趙飛樂 知行

USB接口

USB（Universal Serial Bus）總線協(xié)議是以英特爾為主導(dǎo)，與康柏、微軟、IBM等公司成立的USB-IF（通用接口業(yè)界聯(lián)合組織）于1995年共同制定的串行接口標(biāo)準（圖1），目的是統(tǒng)一電腦以及其他設(shè)備的傳輸接口。

目前USB 3.0是高速USB接口的入門級標(biāo)準，它早在2008年11月就被推出，不過普及速度并不快。由于USB 3.0又稱Super SpeedUSB，所以一些設(shè)備的USB 3.0接口旁邊有SS或Super Speed的標(biāo)志。作為USB 2.0的升級方案，USB 3.0實現(xiàn)了傳輸速度的極大提升，最高理論傳輸速度從60MB/s （480Mbps）提升到了600MB/s（5Gbps），讓移動硬盤和閃存盤的高速傳輸變?yōu)榱丝赡埽g接將光驅(qū)從主流電腦配置中“驅(qū)逐”了。

一個容易被忽略的功能是USB 3.0實現(xiàn)了全雙工通訊。簡單來說，USB 2.0的閃存盤不可以一邊從電腦拷貝文件一邊把文件復(fù)制到電腦上，而USB 3.0則可以，這對于經(jīng)常需要進行文件拷貝的用戶來說無疑是個福音。

USB 3.0的工作電流也100mA提升到了900mA，讓USB設(shè)備可以獲得更充足的供電，使用更方便。例如在使用USB 2.0接口的時候，大容量移動硬盤基本都要使用外接電源或者額外的取電USB接口才能滿足正常運轉(zhuǎn)所需的電力（圖2）;而使用USB 3.0接口的移動硬盤大部分連接一個USB 3.0接口就可以在傳輸數(shù)據(jù)的同時獲得足夠的供電，僅有部分超大容量或3.5英寸硬盤的產(chǎn)品需要連接額外的電源。

最近逐漸流行的USB 3.1接口在其他參數(shù)不變的情況下，通過更高效的編碼系統(tǒng)將最高傳輸速度提升到了1GB/s（10Gbps），是更好的高速接口選擇。但其普及速度同樣很慢，最新主板上通常也只能提供一兩個相應(yīng)接口及一個擴展針腳。

比較麻煩的是，USB-IF將USB 3.0標(biāo)準進行了修改，將其統(tǒng)一到USB 3.1標(biāo)準中，被稱為USB 3.1 Gent（第一代USB 3.1），或者叫Super Speed 5Gbps：而我們通常所說的USB 3.1則被稱為USB 3.1 Gent，或者叫Super Speed 10Gbps。這就是有些接口上SS5Gbps或SS 5以及SS 10Gbps或SS 10標(biāo)志的由來。很多廠商也會用紅色、藍色和黑色接口將USB 3.1、3.0和2.0區(qū)別開來，很好識別，但這并非硬性規(guī)定，接口速度還是要根據(jù)廠商實際的標(biāo)注和說明來確定。

我們再來認識一下USB的界面規(guī)范，也就是我們常說的接口式樣（圖3）。目前USB的接口有三種，分別稱為Type-A、Type-B、Type-C。比如我們最常見的大部分I7存盤、鍵鼠接口就是Type-A，看起來很大，分正反兩面;Type-B接口則常見于打印機、攝像機;而Type-C是目前正在大力推廣的接口式樣，不分正反面，怎么插都可以，并且將供電能力提升至100W（5V/20A），還具有防電磁干擾與射頻干擾的特性。

Mini與Micro USB接口是USB 2.0時期為滿足使用USB的特殊設(shè)備需求提出的一種小型化接口，在手機、平板電腦、移動硬盤等設(shè)備上都很常見。但隨著尺寸更小、效果更好的Type-C接口逐漸普及，Micro USB接口的退出就成了必然的事情。雖然還沒有強制規(guī)范要求所有相關(guān)設(shè)備必須換用USB Type-C接口，但筆者估計，未來除了老設(shè)備和極少數(shù)特定設(shè)備以外，我們應(yīng)該是不會再見到這兩個接口了（圖4）。

此外USB Type-C的高供電能力還帶來了USB PD（Power Delivery）協(xié)議，PD協(xié)議可以讓USB接口以更寬泛的高低壓設(shè)置給設(shè)備快速充電。具體的技術(shù)和產(chǎn)品可以參考本刊第6期《充電萬金油教你挑選USB PD充電器》一文。

不過要注意的是，USB傳輸協(xié)議與USB接口規(guī)范不是同一個東西，并不是說Type-C一定會是USB 3.0/3.1。很多手機使用Type-C接口，但為了節(jié)約成本，數(shù)據(jù)傳輸能力實際上還是USB 2.0的標(biāo)準。

USB Type-C出色的設(shè)計，使其成為了很多其他傳輸技術(shù)的首選接口樣式，例如新型通用型接口雷電3（ThunderBolt 3）和剛剛推出的新型高速視頻傳輸技術(shù)VirtualLink等，并且能兼容DisplayPort（以下簡稱DP）等視頻傳輸技術(shù)（圖5）。

雷電3接口

英特爾雖然主導(dǎo)開發(fā)了USB協(xié)議，但USB向下兼容的設(shè)計讓其在更新?lián)Q代上有很大的局限性，漫長的USB 2.0時代與3.0過渡階段就是個例子。愈發(fā)龐大的USB-IF也讓英特爾的話語權(quán)逐漸下降，于是它致力于獨立開發(fā)全新的通用接口來替代USB。經(jīng)過幾次不成功的嘗試之后，英特爾在Light Peak技術(shù)的基礎(chǔ)上推出的雷電接口終于被市場接受。雖然宣稱支持雷電技術(shù)的廠商不少，具體產(chǎn)品卻很少跟進。這一方面是因為授權(quán)費與成本較貴，例如AMD平臺就幾乎沒有相應(yīng)的產(chǎn)品;另一方面是因為USB的日益完善也讓其地位比較尷尬;此外其接口模式從mini DP變成USB Type-C，前后代幾乎完全不兼容的操作也“坑”了不少廠商和用戶。

雖然雷電3相比USB有一些缺點，但優(yōu)點也非常突出。它可提供最高5GB/s（40Gbps）的傳輸速度，與USB接口統(tǒng)一后，很多設(shè)備還可以通用，能提供最高USB 3.1標(biāo)準的速度。雷電3使用PCI-E與DisplayPort兩種協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸時使用PCI-E協(xié)議，進行視頻傳輸時使用DP協(xié)議，雷電3的接口針腳對兩種協(xié)議進行了獨立通道設(shè)計，可以同時使用。

目前采用雷電3的主板和電腦還不算太多，不過隨著Type-C接口及高速外設(shè)的普及，未來肯定會成為一種非常重要的高速接口。最近英特爾更表示會將雷電技術(shù)授權(quán)給USB 4版本，也許說明這兩個技術(shù)殊途共歸，最終會合并在一起。

其他

除了USB和雷電3這樣的通用型數(shù)據(jù)傳輸接口外，視頻、音樂傳輸也有一些高速接口設(shè)計，例如HDMI、DP、S/PDIF光纖接口等。其中視頻接口最近已經(jīng)進行過介紹，而光纖接口的應(yīng)用和設(shè)備則日漸衰落，所以這里就不贅述7o

還有一些比較少見但有可能成為未來主流標(biāo)準的接口，如英偉達、Oculus、Valve、AMD和微軟支持的Virtual Link，可讓顯卡通過自帶的USB Type-C接口連接顯示器或VR設(shè)備，實現(xiàn)高速高分辨率視頻輸出的能力（圖6）。

最后要注意，由于USBType-C式樣只是一種外觀、電氣設(shè)計，除了接口之外，線材的內(nèi)部設(shè)計也有區(qū)別，有的廠商為了省錢就把內(nèi)部的一些高端數(shù)據(jù)傳輸與視頻接線取消，無法滿足所有連接需求。所以在購買線材的時候也一定要核對自己的應(yīng)用需求，并優(yōu)先購買支持7天無理由退換的產(chǎn)品，到手后馬上連接測試（圖7）。

典型產(chǎn)品

配置高速接口的不一定都是高端高價產(chǎn)品，一些主流價位的主板、電腦、外設(shè)也支持高速接口，是喜歡高速外設(shè)，同時資金并不充裕的用戶最佳的選擇。

技嘉2390 GAMING X

相對于其價位和功能，技rZ390 GAMING X的I/O接口配置并不算特別突出，但它使用了非常“實誠”的標(biāo)注方式，最容易理解的USB 3.0、USB 3.1以及特別標(biāo)準的色彩堪稱主板I/O接口標(biāo)注的范例。相比使用Super Speed、SS5/10或者Gen1/2這樣偏“專業(yè)”的標(biāo)注方式或者只能看說明書了解速度的主板，它對用戶顯然要“友好”得多。

芯片組：英特爾2390

高速接口：4×USB 3.0、USB 3.1 Type-A

板型：ATX

微星B450M MORTAR

芯片組：AMD 8450

高速接口：5×USB 3.0、2×USB 3.1（Type-A+Type-C）

板型：M-ATX

盡管在中端的B450芯片組主板中也屬于價格比較低廉的一款，但微星B450M MORTAR還是提供了高速的USB 3.1（Gent）接口。需要注意的是，這款產(chǎn)品的USB 3.0（3.1 Gent）和USB 3.1接口都是紅色的，但只有一組為更高速的USB 3.1標(biāo)準。

華擎2370 Gaming-ITX/ac

芯片組：英特爾2370

高速接C7：6×USB 3.0、雷電3

板型：ITX

由于雷電3是英特爾主導(dǎo)的標(biāo)準，所以在使用英特爾芯片組的中高端主板上更常見。作為一款面向小鋼炮用戶的主板，Z370 Gaming-ITX/ac提供7較多的USB 3.0和“超前”的雷電3接口，但也為此付出了一些代價，沒有專門的USB 3.1接口，且雷電3使用PCI-EX2通道，僅能提供20Gbps的極速。