我们在日常生活中几乎每天都会用到USB接口。
手机充电、U盘传输数据、使用有线键盘或鼠标等都需要使用USB接口。毫无疑问,这是当今最常用的界面,其重要性不言而喻。
除了USB接口之外,USB传输协议也与我们的生活息息相关。比较常见的USB协议包括USB 3.0、USB 3.1等。 2022年10月,USB标准组织——USB-IF正式宣布采用新的USB协议命名系统,帮助消费者更直观地了解各种USB产品的功能。
USB诞生已经27年了。这个以统一为目的而创建的通用接口,这些年来发生了怎样的变化呢?现代USB协议命名有哪些特点呢?今天我们就来一起思考一下。
一、USB接口标准介绍
文章开头简单介绍了USB接口和USB协议以及各自的功能。
首先是USB接口部分。 USB 接口有五种类型:Type-A、Type-B、Type-C、Mini USB 和Micro USB。其中应用最广泛的是Type-A接口,常见于电脑主机、音箱、U盘等各种电子设备中。
继USB协议之后,目前USB协议有六个版本:USB 1.0、USB 2.0、USB 3.0、USB 3.1、USB 3.2和USB4。使用最广泛的版本是USB 3.0。
二、USB的「前世今生」
1.USB的诞生背景
在文章的第二部分,我们来谈谈USB的历史和发展。
早在20 世纪80 年代和90 年代,计算机主机背面有不同类型的插孔。例如,如果将计算机连接到打印机,则必须使用并行接口;如果将计算机连接到调制解调器,则必须使用串行接口,并且必须连接鼠标和键盘。您必须使用PS/2 接口。不同设备上的接口的一对一映射可能非常不方便。
从左到右:串行接口、并行接口、PS2接口
除了接口类型较多的问题之外,另一个缺点是这些接口的尺寸较大。由于接口占用了计算机主机上的大量空间,因此也限制了计算机上外接设备的数量,使得计算机主机的体积难以缩小。不仅如此,使用上述接口往往需要手动为计算机安装驱动程序,这也增加了用户的成本。
因此,在USB接口出现之前,不仅各种接口的使用极其不方便,而且接口尺寸过大也阻碍了个人电脑的小型化。世界各地的消费者都面临着寻找和使用多种不同接口的困难,他们期望有一种通用解决方案——,通过一个接口连接他们的所有设备。对于设备制造商来说,统一的界面也有助于提高更多用户对其产品的接受度。
那么,谁会主动提出“统一接口”呢?显然,这需要由在计算机技术领域有影响力、号召力和一定技术积累的厂商发起。而这个制造商就是英特尔,目前是全球最大的计算机零部件和CPU制造商。
然而,实现统一接口显然需要行业内更多厂商参与,而不仅仅是依靠一家大公司的号召。于是,全球最大的七家公司——英特尔、微软、苹果、惠普、意法半导体、德州仪器和瑞萨于1995年联合成立了USB标准组织“——USB-IF”。
USB-IF致力于开发和推广USB技术,通过提供标准、统一的传输接口来简化计算机和外部设备之间的连接。如今,无数设备使用USB 接口,包括计算机、扬声器、打印机、相机、键盘、鼠标、手机和耳机。
2.USB标准的发展迭代
第一代USB 接口于1996 年推出。经过两年的实验,英特尔负责USB标准研发的团队在老师的带领下,制作出了第一块带有USB接口的电路板。该组织的核心成员Ajay Bhatt 也被称为“USB 之父”。
USB 1.0于1996年1月正式发布,其速度比当时计算机背板上的所有连接接口都要快。不过,虽然USB得到了几大行业巨头的支持,但当时的人们对新鲜事物的接受度相对较低,USB 1.0也并没有很普及。
USB 1.0 徽标
转折点出现在USB 1.0 发布两年后。 1998年,USB 1.1标准正式发布,改善了USB 1.0存在的一系列问题,大大增加了外接设备的数量。最重要的是,对苹果电脑、Intel主板、微软Win95系统等软硬件的支持,为USB的普及和发展提供了合适的土壤。
进入21世纪以来,随着存储设备和电子设备对接口传输速度要求的提高,USB 1.1微薄的12Mbps带宽已经不能满足消费者的需求。因此,2000年4月,USB-IF公布了USB 2.0标准。与之前的版本相比,USB 2.0在自行车和高铁之间的带宽增加到了480Mbps。
USB 2.0 徽标
除了速度优势外,USB 2.0 接口还具有易用性、高稳定性和低成本等优点。如果USB 1.0 是“超快”,那么USB 2.0 就是“先进”。据数据机构调查显示,截至2012年,USB 2.0的市场份额仍然高达90%以上。
直到2008年发布USB 3.0,USB接口才真正占领市场。它提供高达5Gbps的传输带宽,比USB 2.0快10倍。传输带宽的增加,显着减少了USB接口在数据传输场景中所花费的时间。
USB 3.0 徽标
得益于USB 3.0本身的巨大优势,在其正式公布后,包括华硕、技嘉在内的多家主板厂商以及包括金士顿在内的存储厂商都陆续推出了搭载USB 3.0接口的主板产品。此外,许多制造商也推出了外部存储设备。 USB3.0规范。截止到2023年的今天,主机、电脑、手机、U盘等很多设备仍然使用USB 3.0接口,USB再次在市场上取得了“好得多”的地位。
即使在成为“接口一哥”之后,USB 的发展仍在继续。 2013年,USB-IF发布了USB 3.1规范,直接将接口带宽提高到10Gbps。此后,USB 的下一个版本——USB 3.2 于2017 年问世。 USB 3.2的传输带宽得到了显着提升,提升至20Gbps。
USB 3.1 徽标
2020年,USB接口速度高达20Gbps已经相当可观了,但接口市场却出现了一个非常可怕的敌人:—— Thunderbolt接口。 2015年,雷电3接口诞生,传输带宽高达40Gbps。值得一提的是,Thunderbolt接口的开发商英特尔和苹果也是USB-IF标准机构的成员。
图片来自雷电官网
不过,如果厂商想要使用Thunderbolt 3接口,就必须向英特尔支付专利费。因此,只有苹果设备和一些高端笔记本电脑使用Thunderbolt 3接口,这也为下一代USB标准的诞生铺平了道路。
2019年,USB-IF正式发布了USB4标准,其速度也达到了40Gbps。事实上,USB4是建立在Thunderbolt 3底层协议之上的。不同之处在于USB4是免版税的接口标准。这意味着制造商愿意采用这种功能强大、成本低廉的接口。
USB4标志
因此,2020年到2023年发布的很多笔记本电脑产品基本上都会标配USB4接口,而且价格相对实惠,USB4标准也得到广泛应用。迄今为止,USB4凭借其高速度和免版税的优势,已被制造商和用户一致接受为最新一代USB标准。
谈到外部存储设备,无论是USB4标准的U盘产品还是硬盘盒产品,都正在获得越来越多用户的支持。以Greenlink USB4硬盘盒为例,该产品的实际传输速度可达3600MB/s,仅需约5.6秒即可传输20GB视频。毫无疑问,这样的速度将显着减少文件传输时间并减少延迟。
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除了速度的提升以外,USB的形态也在不断改变。过往的USB接口大多采用Type-A造型,部分特殊设备则采用了Type-B、Mini USB、Micro USB造型的USB接口。而上述这四种接口,普遍存在体积较大、插拔次数有限、插入前需辨别方向等问题。
在这之后,发布于2014年的Type-C接口,凭借其小巧的体积、支持正反盲插的设计,逐渐成为了新一代的标准接口,并且广泛应用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑等设备上。
3.USB标准新命名带来的变化
在文章的开头我们提到,USB-IF组织在2022年对现有的USB标准进行了重新命名。而在这次更名之前,USB标准的命名体系,被不少用户吐槽「复杂且混乱」。
其实早在2015年,USB-IF便已经对USB标准的命名体系进行了更改,将USB 3.1标准更名为USB 3.1 Gen2,而早两年发布的USB 3.0标准,则更名为USB 3.1 Gen1。更改后的命名不仅难记,甚至有不少消费者因此买到接口速率较慢的产品,引起了不少的吐槽。
而在USB 3.2标准发布后,USB命名体系再一次被更改。USB 3.0、USB 3.1、USB 3.2三个版本,分别更名为USB 3.2 Gen1、USB 3.2 Gen2、USB 3.2 Gen2×2。
在这之后,USB-IF或许是听到了用户的声音,因此将发布于2019年的新一代USB标准,正式命名为「USB4」。不同于此前的USB命名,「USB4」不仅不带小数点,同时也不带空格。虽然新一代标准采用了更加好记的命名,但USB命名体系混乱的问题仍然存在。
USB命名体系的「大改动」,发生在USB4问世的三年之后。在2022年3月15日,全新的USB标准命名体系正式采用。在新标准中,将以接口带宽来区分不同的USB标准。从下图可以看到,USB 3.0更名为USB 5Gbps,而最新的USB4标准,则依照接口带宽,更名为USB 40Gbps。更名之后,消费者将能够直观了解不同USB产品的区别,提升购买决策的准确度。
不过,目前不少厂商仍在采用旧有的USB命名规范,全新USB标准命名的推广尚需时日。不过,USB全新命名规范的采用,对于终端厂商与消费者而言,无疑都是一个好消息。
三、文末总结
在长达27年的发展过程中,USB接口逐渐成为了全球主流的通用接口。在这一过程中,虽然USB也曾遇到一些「劲敌」,例如苹果推出的FireWire、英特尔主导的雷电等等,但USB仍旧顺利完成了「统一大业」。
甚至在2023年苹果推出的iPhone15系列机型上,也将使用了13年之久的Lighting接口更换为USB-C(Type-C)接口,足见USB接口在世界范围内的影响力。
配图来自苹果官网
看到这里想问问大家,你最常用的接口是哪一种?不妨在评论区分享一下。
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