淺談USB通信接口的發(fā)展

今天，即使是最不精通技術(shù)的消費(fèi)者也可以毫不費(fèi)力地將相機(jī)、打印機(jī)、掃描儀或其他配件連接到他們的 PC 上。但在 1990 年代初期，將外圍設(shè)備連接到計(jì)算機(jī)并不是那么簡單。

在 USB（通用串行總線）開發(fā)之前，連接外部設(shè)備通常很棘手。用戶有時需要打開他們的計(jì)算機(jī)并添加硬件來為他們提供所需的通信端口。

英特爾于 1996 年發(fā)布的通用串行總線簡化了這個事情。而USB 端口現(xiàn)在也是個人計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，并且內(nèi)置于許多其他電子設(shè)備中，例如智能手機(jī)、電子書閱讀器和游戲機(jī)。

無處不在的 USB 標(biāo)準(zhǔn)最近獲得了 IEEE Milestone提名。Milestone 計(jì)劃由IEEE 歷史中心管理并得到捐助者的支持，旨在表彰世界各地的杰出技術(shù)發(fā)展。

“我認(rèn)為 USB是一個4000 萬美元的機(jī)會，”幫助開發(fā)它的英特爾工程師之一Ajay Bhatt在 2013 年接受 CNN 采訪時談到這項(xiàng)技術(shù)時說?！拔覠o法想象 USB 去了哪里，或者它還會繼續(xù)往哪里去。這超出了我最瘋狂的想象?！?/p>

1、合作的關(guān)鍵? ?

1990 年代，消費(fèi)者在嘗試將外圍設(shè)備連接到他們的計(jì)算機(jī)時遇到的許多問題，這都是由行業(yè)的許多供應(yīng)商缺乏標(biāo)準(zhǔn)做法而導(dǎo)致的，正如 Milestone 在工程和技術(shù)歷史 Wiki上的條目中所指出的那樣。另一個問題是大多數(shù) PC 的輸入端口數(shù)量有限，添加更多端口可能很困難。 ? Bhatt 說，即使作為一名技術(shù)專家，他也在努力升級他的 PC。 ? “我看著架構(gòu)，心想，‘你知道嗎？有更好的使用計(jì)算機(jī)的方法，但這太難了，”他在 2019 年接受Fast Company采訪時說。 ? 在 1990 年代初期，Bhatt 向他的老板講述了他開發(fā)通用“即插即用”通信系統(tǒng)的想法——在這種系統(tǒng)下，用戶無需進(jìn)行調(diào)整就可以連接，但他的經(jīng)理對此不感興趣。不過，Bhatt 對他的想法充滿熱情，因此他決定加入英特爾的另一個研究團(tuán)隊(duì)。在那里，他獲得了綠燈。 ? 1992 年，Bhatt 參觀了位于俄勒岡州希爾斯伯勒的Jones Farm會議中心，在那里他會見了來自Compaq、Digital Equipment Corp. (DEC)、IBM、Intel、Microsoft、NEC和Nortel等公司的工程師，并在那里結(jié)成了聯(lián)盟。 ? “整個行業(yè)都認(rèn)識到有一個需要解決的大問題，” Jim Pappas在一篇關(guān)于 USB 接口的英特爾文章中說。會面時，Pappas 是 DEC 的工程經(jīng)理，但他最終加入英特爾，擔(dān)任其 USB 開發(fā)團(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目經(jīng)理。

2、從夢想到現(xiàn)實(shí)

在該小組開始開發(fā) USB 之前，他們探索了已經(jīng)可用的東西。例如以太網(wǎng)技術(shù)、音頻接口、Apple 的 GeoPort 和IEEE 1394（也稱為 Firewire 標(biāo)準(zhǔn)）。但沒一個具備團(tuán)隊(duì)所尋求目標(biāo)的所有特征。因?yàn)楣こ處焸兿胍环N價格低廉、用戶友好、能夠?yàn)橥鈬O(shè)備供電并提供大量帶寬的產(chǎn)品。為了降低制造成本，工程師們將 USB 設(shè)計(jì)為與細(xì)長的四芯電纜一起工作，該電纜可以長達(dá)5米。電纜的一端有一個 A 連接器，插入計(jì)算機(jī)；另一端的 B 連接器插入外部設(shè)備。

當(dāng)時，計(jì)算機(jī)通常不為此類外部設(shè)備供電。大多數(shù)外圍設(shè)備在連接到 PC 時必須插入插座。但是 USB 允許計(jì)算機(jī)為某些外圍設(shè)備提供足夠的電力。

USB 的另一個優(yōu)點(diǎn)是，原則上它允許多達(dá) 127 個外圍設(shè)備一次連接到一臺 PC。一臺計(jì)算機(jī)不可能有 127 個 USB 端口，但可以通過添加 USB 集線器來增加可用端口的數(shù)量。

對于名稱，開發(fā)團(tuán)隊(duì)尋找用戶可能與之相關(guān)的東西，并且他們還希望它來描述技術(shù)。根據(jù)Fast Company的文章，工程師之所以選擇“總線”這個詞，是因?yàn)樗仁且粋€技術(shù)術(shù)語（總線用于在計(jì)算機(jī)中傳輸數(shù)據(jù)），又是一個消費(fèi)者會認(rèn)出的詞。在 USB 開發(fā)團(tuán)隊(duì)工作的Bala Cadambi在 2019 年的采訪中說，在大多數(shù)人的印象中，公共汽車是將乘客從 A 點(diǎn)運(yùn)送到 B 點(diǎn)的交通工具。通用將 USB 標(biāo)記為可以與任何硬件一起使用的工具。

該團(tuán)隊(duì)于 1995 年宣布了其第一個設(shè)計(jì)。Pappas 告訴Fast Company，USB 1.0 的速度為每秒 12 兆比特，“比通常出現(xiàn)在 PC 背面的任何其他東西都要快” 。

然而，該團(tuán)隊(duì)遇到了一個問題：12 Mb/s 對于計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、操縱桿、鍵盤和其他帶有非屏蔽電纜的附件來說太快了。工程師通過安排 USB 1.0 來支持 1.5 Mb/s 的通信解決了這個問題。

這種方法允許 USB 以低速工作于使用非屏蔽電纜的低成本外圍設(shè)備，并以高速工作于使用屏蔽電纜的設(shè)備，例如打印機(jī)和軟盤驅(qū)動器。

USB 1.1 于 1996 年發(fā)布，直到 1998 年在拉斯維加斯的COMDEX貿(mào)易展上展示后才流行起來。在那里的新聞發(fā)布會上，一個英特爾團(tuán)隊(duì)將127 個外圍設(shè)備連接到一臺 PC上。工程師聘請 Bill Nye為最后一臺設(shè)備插上電源。在 Pappas 于 2019 年接受Fast Company的采訪中，他說一旦 Nye 這樣做了，團(tuán)隊(duì)就會將文件發(fā)送到各個目的地進(jìn)行打印?！拔覀冇幸粋€充滿不同打印機(jī)的整個舞臺！” Pappas說。

從 1996 年發(fā)布 USB 1.1 到它流行起來之間的延遲是可以理解的，因?yàn)?1998 年 6 月發(fā)布的 Microsoft Windows 98是第一個支持 USB 的操作系統(tǒng)。兩個月后，Apple發(fā)布了 iMac，它沒有軟盤驅(qū)動器，但有一對 USB 端口。盡管 Apple 不在從事 USB 項(xiàng)目的公司之一，但它幫助使該技術(shù)成為主流。

從那時起，又出現(xiàn)了三代 USB。最新的 USB4 于 2019 年發(fā)布。

“誰能想到我們在 90 年代初定義的連接器今天仍然可用？” Cadambi 在Fast Company采訪中說?！斑@非常罕見。我們有成本限制，性能限制。它是為臺式機(jī)設(shè)計(jì)的，而不是智能手機(jī)?；叵肫饋?，我們完成了我們所做的事情，經(jīng)受住了時間的考驗(yàn)，真是太棒了?！?/p>

編輯：黃飛

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