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USB 发展史回顾:谁将取代 USB?

2020-06-09 265浏览量
USB 发展史回顾:谁将取代 USB?

和所有技术一样,USB 技术也会随着时间的推移而不断进化。在 18 年的市场销售生涯中,USB 已经衍生出多种版本,每个版本的连接线和读写速度都不一样,可谓非常地混乱。

几年之后,市场上有可能出现一种规範、统一的 USB 完全取代现有複杂混乱的 USB 线。而在观望 Type-C 的未来之际,我们不妨回顾一下 USB 的发展历程,了解过去的技术标準及仍待克服的技术阻碍。

USB 的问世取代了什幺USB 发展史回顾:谁将取代 USB?

如果在过去的十几年前,你都有使用电脑,那幺对理解 USB 也十分容易了。虽然它的技术参数和连接速度依旧複杂,但是 USB 的技术仍然是不断发展提升的。

在 USB 诞生前的奔腾和奔腾二代时代,电脑身上所有的数据连接埠都是十分巨大的(与现在的对比真的可以用「巨大」来形容)。连接一个滑鼠?那幺就需要一个 PS/2 或串行连接埠。同样,连接键盘也是如此,或者是苹果 Desktop、DIN 连接埠。印表机和扫瞄仪一般也是使用老旧的并行连接埠,而假如你不想用 SCSI,也可以使用其来连接外部储存器。此外,在电脑上连接游戏手把或摇桿通常还需要一个游戏连接埠,而在 90 年代,这种连接埠只有独立音效卡上才有。

由此可见,电脑连接埠的问题非常明显。它们当中一部份需要佔用空间极大的专用拓展卡,而且出现故障时,问题排查也很麻烦。到了 90 年代末,人们开始给电脑加入一对 USB 连接埠——通常在机身背后——这就是常见的 USB 1.1 连接埠,最高速度可达 12Mbps。最初,配件製造商并未一口气将所有连接埠转换成 USB,但是滑鼠、键盘、印表机等其他附件都已率先採用,随后不久 USB 便被做为主要连接埠。

进入 21 世纪初期,USB 2.0 连接埠开始逐步普及,并开始取代很多原有事物。首先,USB 快闪记忆体淘汰了软碟,也让光碟媒介逐渐消退——当小巧的随身碟可以胜任一切外部储存时,为什幺要用 CD 或 DVD 来做为储存数据的容器和操作系统的安装来源呢?此外,USB 2.0 也让电脑连接外围设备变得可行——比如 Wi-Fi 网卡、光碟机、网路孔等——这些在以往都是需要内置机身安装的。480Mbps 的传输速度让一切成为可能,而到了这个时候,USB 连接埠开始完全取代桌上型和笔电(尤其是笔电)上的老式连接埠。

USB 发展史回顾:谁将取代 USB?

随着 USB 2.0 的成长,USB 的时代真正到来。随后,USB 3.0 数据传输的速度提高到 5Gbps,这就使得之前提到的新用途更加有效——系统备份和大型音源文件的传输时间大大减少,并且突破了以往 802.11ac 或 Gigabit 网卡的瓶颈。从 USB 3.0 外接硬碟和快闪随身碟上执行整个作业系统变得相当流畅,尤其是在故障排除或恢複资料时,这个执行方式显得更为实用。

后来,USB 几乎成为笔电唯一连接外部设备的连接埠,特别是在 Wi-Fi 减少了对专用网路孔的需求后。无处不在连接埠也支持各种晶片处理器,从英特尔到高通到 AMD。

不过,USB 也并不是不存在什幺缺陷,只是它一直致力于获得并保持了来自科技公司广泛的技术支援。而在将近 20 年的发展时间里,USB Type-A 连接埠基本上在尺寸和形状上都没有发生过改变。考虑到连接埠的不断迭代,这个细节也是个不小的壮举。

有什幺是倖存下来的?USB 发展史回顾:谁将取代 USB?

自从 USB 获得连接埠主导权后,一些不同类型的连接埠设备曾试图挑战 USB 的支配地位。它们确实有过小规模的成功,或者被某些类型的设备改採用,也经常有一些 USB 所不具备的功能,但至今为止,USB 仍旧保持着自身在市场的统治地位,其他或许能分得一杯羹。

其中一个是 FireWire。90 年代末期到 2010 年代初期的十多年间,FireWire 这种标準的连接埠得到了苹果的支持。和 USB 相比,那时 FireWire 确实具有某些优势。举例来说,FireWire 设备可透过串连将两个设备彼此连接,这就意味着用户只需一个电脑连接埠就能与多部设备相连接;FireWire 的执行并不需要消耗多少主机 CPU 的性能,而且可同时执行文件的双向传输(USB 1.1 和 2.0 都智慧单向传输),传输速度也比 USB 更快——FireWire 400 支援 400Mbps 的传输速度,与 USB 1.1 设备的 12Mbps 相比,确实快乐不少。而当 USB 2.0 的运行速度达到 480Mbps 时,FireWire 800 已经能够实现 800Mbps。

但是,FireWire 最大的问题是推广起来成本极高。因为它需要在电脑和外设上安装自己的控制晶片。在早期,使用 FireWire 这一名称还需要向苹果缴纳授权费。而且,特定的晶片导致了一堆本质上标準相同的连接埠却拥有五花八门的名称,包括 Sony’s i.LINK,还有绝对令人尴尬的「IEEE 1394」。从 FireWire 400 升级至 FireWire 800 还需要不一样的连接线。

因此,FireWire 只获得高阶设备外接储存产品和需要大量频宽的影像装备的青睐,而价格更低廉的 USB 仍然保持着更高的佔有率和更广泛的支援。此外,虽然 FireWire 的传输速度达到 1.6Gbps、3.2Gbps 和 6.4Gbps 的标準处于不同的研发阶段,但由于苹果的大多数产品已经不再加入 FireWire 连接埠,其相关的研发和支持很大程度上也已经消失。

USB 发展史回顾:谁将取代 USB?

放弃了 FireWire 之后,苹果的 Mac 现在採用了 Thunderbolt 连接埠。Thunderbolt 本是英特尔研发和支持的一种标準,但其被使用最广泛的是 Mac,因为它首发 Mac。最初,这种技术被称为 Light Peak,第一代 Thunderbolt 的双向传输速度最高达到 10Gbps——这是 USB 3.0 的两倍。在后者成为大多数 PC 标配的 1 到 2 年前,Thunderbolt 就已经问世了。

第二代 Thunderbolt 控制器透过更改资料传输的方式,速度提升至 20Gbps。第一代的 Thunderbolt 控制器透过某个 PCI-E lane 传输数据,速度约为 10Gbps,然后需要在另一个 PCI-E lane 接收数据;Thunderbolt 2 将两个 PCI-E lane 结合起来,速度自然得到提升。不过,如今没有哪一款能在 Mac 或其他高阶 PC 外得到广泛应用。而 Thunderbolt 3 对连接埠进行升级,速度可达最高 40Gbps。由于 Thunderbolt 3 能与 USB Type-C 和 USB 3.1 gen 2 相相容,其使用範围相对较为广泛了些,包括戴尔的 XPS 产品线和惠普的 Elite x2 平板。而在未来,光纤版的 Thunderbolt 承诺带来最高 100Gbps 的速度,但这可能还要好几年才能实现。

也就是说,Thunderbolt 拥有一些与 FireWire 相类似的缺点——原始设备製造商仍然在 PC 外需要一套独立的控制器,以及额外的处理器支援。理论上说,戴尔可以将控制器直接集成到每一个晶片组,然后利用自身在 PC 市场的优势来巩固 Thunderbolt 的地位,但这又会带来其他限制——说到底还是利润问题。

现在,这些限制 Thunderbolt 的因素还只是一小部份。儘管当 4K 显示萤幕逐渐兴起,传输数据的压力越来越大时,Thunderbolt 的功能仍然具有优势,但对于那些一直使用 USB 的人来说,目前 USB 的表现也基本上可以满足他们的需求了。

USB 的未来有哪些挑战?USB 发展史回顾:谁将取代 USB?

假设 USB 与 Thunderbolt 之间的竞争态势没有太大的改变,USB 未来所面临的最大挑战莫过于——那些具备相同能力、但可以无线执行的技术。

在许多方面,我们已经开始可以藉助无线技术来满足某些 USB 才能完成的需求了。云端同步服务可以将邮件、联络人、行程表、文件和多媒体等资料在所有设备之间同步更新。蓝牙、NFC、Wi-Fi Direct 和 AirDrop 都能成为取代 USB 进行文件传输技术途径。Miracast 和 AirPlay 也能让设备与电视进行无线连接。支持 Wi-Fi 的印表机甚至是 Wi-Fi 相机和储存卡在今天也是平常不过的事物了。

不过,以上这些技术最大的限制通常都是速度问题。如果需要传输大量照片或手机拍摄的 1080p 影片,那幺这个传输所需要的时间你可能就不太想等下去了。相比较而言,传输大文件时连 USB 2.0 都比无线传输要更快更稳定。开发者和创客也都比较想使用 USB 来将行动设备和电脑连接——透过 Wi-Fi 或蓝牙安装 Android ROM 目前是不可能实现的。

即使你从来不把设备连接电脑,你大部份的设备也依然需要使用有线的方式进行充电。无线充电技术虽然已经出现,而且还不只一种,但这种充电方式也依然存在许多缺陷,比如充电速度慢、标準不统一等等。为了使用无线充电,设备製造商需要在设备中加入新的硬体支援。

所以,即便无线技术兴起,USB 短期内也不会被淘汰。就像 Wi-Fi 时代的到来并没有消灭乙太网路一样,无线技术也不会取代 USB。即使我们仍需要面对各种速度、连接线不统一的标準现状,USB 具有的快速、便捷和强大相容性都会为这种标準长时间地存在于我们的电脑上提供保障。

不过,面对这样的现状,USB 应用者论坛对 USB 产品的版本升级也有了新的认识,该组织计划推出一款採用新连接线 Type-C 的 USB,来取代前代的因手机、平板、电脑及其他周边设备型号不同而产生多样版本的 USB Type-A 和 Type-B。据悉,Type-C 支持更快速的 10Gbps USB 3.1 gen 2 spec。

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