一標準傳輸規格。



結語


USB 3.0在技術上有其新意,但簡化相關設計與找到應用最佳切入點,將是USB 3.0能否在今年全球市場經濟衰退的陰影中站穩根基的重要關鍵。但不容質疑的是,USB已是目前最廣泛使用的電子傳輸介面之一,相信速度更快的USB 3.0規格一出,也將在市場上造成一股新旋風。



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