咩係USB？

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若以USB的字面意思來看，其英文全稱是Universal Serial Bus，而直接翻譯成中文是『通用串列匯流排』。這是由7家包括了 Compaq、迪吉多、IBM、英代爾、微軟、NEC以及北方電訊(加拿大)等主要的電腦與電子科技大廠所研發與規劃出來的。

　

USB是一種標準的連接界面，允許把外面的設備與電腦連接時，不必重新配置規劃系統，也不必打開機殼，另外調整界面卡的指撥開關。而連接上電腦時，電腦會自動識別這些周邊設備，並且配附適當的驅動程式，無需使用者再另外重新設定。以下，列出USB的諸多特性與優點：

1. USB界面統一了各種周邊設備的連接頭，包含通訊界面、印表機界面、顯示器輸出、音效輸出入裝置、儲存設備等，都採用相同的USB界面規格。USB界面就像是「萬用接頭」，只要將插頭插入，一切就可迎刃而解。

2. 即插即用(Plug-and-Play)，並能自動偵測與配置系統的資源。再者，無須系統資源的需求。也即是，USB裝置不需要另外設定IRQ中斷、I/O位址，以及DMA等的系統資源。

3. 具有「熱插拔」(Hot Attach &Detach)的特性，在作業系統的已開機的執行狀態中，隨時可以插入或拔離USB裝置，而不需再另外關閉電源。
4.USB界面規格1.1中的12Mbps的傳送速度可滿足大部分的使用需求。當然，快速的2.0規格，提供更佳的傳輸率。

5. USB最多可以連接127個周邊設備。因為USB界面使用7-bit的定址欄位，所以2的7次方等於128。若扣掉USB主機預設給第一次接上的周邊設備使用，還剩127個位址可以使用。因此一部電腦最多可以連接127個USB裝置。

簡而言之，對於USB整體功能就是簡化外部周邊設備與主機之間的連線，並利用一條傳輸纜線上來串接各類型的周邊設備(如印表機之並列埠，數據機之串列埠)，解決了現今主機後面一大堆纜線亂繞的困境。它最大的好處是可以在不需要重新開機的情況之下安裝硬體。而USB在設計上可以讓高達127個周邊設備在匯流排上同時運作，並且擁有比傳統的RS-232串列與並列界面快上許多的資料傳輸速度。
　

USB的歷史沿革

USB在1995年被提出，並由Compaq、Digital Equipment Corp.(現在屬於 Compaq)、IBM、Intel Corp.、Microsoft Corp.、NEC和Northern Telecom七個電腦與通訊工業領先的公司所組成的聯盟所定義和加以推廣。同一年，該聯盟建立了USB-IF(實施者論壇，以下簡稱USB-IF)來加速採用USB標準的高質量相容設備的開發。

在1996年，USB-IF公佈了USB規範1.0，這是第一個為所有的USB產品提出設計要求的標準。1998年，在進一步對以前版本的標準進行闡述和擴充的基礎上，發佈了USB標準的1.1規格。而此時聯盟僅剩四個核心的成員公司，它們是Compaq、Intel、Microsoft，以及NEC等公司。由於USB的方向已偏離了通訊的相關領域，使得IBM和Northern Telecom退出了該聯盟。如此，也造成了目前應用於電話的USB設備的發展仍然稍嫌緩慢一些。

第三個版本的USB 2.0是發佈於1999。此時，Hewlett Packard、Philips和Lucent等三個公司加入了USB-IF聯盟，使得聯盟的核心成員數重新又恢復為七個。之後，隨著USB的普及與推廣，USB的成員一直持續不斷地增加，如今已是非常龐大的推廣組織了。

USB 1.1

　

當前應用USB1.1的周邊設備應用兩種不同的速度：12Mbps(全速)和1.5Mbps(慢速)。其中，慢速主要是應用於人機界面(HID)上。這是一個用於連接滑鼠、鍵盤、搖桿等設備的USB的群組。而儘管當前的USB 1.1的最大頻寬速度為12Mbps，但是主機端應用程式與其它的周邊設備則占據了部分的頻寬。

USB 2.0

雖然USB號稱可以熱插拔、隨插即用、最多同時連接127個裝置等功能。但是其中還是有它的若干缺點，例如熱插拔多次後往往會造成系統不正常當機，以及連接過多的裝置就會導致傳輸速度變慢等問題(USB的傳輸頻寬是由裝置來共同分享的)。因此，如何改進這些缺點便成為USB-IF推廣組織所要努力的目標。

在USB周邊設備不斷地被廣泛應用後，許多的裝置，如視訊會議的CCD，或是像外接式硬碟、光碟燒錄機、掃描器、讀卡機便成為USB界面的一個非常流行的應用。 USB 2.0利用傳輸時序的縮短(微訊框)以及相關的傳輸技術，將整個傳輸速度從原本12Mbps拉到480Mbps，整整提升了40倍。而在相容性方面，USB 2.0採用的是往下相容的做法。未來USB 2.0仍可向下支援目前各種以USB 1.1為傳輸界面的各種周邊產品，也就是舊有的USB 1.X版傳輸線，USB HUB依舊可以使用。不過若是要達到480Mbps的速度，還是需要使用USB 2.0規格的USB HUB。當然，各個周邊也要重新嵌入新的晶片組以及驅動程式才可以達到這個功能。也就是說，若需要使用高速傳輸設備的話，就接上USB 2.0版的USB HUB。而只要低速傳輸需求的周邊(如滑鼠，鍵盤等)，則接上原有的USB HUB，便可以高低速裝置共存的目的。對於舊有的USB 1.1規格設計產品的傳輸速度最高仍僅能維持12Mbps。

　

USB 2.0對許多消費性電子應用，如視訊會議CCD、掃瞄器、印表機以及外部儲存裝置(硬碟以及光碟機)來說擁有相當大的吸引力。而在USB 2.0問市之後，Intel公司發展並免費開放一套高速控制器標準規格技術：增強型主機控制器界面規格（Enhanced Host Controller Interface，簡稱EHCI）。在EHCI規格中，主機控制器能以480 MHz速度來傳送資料，所以在主機控制器與全速或是低速周邊裝置之間，就必須搭配舊型的控制器或高速集線器才能發揮整體的效能出來。

USB1.1與2.0之比較

若稍前已對USB 1.1有相當的瞭解，可是隨著新的USB 2.0規格的修訂，或許會感到更新速度得太快。因此以下，特別針對USB 1.1與2.0規格與特性，作個個別條列式的比較與分析，讓讀者先有若干的概念與瞭解，然後在稍後的章節中作再深入地介紹。首先，若以1.x規格為基礎的話，USB 2.0多了：

　

1. 提供一個較高執行成效的界面。
2. 運用所存在的USB 1.1連接器與全速的纜線。
3. 設定微訊框的規格，其為USB 1.x訊框的1/8倍。
4. USB 2.0 集線器能以裝置-by-裝置為基礎，協調出連接的速度，並且建立出適當的鏈結方式。
5. 位於下游埠USB 2.0集線器能夠支援任何速度的裝置連接上來。
　

因此，USB2.0是以USB 1.1規格作為基礎，並加以延伸，其中，包含了：

1. 具備USB 1.1的所有功能。
2. 高速訊號模式。
3. 偵測高速能力的協定。
4. 切入/脫離高速的協定。
5. 偵測裝置脫離的機制。
6. 嚴謹地符合低/全速規格，但僅針對高速相容的周邊埠。
7. USB規格7.2章節 (“電源消耗”的部分)其規格是不變的。

若是要與USB 2.0高速裝置相容的話，則：
1. 需要支援全速信號。
2. 需要支援至少以全速來作裝置列舉的動作。
3. 需要符合嚴謹地全速電器的規格。
4. 決不能支援低速模式。

如表格1所示，顯示了USB 1.1與2.0規格之間的相互操作的對應矩陣表。其中，我們知道若要真正地取得USB 2.0高速的特性，必須採用高速的USB主機控制器，高速的裝置，以及高速的集線器。也即是，全部都是高速的規格才可以。
最後，我們要提及的是，在高速的規格協定中增加了：
1. 高速”Ping”流程控制。
2. 分割資料交易。
3. 增加了規格第八章的部分。

USB與IEEE 1394之比較

這是大家都會比較分析的問題，在此稍微簡述一下。 1394與USB同為串列(Serial)傳輸界面埠，其中，1394b的格式可支援400Mbps資料傳輸速率，比USB1.1規格快了33倍，而且最多可串接至63部裝置。目前在市面上，除了數位視訊機器開始使用外，電腦周邊裝置也陸續採用，如目前較常見的外接式硬碟等。而有一些產品，甚至整合USB與1394界面成為ｃomb的裝置，如此其使用更為方便了。
而隨著USB 2.0產品的推出，是否意味著目前已漸趨成熟的IEEE1394會被淘汰掉呢？基本上，USB與IEEE1394是使用在不同的應用領域，雖然USB 2.0的速度已經追上目前IEEE1394的傳輸速度。不過，新一代IEEE1394的規格已經制定出來，每秒的傳輸速度最高將可達到800MB。因此，未來IEEE1394將適用數位影像編輯(DV)等需要高速傳輸界面的消費性電子產品上，如數位錄放影機。而USB 2.0的界面則可望成為未來電腦周邊產品的主要傳輸界面。當然，USB的產品大部份還是以滑鼠、鍵盤以及搖桿等慢速的人工界面裝置為主

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