USB 30 概述.docx

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USB30概述

USB3.0

USB3.0是最新的USB规范，该规范由英特尔等大公司发起。

USB2.0已经得到了PC厂商普遍认可，接口更成为了硬件厂商接口必备，看看家里常用的主板就清楚了。

USB2.0的最高传输速率为480Mbps（即60MB/s），而USB3.0的最大传输带宽高达5.0Gbps（即640MB/s）。

不过，大家要注意这是理论传输值，如果几台设备共用一个USB通道，主控制芯片会对每台设备可支配的带宽进行分配、控制。

如在USB1.1中，所有设备只能共享1.5MB/s的带宽。

如果单一的设备占用USB接口所有带宽的话，就会给其他设备的使用带来困难。

目录

13.0简介

2标准规范

3外观特点

4影响

5速度

6工作原理

7先进之处

8相关产品

▪USB3.0硬盘座

▪USB3.0硬盘盒

▪USB3.0磁盘阵列

▪USB3.0HUB

9操作系统

10应用

11技术解析

12系统上市

13前景

14USB发展

15发展趋势

▪前言

▪3.0背景

▪USB3.0规格

▪挑战

▪结束语

16首扩展卡

▪介绍

▪参数

17标准

18射频干扰

3.0简介编辑

USB3.0——也被认为是SuperSpeedUSB——为那些与PC或音频/高频设备相连接的各种设备提供了一个标准接口。

只是个硬件设备，计算机内只有安装USB3.0相关的硬件设备后才可以使用USB3.0相关的功能！

从键盘到高吞吐量磁盘驱动器，各种器件都能够采用这种低成本接口进行平稳运行的即插即用连接，用户基本不用花太多心思在上面。

新的USB3.0在保持与USB2.0的兼容性的同时，还提供了下面的几项增强功能：

●极大提高了带宽——高达5Gbps全双工（USB2.0则为480Mbps半双工）

●实现了更好的电源管理

●能够使主机为器件提供更多的功率，从而实现USB——充电电池、LED照明和迷你风扇等应用。

●能够使主机更快地识别器件

●新的协议使得数据处理的效率更高

USB3.0可以在存储器件所限定的存储速率下传输大容量文件（如HD电影）。

例如，一个采用USB3.0的闪存驱动器可以在15秒钟将1GB的数据转移到一个主机，而USB2.0则需要43秒。

受到消费类电子器件不断增加地分辨率和存储性能需求的推动，希望通过宽带互联网连接能够实现更宽的媒体应用，因此，用户需要更快速的传输性能，以简化下载、存储以及对于多媒体的大量内容的共享。

USB3.0在为消费者提供其所需的简易连接性方面起到了至关重要的作用。

当用于消费类器件时，USB3.0将解决USB2.0无法识别无电池器件的问题。

主机能够通过USB3.0缓慢降低电流，从而识别这些器件，如电池已经坏掉的手机。

对于系统和ASIC开发者而言，USB3.0芯片和IP的广泛的实用性保证了每个设计要求都可以及时得到满足。

这种全方位的支持对于像USB3.0这样的标准而言特别重要，因为速度、高级协议和各种电缆长度（从几英寸到几米）使得设计和标准兼容性成为一项挑战。

SATA与USB几年来，在争相成为外部存储器接口的各种器件标准中，USB、eSATA和Firewire在个人计算机领域，都各自取得了多个瞩目的成绩。

在这一点上，串行ATA（SATA）在消费类PC的内部驱动连接性上，取代了所有其它接口。

尽管被称为CFast的新型Compactflash版本将基于SATA构建，但较早的并行ATA（PATA）在将CompactFlash作为存储媒介的工业和嵌入式应用中仍在继续使用。

自从2004年推出以来，eSATA在外部存储器应用方面已经向USB2.0和FireWire提出了挑战。

eSATA在SATA内部驱动器所支持的相同速率下，与外部器件互相传输数据。

值得一提的是，eSATA接口可以支持高达3Gbps的数据传输率。

即使接照由编码所缩减的实际速率，eSATA的数据速率也完全足以用作最高速的硬盘驱动器，这种驱动器能够以12MB/秒的速度传输数据（约为90Mbps）.

尽管eSATA仅用于存储器应用，但它的这些性能使其能够抢占USB2.0和FireWire的市场份额。

SATA的其他优势还包括低处理器成本。

USB3.0的性能显著优于eSATA和FireWire800。

在5Gbps全双工下，USB3.0比可以达到800Mbps的全双工的eSATA和FireWire800的速度更快。

（注意，eSATA的3Gbps数据是单双工的，而USB3.0所提供的是全双工的。

尽管我们在这里无法详尽的说明，但仍需提请注意的是USB3.0包括可选装置，用于传输无序数据，是用于磁盘驱动搜索的最佳选择。

）

富士通的USB3.0——SATA芯片解决方案

为了实现可以将SATA硬盘驱动器用于USB3.0的简单方法，富士通推出了MB86C30A单芯片解决方案，用以将USB3.0和基于SATA/ATA/ATAPI的大容量存储器进行桥接。

这种桥接芯片将USB2.0和USB3.0的海量存储要求转移给SATA和ATA/ATAPI通信协议。

  图1

MB86C30A是世界首款USB3.0从芯片，采用了富士通的高速串行I/O技术。

不久的将来，利用65nmCMOS技术构建的芯片，在采用高速USB规格方面，将实现更低的功耗和更大的灵活性。

富士通已经在“2009SuperSpeedUSB开发者协商会上”展示了其USB3.0从芯片，并证明了它具有行业最快的传输速率。

此芯片符合于2008年11月发布的USB3.0规格1.0以及SATA规格2.6版本的要求。

芯片还符合USBMassStorage批量传输协议。

图1显示了芯片的主要功能[1]。

USB3.0标准的正式发布

由Intel、微软、惠普、德州仪器、NEC、ST-NXP等IT业界巨头组成的USB3.0PromoterGroup2008-11-18宣布，该组织负责制定的新一代USB3.0标准已经正式完成并公开发布。

新规范提供了十倍于USB2.0的传输速度和更高的节能效率，可广泛用于PC外围设备和消费电子产品。

该组织将与硬件厂商合作，共同开发支持USB3.0标准的新硬件，不过实际产品

  USB3.0

上市还要等一段时间。

第一版USB1.0是在1996年出现的，速度只有1.5Mbps；两年后升级为USB1.1，速度也大大提升到12Mbps，至今在部分旧设备上还能看到这种标准的接口；2000年4月起广泛使用的USB2.0推出，速度达到了480Mbps，是USB1.1的四十倍；如今10个年头过去了，USB2.0的速度早已经无法满足应用需要，USB3.0也就应运而生，最大传输带宽高达5.0Gbps，也就是640MB/s，同时在使用A型的接口时向下兼容。

IEEE组织也批准了新规范IEEE1394-2008，不过新版FireWire的传输速度只有3.2Gbps，相当于USB3.0的60%多一点。

难怪苹果等业界厂商普遍对该技术失去了兴趣。

USB2.0基于半双工二线制总线，只能提供单向数据流传输，而USB3.0采用了对偶单纯形四线制差分信号线，故而支持双向并发数据流传输，这也是新规范速度猛增的关键原因。

  Standard-A型公口、母口实物模拟图

除此之外，USB3.0还引入了新的电源管理机制，支持待机、休眠和暂停等状态。

测量仪器大厂泰克（Tektronix）在上个月第一家宣布了用于USB3.0的测试工具，可以帮助开发人员验证新规范与硬件设计之间的兼容性。

USB3.0在实际设备应用中将被称为“USBSuperSpeed”，顺应此前的USB1.1FullSpeed和USB2.0HighSpeed。

预计支持新规范的商用控制器将在2009年下半年面世，消费级产品则有望在2010年上市。

[1]

2标准规范编辑

传输速率

这款新的超高速接口的实际传输速率大约是3.2Gbps（即409.6MB/S）。

理论上的最高速率是5.0Gbps（即640MB/S）。

数据传输

USB3.0引入全双工数据传输。

5根线路中2根用来发送数据，另2根用来接收数据，还有1根是地线。

也就是说，USB3.0可以同步全速地进行读写操作。

以前的USB版本并不支持全双工数据传输。

电源

USB3.0标准要求USB3.0接口供电能力为1A，而USB2.0为0.5A。

电源管理

USB3.0并没有采用设备轮询，而是采用中断驱动协议。

因此，在有中断请求数据传输之前，待机设备并不耗电。

简而言之，USB3.0支持待机、休眠和暂停等状态。

物理外观

上述的规范也会体现在USB3.0的物理外观上。

但USB3.0的线缆会更“厚”，这是因为USB3.0的数据线比2.0的多了4根内部线。

不过，这个插口是USB3.0的缺陷。

它包含了额外的连接设备。

支持系统

Window8.1、Window8、WindowsVista、Windows7SP1和Linux都支持USB3.0。

苹果最新发布的苹果Macbookair和Macbookpro也支持。

对于XP系统，USB3.0可以使用，但只有USB2.0的速率。

3外观特点编辑

USB3.0与USB2.0外观区别，观察USB（本身）的插口和电脑上USB插口，中间的塑料片颜色：

USB3.0——蓝色；USB2.0——黑色。

当然，一些设备颜色区分并不规范，比如一些主控芯片支持的非原生usb3.0就有可能不是蓝色的，一些usb2.0的设备比如MP3，数据线等有可能是黑色或白色塑料片。

4影响编辑

从USB1.1的12Mbps升级到USB2.0的480Mbps，提升幅度达到了40倍，而从USB2.0标准升级到USB3.0标准仅为10倍，但这10倍速度的提升却有着很大的应用意义，既然USB3.0的数据传输率达到了4.8Gbps，要远远高于其他传输标准，比如IEEE1394的数据传输通常为400Mbps～3.2Gbps之间，而号称“USB移动硬盘终结者”的新一代eSATA标准也仅有3Gbps的数据传输率。

  USB1.0

实际上并非如此，因为IEEE1394、eSATA有着自己的应用定位，IEEE1394标准，它的最大数据传输速率为3.2Gbps，在速度上落后于USB3.0，但提供了点对点传输功能，这样不用依赖PC即可实现设备之间的数据传输，同时支持同步和异步传输模式，可以连接63个设备，可以同时传输数字视频及数字音频信号，并且在采集和回录过程中没有信号损失，使得IEEE1394接口更加适合多媒体设备（如DV机、采集卡），这些都是USB3.0标准无可比拟的。

总体来看IEEE1394接口的应用更专业、更自由，不过正是由于这些专业性以及厂商的推广力度不够，IEEE1394设备的普及度不高，通常是一个设备同时拥有IEEE1394接口和USB接口。

对于eSATA标准，它实际上是SATA接口的扩展，也称为外置式SATA接口，支持即插即用，但在功能上有很大的局限性，首先不支持供电功能，而且必须配合主板上的eSATA接口使用，这意味着无法摆脱PC的使用限制，一般只适合移动硬盘、便捷DVD光驱及电视盒等设备使用，对于时下流行的消费数码电子设备，就显得无用武之地了，因而在USB3.0标准推出之后，eSATA是面临竞争压力最大的传输标准。

但仍然要注意，由于eSATA源自主板上的SATA芯片，所以具备了引导启动功能，也就是说，电脑连接eSATA硬盘或eSATA光驱可以启动系统，而这是USB硬盘、USB光驱实现起来比较麻烦的，这对于系统维护、服务器在DOS数据下进行数据交换及其重要，不过对于普通大众来说，eSATA的地位和发展或许就此终结。

5速度编辑

USB2.0为各式各样的设备以及应用提供了充足的带宽，但是，随着高清视频、TB（1024GB）级存储设备、高达千万像素数码相机、大容量的手机以及便携媒体播放器的出现，更高的带宽和传输速度就成为了必须。

480Mbps的传输速度可能都已经不算快了，更何况没有哪个USB2.0设备能够达到这个理论上的最高限速。

在实际应用中，能够达到320Mbps的平均速度就已经很不错了。

同样，其实USB3.0同样达不到5.0Gbps的理论值，若只能达到理论值的8成，那也是接近于USB2.0的10倍了。

USB3.0的物理层采用8b/10b编码方式，这样算下来的理论速度也就4Gbps，实际速度还要扣除协议开销，在4Gbps基础上要再少点。

新的“SuperspeedUSB”将比现有的USB2.0速度快10倍，USB3.0规范已经进入最后的完成阶段。

USB推广小组主席JeffRavencraft称，SuperspeedUSB的最高传输速度将是USB2.0的10倍，最低传输速度达到300Mb/s.他将给闪存产品带来更高的速度，使用固态硬盘，如果接口从USB2.0升级到3.0，那么就是螺旋桨飞机到喷气式飞机的飞跃。

SuperspeedUSB的线缆和端口将采用向下兼容模式，intel已经弃用之前光纤互连的方式作为传输方式，据了解，此举是节约成本，而USB3.0的速度也达到了“令人满意的效果”，而无需在这方面深入开发。

USB3.0的接口分为两部分，一部分采用和USB2.0一致的针脚；另外增加了一系列电气接口供USB3.0信号传输使用。

已有不少USB3.0的产品问世、比如USB3.0的移动硬盘、U盘、读卡器，等等。

我们说的5Gb/s，指的是位（bit），而不是字节（Byte）。

由于8位等于1字节，就像你拉一条4Mbps的网线，理论下载速度只能达到512KB/S一样。

同理，USB3.0的理论数据传输速率是5Gbps/8bitt=640MB/s。

要达到512MB/s的理论速度，必须突破两个瓶颈：

主板接口、存储介质。

你兴冲冲跑到电脑城，买了个USB3.0的移动硬盘回来试，发现还是USB2.0的速度，这瓶颈很可能出在主板接口上。

庆幸的是，Intel已经在最新的7系列芯片组中原生支持USB3.0，你也可以通过第三方USB3.0主控芯片来桥接出两个蓝色的USB3.0接口，从而解除主板速度瓶颈。

受限于硬盘的机械结构，主流的3.5寸7200转500G硬盘的内部传输速度不会超过150MB/S，2.5寸5400转500G移动硬盘的内部传输速度更低。

所谓的USB3.0优盘，速度瓶颈在于所采用的主控和FLASH芯片上。

抛开USB3.0的理论速度不谈，USB3.0接口产品的实际传输速度分别为：

读速度为60MB/s到140MB/s，写速度为50MB/s到90MB/s。

市场上很多所谓的USB3.0优盘、硬盘、其读速度比较快，但写速度可能很低。

另外，如果移动硬盘是USB2.0接口，将其与PC机USB3.0接口连接传输数据，那么理论最大传输速率则是USB2.0的60MB/S。

2013年1月7日上午消息，USB3.0推广组织周日在美国消费电子展（CES）上宣布，第一批传输速率达到10Gbps的USB3.0设备将于2014年面市，此速度将较之现在的5Gbps快一倍之多。

[2]

6工作原理编辑

USB3.0接口尺寸标准（3张）

USB3.0之所以有“超速”的表现，完全得益于技术的改进。

相比USB2.0接口，USB3.0增加了更多并行模式的物理总线。

可以拿起身边的一根USB线，看看接口部分。

在原有4线结构（电源，地线，2条数据）的基础上，USB3.0再增加了4条线路，用于接收和传输信号。

因此不管是线缆内还是接口上，总共有8条线路。

正是额外增加的4条（2对）线路提供了“SuperSpeedUSB”所需带宽的支持，得以实现“超速”。

显然在USB2.0上的2条（1对）线路，是不够用的。

此外，在信号传输的方法上仍然采用主机控制的方式，不过改为了异步传输。

USB3.0利用了双向数据传输模式，而不再是USB2.0时代的半双工模式。

简单说，数据只需要朝一个方向流动就可以了，简化了等待引起的时间消耗。

其实USB3.0并没有采取什么鲜有听闻的高深技术，却在理论上提升了10倍的带宽。

也因此更具亲和力和友好性，一旦SuperSpeedUSB产品问世，可以让更多的人轻松接受并且做出更出色的定制化产品。

7先进之处编辑

“SuperSpeedUSB”改进远不止在传输速率方面的提升。

在USB3.0中，设备和电脑主机之间如何更加融洽的配合，也被当作了一项重点研究的方向。

在继承USB2.0核心架构的基础上，如何利用双总线模式的优势，如何让用户能够直接的体验到USB3.0比USB2.0的先进，便成为了重点：

需要时能提供更多电力

USB3.0能够提供50%—80%更多的电力支持那些需要更多电能驱动的设备，而那些通过USB来充电的设备，则预示着能够更快的完成充电。

新Powered-B接口由额外的2条线路组成，提供了高达1000毫安的电力支持。

完全可以驱动无线USB适配器，而摆脱了传统USB适配器靠线缆连接的必要。

通常有线USB设备需要连接到集线器或者是电脑本身上，而高电能支持下，就不需要在有“线”存在了。

不需要时就自动减少耗电

转换到USB3.0，功耗也是要考虑的很重要的一个问题，因此有效的电源管理就很必要，可以保证设备的空闲的时候减少电力消耗。

大量的数据流传输需要更快的性能支持，同时传输的时候，空闲时设备可以转入到低功耗状态。

甚至可以空下来去接收其他的指令，完成其他动作。

其实，在USB3.0中也并不是所有的东西都更新换代了，比如线缆的长度。

当在某些应用中需要尽可能高的吞吐量的时候，往往线缆依旧会成为瓶颈。

虽然在USB3.0规范中，没有明确指定USB线缆有多长，但是电缆材质和信号质量还是影响了传输的效果。

因此在传输数百兆大数据流的时候，线缆长度最好不要超过3米。

另外，一些支持“SuperSpeedUSB”的硬件产品，例如集线器（hub）可能要比USB2.0的贵很多，这是主动供电集线器和被动供电的一个道理。

因为一个真正意义上的“SuperSpeedhub”应该具备2类接口，一个用来扮演真正“SuperSpeedhub”的角色，另外一个则要扮演普通高速hub的角色。

网络上有一些非官方的言论谈到了USB3.0可以使用光纤，其实这正是USB规范组织正在考虑的问题，也许会在下一个修正版本中推出，也许会让一些有能力的第三方公司来尝试一下。

[3]

8相关产品编辑

USB3.0相关的线缆，接口以及集线器等产品要在2009年下半年稍晚的时候推出，而支持USB3.0的消费型设备也会紧随其后。

而批量的外设产品推出则要到2010年。

来自微软的消息是，微软会从2010年开始逐步的推进USB3.0设备的研发工作。

之所以没有大批量的厂商跟进，主要原因是开发相关USB3.0的总线控制芯片以及设备产品需要时间，另外厂商也需要等待USB3.0相关规范最后杀青，厂商才能放心的去进行设计。

从原型产品到评估版再到最后的开发版，拿到厂商手里再去做研发已经耽误了一定的时间，因此不会看到第一版的规范一出来就出现一夜之间普及的态势。

市场的接受和采纳度还是需要逐步展开的。

USB3.0硬盘座

由于HDTV高清影片片源的日益丰富，时常要进行大容量的数据拷贝传输，因此插拔式硬盘座或者抽取式硬盘盒等产品应运而生，方便了消费者进行拷贝或者传送数据。

SATAHDDDOCKINGSTATION，其最本质的作用就是将2个3.5和2.5的SATA硬盘转换为USB3.0接口（向下兼容USB2.0），以此提升其读写速度。

作为一款外置转换产品，对于那些有特殊需求的用户以及玩家来说的确是非常不错的选择!

其市场上代表产品主要是orico硬盘座

USB3.0硬盘盒

usb3.0硬盘盒，不管您是台式机电脑使用者，还是笔记本电脑使用者，您都可以购买一个或是多个3519系列外接盒，一方面它可扩充原本计算机不足的硬盘空间，更重要的是您可以使用3519外接硬盘盒系列作为备份数据的工具。

当然，您也可以用来存储各种高清电影，大容量文件!

USB3.0磁盘阵列

ORICO3559是该系列最顶级产品，支持5块3.5寸SATA串口硬盘，支持容量高达5*3TB=15TB，具备多种RAID模式；产品提供USB3.0、eSATA、USB2.0、1394火线接口等多种丰富的超高速输出接口（不同型号的产品接口不同）。

支持最新的超高速USB3.0接口技术，理论最大传输速度可达5.0Gpbs，同时向下兼容USB2.0，1394接口更是可以直接配合苹果等其他具备1394高速接口的设备使用。

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USB3.0HUB

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配有七个USB3.0端口，它可轻松实现最快高达5Gb/s的USB3.0速度！

它还兼容USB2.0，可用于几乎所有计算机、笔记本甚至上网本。

您可以使用它非常方便地连接各种USB3.0移动硬盘以及各种外接硬盘盒，（如ORICO热卖的7612sus3免工具硬盘盒）使用ORICOh7928可以给您最舒适的使用并可以体验到H7928USB3.0HUB给您带来的方便，性能，速度、灵活性和兼容性—融于一体的HUB!

ORICOH7928-U3USB3.07口HUB,出色的性能，良好的做工将是您最佳的选择！

9操作系统编辑

Windows8/7/V

开源系统方面，Linux明确的表示支持USB3.0，前提是扩展主控制器界面（xHCI）规范正式发布。

非公开版本号为0.95，还是一个待定的草案。

苹果方面，在2012年中发布的新机已全面改用USB3.0接口。

至于对Firewire信号是否存在干扰问题，还不得而知，但是不管怎样，苹果需要去支持“SuperSpeed”，如果所有人都看好这个接口标准的话。

起初，在USB3.0的支持方面，不管是操作系统还是设备，肯定不会一步到位。

初期会简单的在小型设备上试用，然后存在这样那样的问题，并且还不会全面发挥USB3.0的优势。

不过，随着时间的推移，这些都会逐步的完善起来。

10应用编辑

简单说，所有的高速USB2.0设备拿到USB3.0上来只能会有更好的表现，至少不会更加的糟糕。

这些设备包括：

外置硬盘-在传输速度上至少有两倍的提升，更不用担心供电不足的问题了；

高分辨率的网络摄像头、视频监视器；

视频显示器，例如采用DisplayLinkUSB视频技术的产品；

USB接口的数码相机、数码摄像机；

蓝光光驱等。

另外，最常用的读卡器设备，尤其是当设备中同时使用多种类型的闪存卡，或者是读卡器连接到USBHub上，而USBHub上又有多个读卡器的时候，那种传输速度简直是难以忍受的折磨。

USB3.0则提供了更多的空间，来解决这样的问题，提供5-10倍的带宽不是问题。

还有一点是可以预见的，理论上每秒4.8Gb的传输速度，足以让USB侵入到以前从不敢涉猎的范围，例如磁盘阵列系统。

11技术解析编辑

随着Vista操作系统、高清视频和DX10的逐步普及，大容量、高速的数据传输越来越多，对带宽的需求也越来越高，原来的USB1.1和USB2.0已无法满足未来的需要。

2007年底开始，英特尔公司和惠普（HP）、NEC、NXP半导体及德州仪器（TexasInstruments）等公司共同开发USB3.0技术，USB3.0技术主要