USB3.0速度提升10倍

．72 數位家庭 科Discovery技新知 到底USB 3.0有多快呢？一張27GB的HD DVD可在70秒內 傳輸完畢，而一般的DVD光碟， 則只要11秒便完成了，比你換張 光碟片還快，不過光碟機、硬碟 機的速度將會是個大問題。一般 預測USB 3.0的需求短期內不會出 現，除非是有新的殺手應用，不 然大部分的周邊將還是繼續使用 USB 2.0。 USB蠻好用的，可說是電腦 在普及於一般人之後，最成功也 最通用的規格，甚至工業界也可 以看到許多儀器是用USB與電腦相 連。由於USB可以對周邊裝置供 電，甚至幫忙充電，而資料傳輸 速度夠快，還可以隨插即用，也 因為這些我們用起來非常習以為 常的特點，所以才會讓它如此成 功。不過隨著硬碟容量與網路速 度的成長，越來越多人不能忍受 USB 2.0的480Mbps，若要搬移硬 碟內動輒以10GB為單位的資料， 需以幾杯咖啡當時間計算單位， USB還是繼續加速吧。 向下相容決定規格 推廣成敗 電腦每年都有新規格推出， 看這些規格時有個很重要的地 方，有沒有向下相容，比如說 200GB與100GB的硬碟機，都可 以插在同一個主機板上，USB 1.0 印 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 機與USB 2.0的溝通也沒有 問題，不會因為規格升級就要全 部翻盤重來。如果不是相同的規 格，就是要做到規格通用，以無 線上網為例，不論你用Wi-Fi或是 現在手機公司狂推的3G、3.5G， 甚至是比較少人在用的PHS手機 上 網 ， 不 同 的 技 術 卻 有 相 同 的 連 線 結 果 ， 不 會 說 以 後 用 WiMAX上網， 網 頁 就 會 多 幾 張圖。 向下相容帶給使用者無痛升 級，買了新產品一樣繼續使用， 這才可以帶給使用者最大的便利 性，同時給廠商最大的商機，所 以USB 3.0在制訂時，便宣稱他 們一定會做到向下相容與隨插即 用。USB子規格其實蠻多的，主 要可分為早期的USB 1.0，速度是 12Mbps，現在僅存於一些超低價 位的鍵盤、滑鼠，如果你將USB 裝置插入電腦，Windows作業系 統告訴你「這裝置可以跑得更快 點」，那就代表將USB 2.0裝置插 入USB 1.0端子了。USB 1.0推出 市面即深受好評，除了速度真的 該檢討之外，所以接著推出的USB 2.0，速度立刻飆升到480Mbps， 這種一口氣加速四十倍的事情真 是前所未見。USB 2.0就是我們現 在常用的USB規格，瞬間速度在那 短短的千分之幾秒內，資料傳輸 速度的確是跑到48MBps，這是筆 者用儀器親自測量過的。 對規格不太熟悉的朋友，請 注意一下筆者的用字，USB的傳 Intel與HP等公司，最近推 出了USB 3.0新規格，最大的差 異當然是速度又提升了，這次從 480Mbps提升到4.8Gbps以上，一 口氣拉高近十倍，而為了因應這種 速度上的提升，先前的傳輸線材 改用銅線包覆的光纖，此規格 可望在2008年第一季制訂 完成。 維持向下相容與隨插即用特性 USB 3.0 速度提升10倍 文／圖　S.Roach 科Discovery技新知 USB速度比較表 演進 名稱 速度 USB 1.0/1.1 Low Speed 1.5Mbps USB 1.0/1.1 Full Speed 12Mbps USB 2.0 High Speed 480Mbps USB 3.0 Superhigh Speed 至少4.8Gbps ．73 數位家庭 科Discovery技新知 輸速度480Mbps，這邊是用小寫 的b，代表bit(位元)，而每秒傳送 48MBps，這邊用的是大寫的B，代 表Byte(位元組)。會有這差別是因 為USB為一次一位元的序列傳輸， 所以習慣上使用bi t當傳輸計算 單位，但我們平常處理電腦資料 時，都是以Byte計算大小，你會說 一張照片大小是20K Bytes，不會 說120K bits。 IDF公布USB 3.0 相關資訊 英 特 爾 每 年 都 會 舉 辦 研 討 會，就該公司目前在發展的新技 術，與新的技術藍圖與各合作公 司與媒體分享，此技術論壇名稱 為IDF，(Intel Developer Forum英特 爾技術論壇)，每次開會最大的重 頭戲就是又有什麼新的CPU開發計 畫，速度多快或塞入幾個核心， 不過在筆者看來，這已經變成常 態了，如果哪天英特爾不打算加 強CPU的性能那才是大新聞。 在今年的秋季IDF上，筆者認 為與一般使用者最相關的新聞， 應該是英特爾即將推出USB 3.0規 格，USB 3.0的開發廠商包括了英 特爾、HP、NEC、NXP(以前是飛 利浦旗下的半導體部門)與德州儀 器，但主導的廠商與以前的USB規 格相同，依然是英特爾。 如果讀者去網路上尋找英特 爾公開的USB 3.0新聞資料，可以 發現一直提到IEEE 1394(以下簡稱 1394)，因為USB與1394的規格及 市場定位太相似了；最重要的， 目前的影像設備傾向使用USB的死 對頭IEEE 1394 (又稱FireWire)，而 目前除了影像資訊外，很難看到 其他應用場合有這種傳輸速度的 需求。 1394與USB非常接近，但強 調的重點不同，當初USB在制訂時 由英特爾所主導，1394則是蘋果 的點子，想當然爾英特爾一聲令 下，所有的PC電腦都會配備USB端 子，這下子不流行都不行了。但 1394仍然在許多方面獲得視訊玩 家的支持，像是支援更長的電纜 線，對CPU的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 較低，在以蘋果 電腦為主流的影像編輯界，這是 最好的選擇。 根據1394的開發計畫，目 前不但正在審議比USB 3.0更快 的10Gbps超高速規格，更打算讓 1394B升級到3.2Gbps，而且不用 更換接頭，甚至要推出以一般網 路線(CAT5/CAT6)為媒介的規格， 降低鋪設家庭網路的麻煩，最後 則是100公尺光纖1394計畫。看來 USB 3.0想統一電腦規格的日子仍 然相當遙遠，起碼在影像編輯的 領域相當困難。 USB 3.0技術規格初探 雖然說英特爾已經開始透露 USB 3.0的技術資料，不過離上市 可還有好長一段路，英特爾的工 程師表示，他們透過軟體方式， 模擬5GHz與25GHz的速度，雖然 速度很誘人，不過請注意是用軟 體模擬的。但這仍然透露了一 點訊息，USB的速度將不會停在 4Gbps，USB 3.0可能會更快，或者 下一代的USB又會繼續提升速度。 在業界人士看來，這代表英特爾 正在做準備，希望下次升級時可 以一口氣大幅超越1394。 由於USB 3.0的設計難度相 當高，一開始時將會以整合好幾 顆晶片的方式，至於什麼時候會 做到一顆晶片搞定一切，這就要 看各廠商的技術能力跟決心了。 現在低價位的顯示卡，板子上除 了記憶體之外，往往只有一顆晶 片，也就是說，這顆晶片除了負 責與CPU溝通、繪圖外，還要送出 影像信號給顯示器。但幾年前的 顯示卡，在這顆晶片外還需要一 顆ADC晶片，送出類比信號給顯示 器，所以電路板面積會比較大， 這就是整合與否的差別。 顯示卡晶片是否整合與一般 使用者的關係不大，很少有人整 天拆顯示卡的，但USB晶片是否 整合，這問題就很大了。最常見 的USB儲存裝置，非USB隨身碟 莫屬，要越小越好，而USB隨身 碟內，也的確是縮小到剩兩個晶 片：快閃記憶體與USB控制晶片。 如果USB 3.0遲遲不能單晶片化， 需要兩三顆晶片才能完成功能， 那USB 3.0隨身碟的體積可能會是 現在的三倍到五倍，耗電量的問 題也會讓隨身碟有溫暖手心的特 1英特爾公布的USB 3.0介面卡，可以注意到 電路板上不但零件很多，而且還有散熱片(圖 片來源：Intel) ．74 數位家庭 科Discovery技新知 殊功能。 在USB 3.0目前所公布的工程 數據中，筆者認為最糟糕的一點是 電纜線長度的問題，很有可能會從 5公尺降到只剩2公尺。老實說一開 始時，USB並沒有制訂纜線長度， 而是要求纜線的特性必須在某個數 字之下，而這個特性會隨電纜線的 長度增加而增加，當時的技術在合 理成本內就是5公尺。其實USB這 樣制訂是很合理的，除了很特殊的 儀器外，一般的晶片根本不知道電 纜線有多長，只要信號不錯誤就可 以了，不會說4.99公尺傳輸正確， 5.01公尺就斷線這種事情。 全雙工加強傳輸速度 由物理特性我們知道，越長 的電纜，對傳輸晶片的負擔越大， 所以傳輸速度會降低，如果不想降 低，只好跟USB 3.0一樣，縮短電纜 長度。對一般人來說，不要說5公 尺，2公尺的USB就很足夠了，最長 的USB電纜需求，是從滑鼠到電腦 的距離，而滑鼠是個相當低速的裝 置，不必考慮這樣多事情。 根據規格數字看來，USB 2.0 比1394a還快，但有很多玩家認為 實際上後者卻比較快，這箇中緣故 是受到控制方法的影響。筆者一 直認為USB最大的缺點，是它的半 雙工作業方式(Half Duplex)，給予 系統相當大的限制，你偶爾會聽 到USB 2.0只有200Mbps，而不是 480Mbps，就是這緣故。 所謂的單工作業，是指一個 傳輸通道上一次只能一個人說話， 就像每次颱風過後，山區道路常變 成單線通車，往南的車輛必須停下 來，等往北的通過後才能放行。 USB的單工通訊方式，CPU與周邊一 次只能一邊送出訊號，而且USB的 通訊方式相當倚賴CPU進行仲裁， 就算CPU再快個10倍，所有的控制 信號還是塞在USB，影響USB自身的 資料搬移。故USB 2.0的最大資料傳 遞速度真的具備48MBps，但那只能 維持一小段時間，之後又需要等待 CPU的允許方能再爆發一次，平均 起來就變成拉低效能。 英特爾對這缺點也有所回應， 他們表示將會加強USB控制器的功 1根據英特爾公布的資料，USB 3.0接頭內有兩個光纖接點，其他部分 則與現有USB 2.0完全相同(圖片來源：Intel) 1ARTIMI設計的WUSB晶片，可以讓數位相機與電腦以現有的USB軟體規格溝通 (圖片來源：ARTIMI) 1Intel高級副總裁兼數位企業事業部總經理 Patrick Gelsinger 手持 USB 3.0 Cable(圖片來源：Intel) ．75 數位家庭 科Discovery技新知 能，CPU不用事必躬親，雖然什麼 事情都一樣要由電腦端來控制，但 有些小事只要傳輸至主機板就可以 了，就算CPU正在忙，對傳輸速度 的影響也相當有限。除此之外， USB還在研發新技術，用以達到同 步傳輸的功能，簡單來說就是周邊 裝置有什麼資料立刻回傳電腦，不 必像現在一樣由CPU決定是否重要 與可否傳送。 現有的USB是以銅線傳遞信 號，無法負荷USB 3.0的規格期待， 所以USB 3.0的電纜將與現有不同， 內部埋了兩條光纖，用以傳遞GHz 等級的信號。這件事相當耐人尋 味，如果是兩條而非一條光纖，代 表可以同時傳遞兩組信號，一個是 電腦通往周邊，另一個則是周邊通 往電腦，是否USB 3.0有機會做到 同時雙向通行，也就是全雙工(Full Duplex)呢？那這樣USB 3.0的實測性 能，很可能會是USB 2.0的二十倍以 上。 無線傳輸的WUSB 在我們關切USB 3.0規格時， 不妨也看一下WUSB(Wireless USB， 無線USB)的進度。WUSB第一版已 經上市，跟藍牙一樣號稱要統一 所有電腦、手機、相機傳輸資料 的無線通道，由於WUSB使用UWB 超寬頻通訊技術，而藍牙Bluetooth 也採用這技術做為下一代基礎， 因此代表WUSB與Bluetooth可能具 備互通性。 目前已經有一大批符合WUSB 1.0規格的產品在進行認證，而 新規格的制訂也開始了，前不久 WUSB公布了1.1版規格的制訂目 標，計畫做到3公尺內1Gbps，並 且具備更多互通的可能性，以整 合電腦之外的3C產品。站在USB官 方組織的立場，這等於USB 2.0即 將有兩個後續規格產生，一個是 USB 3.0，另一個則是WUSB 1.1， 而這兩個規格在制訂時，都對媒 體與廠商發誓他們一定維持向下 相容，而現在兩個規格都還在制 訂階段，變成要讓兩個制訂中的 規格平行相容，USB官方組織一定 在這件事上花了不少精神。 預計兩年後上市 USB官方認為，一個規格從推 出到普及約有1~2年的落差，所以 USB 3.0將會在2009，最晚2010年 普及。那現有的資訊技術繼續普 及下去時，兩年後是否會出現對 USB 3.0的需求？ 當初英特爾在IDF公布USB 3.0 要拉高10倍速度時，筆者第一個 想法跟很多人很像，這究竟可以 做什麼？除了USB外接硬碟可以 跑得快一些之外，好像沒什麼好 處。但實際想想後，還是有許多 優點的，最重要的應用場合是對 於影像處理的幫助，如影音廠商 最近常打的廣告，現在是高畫質 影像的世代，不只是看影像，連 Webcam都要進入高畫質才行，目 前市面上已經出現5百萬畫素的 Webcam，可惜受限於USB 2.0的傳 送速度，在觀看即時影像時必須 降低畫質。如果有USB 3.0，不用 說5百萬畫素，千萬畫素都有可以 做到無損無停格。屆時只要一台 電腦，加上一條夠好的網路，開 視訊會議或用Webcam做家庭保全 都很簡單。 說到這，最有趣的發展應該 是蘋果電腦可能會轉向使用USB 3.0，或是同時支援USB 3.0與新 的1394。這完全是合理推測，蘋 果電腦之前跟Sony有得拼，都是 以封閉規格著稱，不但價格貴， 而且總是用自己所中意的技術。 現在蘋果電腦已經使用英特爾 的CPU，順便使用英特爾的晶片 組，當未來USB 3.0加進英特爾 的晶片組之後，代表每台蘋果電 腦都內建USB 3.0，至於1934則 必須另外安裝電路，在這種情況 下，系統若只有支援1394而不支 援USB 3.0，實在是不盡合理，所 以一年多之後，讀者們可以注意 新的蘋果電腦規格，便知道Steve Jobs(蘋果電腦執行長)如何因應這 種窘境。 責任編輯／陳景城P 1無線USB的產品即將大量上市，而WUSB 1.1 規格也開始制訂，這與USB 3.0是不同走向的 技術延伸(圖片來源：www.usb.org)