USB 3.0

USB3.0 —— 也被認為是SuperSpeedUSB——為那些與PC或音頻/高頻設備相連接的各種設備提供了一個標準接口。只是個硬件設備，計算機內只有安裝USB3.0相關的硬件設備後才可以使用USB3.0相關的功能！從鍵盤到高吞吐量磁盤驅動器，各種器件都能夠採用這種低成本接口進行平穩運行的即插即用連接，用户基本不用花太多心思在上面。新的USB 3.0在保持與USB 2.0的兼容性的同時，還提供了下面的幾項增強功能：

● 極大提高了帶寬——高達5Gbps全雙工（USB2.0則為480Mbps半雙工）。

● 實現了更好的電源管理。

● 能夠使主機為器件提供更多的功率，從而實現USB——充電電池、LED照明和迷你風扇等應用。

● 能夠使主機更快地識別器件。

● 新的協議使得數據處理的效率更高。

USB3.0可以在存儲器件所限定的存儲速率下傳輸大容量文件（如HD電影）。例如，一個採用USB3.0的閃存驅動器可以在15秒鐘將1GB的數據轉移到一個主機，而USB 2.0則需要43秒。

受到消費類電子器件不斷增加地分辨率和存儲性能需求的推動，希望通過寬帶互聯網連接能夠實現更寬的媒體應用，因此，用户需要更快速的傳輸性能，以簡化下載、存儲以及對於多媒體的大量內容的共享。USB 3.0在為消費者提供其所需的簡易連接性方面起到了至關重要的作用。

當用於消費類器件時，USB3.0將解決USB 2.0無法識別無電池器件的問題。主機能夠通過USB 3.0緩慢降低電流，從而識別這些器件，如電池已經壞掉的手機。

對於系統和ASIC開發者而言，USB3.0芯片和IP的廣泛的實用性保證了每個設計要求都可以及時得到滿足。這種全方位的支持對於像USB3.0這樣的標準而言特別重要，因為速度、高級協議和各種電纜長度（從幾英寸到幾米）使得設計和標準兼容性成為一項挑戰。

SATA與USB幾年來，在爭相成為外部存儲器接口的各種器件標準中，USB、eSATA和Firewire在個人計算機領域，都各自取得了多個矚目的成績。在這一點上，串行ATA（SATA）在消費類PC的內部驅動連接性上，取代了所有其它接口。儘管被稱為CFast的新型Compactflash版本將基於SATA構建，但較早的並行ATA（PATA）在將CompactFlash作為存儲媒介的工業和嵌入式應用中仍在繼續使用。

自從2004年推出以來，eSATA在外部存儲器應用方面已經向USB 2.0和FireWire提出了挑戰。eSATA在SATA內部驅動器所支持的相同速率下，與外部器件互相傳輸數據。值得一提的是，eSATA接口可以支持高達3Gbps的數據傳輸率。即使接照由編碼所縮減的實際速率，eSATA的數據速率也完全足以用作最高速的硬盤驅動器，這種驅動器能夠以12MB/秒的速度傳輸數據（約為90Mbps）.

儘管eSATA僅用於存儲器應用，但它的這些性能使其能夠搶佔USB 2.0和FireWire的市場份額。SATA的其他優勢還包括低處理器成本。USB 3.0的性能顯著優於eSATA和FireWire 800。在5Gbps全雙工下，USB 3.0比可以達到800Mbps的全雙工的eSATA和FireWire 800的速度更快。（注意，eSATA的3Gbps數據是單雙工的，而USB 3.0所提供的是全雙工的。儘管我們在這裏無法詳盡的説明，但仍需提請注意的是USB 3.0包括可選裝置，用於傳輸無序數據，是用於磁盤驅動搜索的最佳選擇。）

富士通的USB 3.0 —— SATA芯片解決方案

為了實現可以將SATA硬盤驅動器用於USB 3.0的簡單方法，富士通推出了MB86C30A單芯片解決方案，用以將USB 3.0和基於SATA/ATA/ATAPI的大容量存儲器進行橋接。這種橋接芯片將USB2.0和USB3.0的海量存儲要求轉移給SATA和ATA/ATAPI通信協議。

MB86C30A是世界首款USB 3.0從芯片，採用了富士通的高速串行I/O技術。

不久的將來，利用65nmCMOS技術構建的芯片，在採用高速USB規格方面，將實現更低的功耗和更大的靈活性。

富士通已經在“2009SuperSpeed USB開發者協商會上”展示了其USB 3.0從芯片，並證明了它具有行業最快的傳輸速率。

此芯片符合於2008年11月發佈的USB 3.0規格1.0以及SATA規格2.6版本的要求。

芯片還符合USB Mass Storage 批量傳輸協議。圖1顯示了芯片的主要功能。USB 3.0標準的正式發佈

由Intel、微軟、惠普、德州儀器、NEC、ST-NXP等IT業界巨頭組成的USB 3.0 Promoter Group 2008-11-18 宣佈，該組織負責制定的新一代USB 3.0標準已經正式完成並公開發布。新規範提供了十倍於USB 2.0的傳輸速度和更高的節能效率，可廣泛用於PC外圍設備和消費電子產品。

該組織將與硬件廠商合作，共同開發支持USB 3.0標準的新硬件，不過實際產品上市還要等一段時間。

第一版USB1.0是在1996年出現的，速度只有12Mbps；兩年後升級為USB1.1，速度沒有任何改變，僅改變了技術細節，至今在部分舊設備上還能看到這種標準的接口；2000年4月起廣泛使用的USB2.0推出，速度達到了480Mbps，是USB 1.1的四十倍；如今10個年頭過去了，USB 2.0的速度早已經無法滿足應用需要，USB 3.0也就應運而生，最大傳輸帶寬高達5.0Gbps，也就是640MB/s，同時在使用A型的接口時向下兼容。IEEE組織也批准了新規範IEEE1394-2008，不過新版FireWire的傳輸速度只有3.2Gbps，相當於USB 3.0的60%多一點。難怪蘋果等業界廠商普遍對該技術失去了興趣。

USB 2.0基於半雙工二線制總線，只能提供單向數據流傳輸，而USB 3.0採用了對偶單純形四線制差分信號線，故而支持雙向併發數據流傳輸，這也是新規範速度猛增的關鍵原因。

除此之外，USB 3.0還引入了新的電源管理機制，支持待機、休眠和暫停等狀態。

這款新的超高速接口的實際傳輸速率大約是3.2Gbps（即320MB/S）。理論上的最高速率是5.0Gbps（即500MB/S）。

USB3.0 引入全雙工數據傳輸。5根線路中2根用來發送數據，另2根用來接收數據，還有1根是地線。也就是説，USB 3.0可以同步全速地進行讀寫操作。以前的USB版本並不支持全雙工數據傳輸。

USB 3.0標準要求USB3.0接口供電能力為1A，而USB 2.0為0.5A。

USB 3.0 並沒有採用設備輪詢，而是採用中斷驅動協議。因此，在有中斷請求數據傳輸之前，待機設備並不耗電。簡而言之，USB 3.0支持待機、休眠和暫停等狀態。

上述的規範也會體現在USB 3.0的物理外觀上。但USB 3.0的線纜會更“厚”，這是因為USB 3.0的數據線比2.0的多了4根內部線。不過，這個插口是USB 3.0的缺陷。它包含了額外的連接設備。

Windows 10、Window8.1、Window8、Windows Vista、Windows 7 SP1和Linux（以及基於Linux的安卓）都支持USB 3.0。蘋果最新發布的蘋果Mac book air和Mac book pro也支持。對於XP系統，USB 3.0可以使用，但只有USB2.0的速率。

USB3.0與USB2.0外觀區別，觀察USB（本身）的插口和電腦上USB插口，中間的塑料片顏色：USB3.0——藍色；USB2.0——黑色。當然，一些設備顏色區分並不規範，比如一些主控芯片支持的非原生usb3.0就有可能不是藍色的，一些usb2.0的設備比如MP3，數據線等有可能是黑色或白色塑料片。

如不能通過顏色區分，也可以看接口針腳數。USB3.0相較於USB2.0多了幾個針腳，在Type-A接口上，接口的裏面多了5個針腳，Type-B接口則在接口上方多了一塊。

從USB 1.1的12Mbps升級到USB 2.0的480Mbps，提升幅度達到了40倍，而從USB 2.0標準升級到USB 3.0標準僅為10倍，但這10倍速度的提升卻有着很大的應用意義，既然USB 3.0的數據傳輸率達到了4.8Gbps，要遠遠高於其他傳輸標準，比如IEEE 1394的數據傳輸通常為400Mbps～3.2Gbps之間，而號稱“USB移動硬盤終結者”的新一代eSATA標準也僅有3Gbps的數據傳輸率 ^[3]  。

實際上並非如此，因為IEEE 1394、eSATA有着自己的應用定位，IEEE 1394標準，它的最大數據傳輸速率為3.2Gbps，在速度上落後於USB 3.0，但提供了點對點傳輸功能，這樣不用依賴PC即可實現設備之間的數據傳輸，同時支持同步和異步傳輸模式，可以連接63個設備，可以同時傳輸數字視頻及數字音頻信號，並且在採集和回錄過程中沒有信號損失，使得IEEE1394接口更加適合多媒體設備（如DV機、採集卡），這些都是USB 3.0標準無可比擬的。總體來看IEEE 1394接口的應用更專業、更自由，不過正是由於這些專業性以及廠商的推廣力度不夠，IEEE 1394設備的普及度不高，通常是一個設備同時擁有IEEE 1394接口和USB接口。

對於eSATA標準，它實際上是SATA接口的擴展，也稱為外置式SATA接口，支持即插即用，但在功能上有很大的侷限性，首先不支持供電功能，而且必須配合主板上的eSATA接口使用，這意味着無法擺脱PC的使用限制，一般只適合移動硬盤、便捷DVD光驅及電視盒等設備使用，對於時下流行的消費數碼電子設備，就顯得無用武之地了，因而在USB 3.0標準推出之後，eSATA是面臨競爭壓力最大的傳輸標準。但仍然要注意，由於eSATA源自主板上的SATA芯片，所以具備了引導啓動功能，也就是説，電腦連接eSATA硬盤或eSATA光驅可以啓動系統，而這是USB硬盤、USB光驅實現起來比較麻煩的，這對於系統維護、服務器在DOS數據下進行數據交換及其重要，不過對於普通大眾來説，eSATA的地位和發展或許就此終結。

USB2.0為各式各樣的設備以及應用提供了充足的帶寬，但是，隨着高清視頻、TB（1024GB）級存儲設備、高達千萬像素數碼相機、大容量的手機以及便攜媒體播放器的出現，更高的帶寬和傳輸速度就成為了必須。

480Mbps的傳輸速度可能都已經不算快了，更何況沒有哪個USB2.0設備能夠達到這個理論上的最高限速。在實際應用中，能夠達到320Mbps的平均速度就已經很不錯了。

同樣，其實USB3.0同樣達不到5.0Gbps的理論值，若只能達到理論值的8成，那也是接近於USB2.0的10倍了。USB3.0的物理層採用8b/10b編碼方式，這樣算下來的理論速度也就4Gbps，實際速度還要扣除協議開銷，在4Gbps基礎上要再少點。

新的“Superspeed USB”將比現有的USB2.0速度快10倍，USB3.0規範已經進入最後的完成階段。USB推廣小組主席Jeff Ravencraft稱，Superspeed USB的最高傳輸速度將是USB2.0的10倍，最低傳輸速度達到300Mb/s.他將給閃存產品帶來更高的速度，使用固態硬盤，如果接口從USB2.0升級到3.0，那麼就是螺旋槳飛機到噴氣式飛機的飛躍。Superspeed USB的線纜和端口將採用向下兼容模式，intel已經棄用之前光纖互連的方式作為傳輸方式，據瞭解，此舉是節約成本，而USB3.0的速度也達到了“令人滿意的效果”，而無需在這方面深入開發。USB3.0的接口分為兩部分，一部分採用和USB2.0一致的針腳；另外增加了一系列電氣接口供USB3.0信號傳輸使用。已有不少USB3.0的產品問世、比如USB3.0的移動硬盤、U盤、讀卡器，等等。

我們説的5Gb/s，指的是位（bit），而不是字節（Byte）。由於8位等於1字節，就像你拉一條4Mbps的網線，理論下載速度只能達到512KB/S一樣。但是，USB3.0還有一個問題是：編碼規則採用8/10的方法，存在2b的控制信號，所以USB 3.0的理論數據傳輸速率是5Gbps。

要達到5Gbps的理論速度，必須突破兩個瓶頸：主板接口、存儲介質。你興沖沖跑到電腦城，買了個USB3.0的移動硬盤迴來試，發現還是USB2.0的速度，這瓶頸很可能出在主板接口上。慶幸的是，Intel已經在最新的7系列芯片組中原生支持USB3.0，你也可以通過第三方USB3.0主控芯片來橋接出兩個藍色的USB3.0接口，從而解除主板速度瓶頸。

受限於硬盤的機械結構，主流的3.5寸7200轉500G硬盤的內部傳輸速度不會超過150MB/S，2.5寸5400轉500G移動硬盤的內部傳輸速度更低。所謂的USB 3.0優盤，速度瓶頸在於所採用的主控和FLASH芯片上。

拋開USB3.0的理論速度不談，USB3.0接口產品的實際傳輸速度分別為：讀速度為60MB/s到140MB/s，寫速度為50MB/s到90MB/s。市場上很多所謂的USB3.0優盤、硬盤、其讀速度比較快，但寫速度可能很低。另外，如果移動硬盤是USB2.0接口，將其與PC機USB3.0接口連接傳輸數據，那麼理論最大傳輸速率則是USB2.0的60MB/S。

2013年1月7日上午消息，USB3.0推廣組織週日在美國消費電子展(CES)上宣佈，第一批傳輸速率達到10Gbps的USB3.0設備將於2014年面市，此速度將較之現在的5Gbps快一倍之多。 ^[4] 

USB3.0接口尺寸標準(3張)

USB 3.0之所以有“超速”的表現，完全得益於技術的改進。

相比USB 2.0接口，USB 3.0增加了更多並行模式的物理總線。

可以拿起身邊的一根USB線，看看接口部分。

在原有4線結構（電源，地線，2條數據）的基礎上，USB 3.0再增加了5條線路，用於接收和傳輸信號。

因此不管是線纜內還是接口上，總共有9條線路。

正是額外增加的4條（2對）線路提供了“SuperSpeed USB”所需帶寬的支持，得以實現“超速”。

顯然在USB 2.0上的2條（1對）線路，是不夠用的。

此外，在信號傳輸的方法上仍然採用主機控制的方式，不過改為了異步傳輸。

USB 3.0利用了雙向數據傳輸模式，而不再是USB 2.0時代的半雙工模式。簡單説，數據只需要朝一個方向流動就可以了，簡化了等待引起的時間消耗。

其實USB 3.0並沒有採取什麼鮮有聽聞的高深技術，卻在理論上提升了10倍的帶寬。也因此更具親和力和友好性，一旦SuperSpeed USB產品問世，可以讓更多的人輕鬆接受並且做出更出色的定製化產品。

“SuperSpeed USB”改進遠不止在傳輸速率方面的提升。在USB 3.0中，設備和電腦主機之間如何更加融洽的配合，也被當作了一項重點研究的方向。在繼承USB 2.0核心架構的基礎上，如何利用雙總線模式的優勢，如何讓用户能夠直接的體驗到USB 3.0比USB 2.0的先進，便成為了重點：

USB 3.0能夠提供50%—80%更多的電力支持那些需要更多電能驅動的設備，而那些通過USB來充電的設備，則預示着能夠更快的完成充電。

新Powered-B接口由額外的2條線路組成，提供了高達1000毫安的電力支持。完全可以驅動無線USB適配器，而擺脱了傳統USB適配器靠線纜連接的必要。通常有線USB設備需要連接到集線器或者是電腦本身上，而高電能支持下，就不需要在有“線”存在了。

轉換到USB 3.0，功耗也是要考慮的很重要的一個問題，因此有效的電源管理就很必要，可以保證設備的空閒的時候減少電力消耗。

大量的數據流傳輸需要更快的性能支持，同時傳輸的時候，空閒時設備可以轉入到低功耗狀態。甚至可以空下來去接收其他的指令，完成其他動作。

其實，在USB 3.0中也並不是所有的東西都更新換代了，比如線纜的長度。當在某些應用中需要儘可能高的吞吐量的時候，往往線纜依舊會成為瓶頸。雖然在USB 3.0規範中，沒有明確指定USB線纜有多長，但是電纜材質和信號質量還是影響了傳輸的效果。因此在傳輸數百兆大數據流的時候，線纜長度最好不要超過3米。

另外，一些支持“SuperSpeed USB”的硬件產品，例如集線器（hub）可能要比USB 2.0的貴很多，這是主動供電集線器和被動供電的一個道理。因為一個真正意義上的“SuperSpeed hub”應該具備2類接口，一個用來扮演真正“SuperSpeed hub”的角色，另外一個則要扮演普通高速hub的角色。

網絡上有一些非官方的言論談到了USB 3.0可以使用光纖，其實這正是USB規範組織正在考慮的問題，也許會在下一個修正版本中推出，也許會讓一些有能力的第三方公司來嘗試一下。 ^[5] 

Windows Vista/7/8/8.1/10

開源系統方面， Linux明確的表示支持USB 3.0，前提是擴展主控制器界面（xHCI）規範正式發佈。非公開版本號為0.95，還是一個待定的草案。

蘋果方面，在2012年中發佈的新機已全面改用USB 3.0接口。

至於對Firewire信號是否存在干擾問題，還不得而知，但是不管怎樣，蘋果需要去支持“SuperSpeed”，如果所有人都看好這個接口標準的話。

起初，在USB 3.0的支持方面，不管是操作系統還是設備，肯定不會一步到位。初期會簡單的在小型設備上試用，然後存在這樣那樣的問題，並且還不會全面發揮USB 3.0的優勢。不過，隨着時間的推移，這些都會逐步的完善起來。

請注意，Vista不能夠使用Intel主控的USB 3.0接口（Intel並未針對Vista提供驅動），如果需要在Vista上面使用USB3.0，請使用其他廠牌的主控。

簡單説，所有的高速USB 2.0設備拿到USB 3.0上來只能會有更好的表現，至少不會更加的糟糕。

這些設備包括：

外置硬盤 - 在傳輸速度上至少有兩倍的提升，更不用擔心供電不足的問題了；

高分辨率的網絡攝像頭、視頻監視器；

視頻顯示器，例如採用DisplayLink USB視頻技術的產品；

USB接口的數碼相機、數碼攝像機、藍光光驅等。

另外，最常用的讀卡器設備，尤其是當設備中同時使用多種類型的閃存卡，或者是讀卡器連接到USB Hub上，而USB Hub上又有多個讀卡器的時候，那種傳輸速度簡直是難以忍受的折磨。

USB 3.0則提供了更多的空間，來解決這樣的問題，提供5-10倍的帶寬不是問題。

還有一點是可以預見的，理論上每秒4.8Gb的傳輸速度，足以讓USB侵入到以前從不敢涉獵的範圍，例如磁盤陣列系統。

隨着Vista操作系統、高清視頻和DX10的逐步普及，大容量、高速的數據傳輸越來越多，對帶寬的需求也越來越高，原來的USB1.1和USB2.0已無法滿足未來的需要。2007年底開始，英特爾公司和惠普（HP）、NEC、NXP半導體及德州儀器（Texas Instruments）等公司共同開發USB3.0技術，USB3.0技術主要應用於個人計算機、消費及移動類產品的快速同步即時傳輸。

USB 3.0具有後向兼容標準，兼容USB1.1和USB2.0標準，具傳統USB技術的易用性和即插即用功能。USB3.0技術的目標是推出比USB2.0快10倍以上的產品，採用與有線USB相同的架構。除對USB 3.0規格進行優化以實現更低的能耗和更高的協議效率之外，USB 3.0的端口和線纜能夠實現向後兼容，以及支持未來的光纖傳輸。

USB3.0將採用一種新的物理層，其中，用兩個信道把數據傳輸(transmission)和確認(acknowledgement)過程分離，因而達到較高的速度。為了取代USB所採用的輪流檢測(polling)和廣播(broadcast)機制，新的規格將採用封包路由 (packet-routing)技術，並且僅容許終端設備有數據要發送時才進行傳輸。新的鏈接標準還將讓每一個組件支持多種數據流，並且每一個數據流都能夠維持獨立的優先級(separate priority levels)，該功能可在視訊傳輸過程中用來終止造成抖動的干擾。數據流的傳輸機制也使固有的指令隊列(native command queuing)成為可能，因而能使硬盤的數據傳輸優化。

為了向下兼容2.0版，USB 3.0採用了9針腳設計，其中四個針腳和USB 2.0的形狀、定義均完全相同，而另外5根是專門為USB 3.0準備的。

標準USB 3.0公口的針腳定義，白色部份是USB 2.0連接專用針腳，而紅色部分為USB 3.0專用。

標準USB 3.0母口的針腳定義，紫色針腳為USB 2.0專用，紅色為USB 3.0連接專用。

USB 3.0線纜如果不算編織（Braid）用線，一共是8根，值得注意的是，在線纜中，USB 2.0和3.0的電源線（Power）是共用的。

Mini USB 3.0接口分為A、B兩種公口（Plug），而母口（Receptacle）將有AB和B兩種，從形狀上來看，AB母口可兼容A和B兩種公口，3.0版公口的針腳是9針。

Ravencraft指出一些便攜式攝像機保存250Gbyte的數據，甚至一些MP3播放器和手機都增長到內置8到16Gbyte的閃存。 同期於USB 3.0的發佈，PCMCIA組織宣佈PC設備上的ExpressCard標準的2.0版本，該標準提供比ExpressCard 1.2標準快10倍的傳輸速率，而且同時支持Express 2.0和新的USB 3.0協議。 “ExpressCard技術與Express和USB規範很相近，而2.0標準的發佈充分利用了這兩種接口技術進步的優勢，”PCMCIA主席Brad Saunders表示。

USB接口為何流行？USB鼠標、USB鍵盤、USB攝像頭、USB打印機、USB……接觸電腦的人就不可能不接觸到USB這種大眾到極點的接口，但並非所有人都瞭解USB接口，而正是這種融入生活的忽略從一個側面驗證了USB的成功——我們已經把它當做自然而然理應存在的東西。

很少有人會去考慮一個小小的USB接口標準為什麼會成功，USB在剛誕生時的傳輸速率是最高的嗎？顯然不是，但USB接口卻絕對是最多巨人力挺的——Microsoft和Intel等等行業領頭人都對USB青睞有佳（最直接的例子就是Intel將USB控制器直接做到了其ICH南橋芯片當中），而世界上使用Intel和Microsoft產品的用户不説100%也起碼有60%以上，而USB成功推廣的最重要原因正在於此。

與USB同時期推出的IEEE 1394接口則沒有這麼好的待遇了，雖然IEEE 1394的理論傳輸速率比USB要高（IEEE 1394是傳輸速率最快的串行總線），但由於缺少了設備端廠商的支持而完全沒有USB那般的普及程度。

我們往往看到這樣的情況：一款主板上往往擁有多達六個USB接口而卻沒有一個1394接口。雖然1394的普及度存在極大問題，但它依然是影像領域不二的傳輸方式。

有了Intel和微軟這些大公司的支持，USB自然是風生水起、不停壯大，但IT行業的規則就是不進則倒，因此21世紀初至今USB也經歷了從1.0到2.0的技術革新，現在USB 2.0的理論最高傳輸速率已經達到了480Mbps以上（當然在實際的應用中我們很難達到這個數據），看起來這個數據很嚇人，但計算機的存儲硬件卻也同時在不斷進步着。看到動輒以TB計算的磁盤容量，和動輒以10GB為單位的藍光視頻源，我們不禁苦笑——USB 2.0已然捉襟見肘。

好在固步自封這個詞已經成為行業禁忌，USB 3.0標準也於08年出台，新的USB 3.0標準能夠提供比之前USB 2.0多出10倍以上的傳輸速率，這儼然已經是串行標準中的頂級水準了。

當然了，還有USB連接的顯示器也將成為可能，甚至更誇張一些，外置CPU都有可能出現在未來USB 3.0的平台基礎上，而各大公司的全力支持則讓USB 3.0幾乎不存在任何普及方面的問題，或許唯一要考慮的就是價格了……

USB ,是英文Universal Serial BUS（通用串行總線）的縮寫, 而其中文簡稱為“通串線，是一個外部總線標準，用於規範電腦與外部設備的連接和通訊. 從1994年11月11日發表了USB 0.7版本以後，USB版本經歷了六年的發展，已經發展到了2.0的版本。它才得到廣泛的普及應用。

早期的USB版本，在推出時普遍不遭到重視。其最大的原因是：當時的主板結構是以Baby-AT板為主，USB功能接口在許多主板上都是一種可選擇的功能，有些主板製造商在主板上提供了4X2或5X2的USB針腳接口，而更多的則為了節省成本，連USB針腳接口都省掉了。另外，在BIOS固件方面也缺乏支持――當時很多主板都是隻提供有USB連接針腳接口，而主板的BIOS沒有真正支持USB。這樣，很多用户為了使用USB，只有通過升級主板BIOS的方法，將主板BIOS刷新到能支持USB功能的BIOS才行。

這種情形一直延續到ATX主板結構的誕生。不過一開始的ATX主板在支持USB的方面還不是很好。因為一般ATX的設備連接口都設計成一層的高度，其所能使用的接口空間都給傳統的串行通訊接口和LPT打印機佔用了，根本沒有餘地留給USB接口，所以當時如果要想使用USB接口的話，還得使用USB轉接卡，通過連線與主板上的USB針腳接口相連才能得以實現。不過後來ATX主板的Back Panel設計成了二層，終於使USB接口在主板上有了安身立足之處，無須再通過外接USB轉接卡了。

1999年初在Intel的開發者論壇大會上，與會者介紹了USB 2.0規範，該規範的支持者除了原有的Intel、Microsoft和NEC等成員外，還有惠普、朗訊和飛利浦三個新成員。USB 2.0向下兼容USB 1.1，傳輸率將達到480Mbps，還支持寬帶數字攝像設備及下一代掃描儀、打印機及存儲設備。

2022年10月，USB-IF組織決定，USB 3.0被正式取消。 ^[6] 

USB技術的推出，可能是近代來計算機技術最重要的發展，因為USB的出現讓IT產業的接口產生很大的革命，後來的影響不僅在IT產業，連消費性電子產業也到處可見USB的接口，因此USB的成功是無庸置疑的。除了在個人計算機、筆記本電腦、小筆電都是100%的標準配備外，我們也可以輕易在手機、LCD TV 、打印機、複印機等消費性電子產品上發現USB的蹤跡，筆者甚至看過連瑞士小刀上都有USB界面，由此可知USB真是無所不在。就這一點，我們不得不佩服Intel與Microsoft在IT產業強大的影響力，在這兩家廠商的聯手之下，USB硬是把另一個接口-1394給比下去，成為主導IT設備與消費性電子產品通訊接口的標準。

雖然USB有很高的應用範疇與Installation base (估計自1996推出USB 1.0規格，已有60億的installation base，而且以每年20億的數目持續增長)，但是當初USB-IF規劃USB的規格時並未很有規劃的將USB接口的技術藍圖整個揭櫫於世，並未像後來的SATA-IO於2001年規劃SATA的技術發展藍圖時，一開始就將SATA 分為1.5 Gbps、3.0 Gbps與6.0 Gbps三個世代（請參考表1之比較表），感覺上比較像是在且戰且走；所以自2000年推出USB 2.0規格後，雖然將USB 2.0的帶寬大幅從12Mb/s提升至480Mb/s，但是我們都知道IT產業的發展定律是帶寬永遠不嫌多，儲存容量也永遠不嫌多，所以很快的大家就覺得USB 2.0已經不敷使用，也因此一直有公司力主要持續推出USB 3.0的規格，但是這些聲音也僅止於大家的討論，USB-IF一直未正式迴應是否有USB 3.0的規劃，一直到2007年9月18日在美國舉辦的IDF， Pat Gelsinger説明了USB 3.0的規劃，USB 3.0的發展才確定下來。

當初USB-IF在1994年規劃USB技術時，因為將其定位在較低速的周邊界面，所以帶寬僅訂在1.5Mb/s(Low Speed)與12Mb/s(Full Speed)；其中Low Speed主要用於人機接口裝置（Human Interface Devices，HID）例如鍵盤、鼠標、遊戲杆，High Speed主要用於大量數據傳輸的需求，這就是USB 1.0的規格，並於1996年正式公佈此一規格。當USB 1.0相關產品陸續上市後，隨着使用USB的數量越來越大，市場上也發現關於USB 1.0規格的問題，所以USB 1.1的規格在1998年正式公佈，修正1.0版已發現的問題，其中大部分是關於USB Hub的項目。

雖然自USB 1.1規格公佈後，USB接口規格算是逐漸完整，但是與IEEE 1394比較起來，在傳輸效能上就完全被比下去(請參考表2之比較)，也正因為如此，在USB接口設備不斷地被廣泛應用後，許多的裝置，如視頻會議的CCD，或是像nand flash隨身碟(U盤)、外接式硬盤、光盤刻錄機、掃描儀、卡片閲讀機便成為USB界面的一個非常流行的應用。隨着市場上廠商與消費者對USB產品的接受度越來越高，希望USB傳輸效能可以更好的呼聲也越來越大。因此在這樣的背景之下，USB-IF開始着手USB 2.0規格的制定，並於2000年正式公佈USB 2.0規格。在USB 2.0規格中，最重要的是增加更高的數據傳輸速率 480 Mbps (又稱Hi-Speed)，USB規格至此確立了3種數據傳輸速率，並維持至今，3種速率分別是：

● 1.5Mbps(Low Speed)

● 12Mbps(Full Speed)

● 480Mbps(Hi-Speed)

正如前言所提，在USB 2.0規格推出後，的確暫時解決了帶寬落後IEEE 1394的問題，但是隨着USB的應用範疇越來越廣，與其他界面技術的不斷的進步之下，當然更重要的是-檔案的容量也越變越大，尤其是影音數據，所以USB 2.0的窘境也益加明顯。這其中又以Nand Flash隨身碟產品、硬盤外接盒產品及卡片閲讀機(CardReader)產品影響最大。我們分別簡述如下：

雖然USB 2.0 Hi-Speed的數據傳輸速率是480Mpbs，也就是理想狀況下應該為60MB/s，但是在Windows based操作系統下，由於default driver的限制，實際的效能大約為30MB/s～35MB/s，與60MB/s有一大段距離，然而以前Nand flash的效能也不夠好，從來也用不到30MB/s的USB 2.0帶寬，所以也相安無事；但是隨着Nand flash技術不斷的進步，與RAID 0架構(Data Stripping)導入Nand flash產品設計，Nand flash產品的帶寬需求已超越USB 2.0 Hi-Speed所能提供的30MB/s。例如以SATA 接口為主的SSD(solid state disk)產品，sequential read的效能都以超越100MB/s，更顯出USB 2.0 Hi-Speed效能的不足。所以不論是高速的大拇哥產品(大陸稱為U盤)或SSD都迫切需要更高速的USB 3.0提供更好的效能。雖然SATA接口可以符合SSD的需求，但是USB有提供bus power的優勢，這是SATA或eSATA所無法媲美USB的地方。

除了Nand Flash隨身碟產品外，硬盤外接盒也是外面的水管比裏面的水管小的狀況。由於USB 2.0 Hi-Speed在Windows base OS之下，僅有30MB/s的效能，而硬盤內部的傳輸速率至少有60MB/s，所以這樣的差距相當的大。以前檔案容量還不太大的時候，消費者還勉強可以忍受，但是各種影音數據動輒數GB以上，BD影片數據更是50GB以上，如果還用USB 2.0 Hi-Speed拷貝數據的話，那麼真的會令人捉狂(請參考表3)。所以隨着硬盤外接盒出貨量年年維持25%以上的年複合增長率之下，提供一個更高效能且普遍性高的接口，是刻不容緩的事情。

與Nand Flash有密切關係的memory card，也面臨與nand flash類似的問題；以前的記憶卡，速度還不夠快，但是隨着新的記憶卡規格的推出，如SDXC，最高可達150MB/s的傳輸速率，當然不是USB 2.0 Hi-Speed所能滿足的，也因此USB 3.0對高速的記憶卡而言，是非常重要的里程碑。

正如上述產品效能的壓力，各界對USB 3.0的需求也愈來愈高。在各界千呼萬喚之下2007年9月18日，Intel於IDF上正式宣佈USB 3.0的規格將計劃於2008年推出，也宣示了USB 3.0的主要應用範圍(請參考圖1)，正式響應了廣大消費者對更快速傳輸接口的需求；Intel並稱USB 3.0最高傳輸效能為SuperSpeed，有別於傳統的Low Speed、Full Speed與Hi-Speed。經過了一年的時間USB-IF終於在2008年11月18日正式對外公佈了USB 3.0的規格，宣告了USB另一個嶄新時代的來臨。

當初規劃USB 3.0的規格時，最重要的就是要解決數據傳輸速率過低的問題，因此在規劃USB 3.0 SuperSpeed架構時，採用新的物理層(PHY)是無可避免的事情，因此從PCIe與SATA等高速IO移轉經驗是再自然不過的考慮。然而USB-IF還是堅持backward兼容性的問題，所以USB 3.0的規範主軸，包含了以下各點：

● 比既有的USB 2.0 Hi-Speed快10倍以上的傳輸速率。

● 完整考慮向後兼容性問題，包含既有的Class Driver都可以在新的組件上正常工作。

● 相同的USB device model，這包含了PIPE model、USB Framework與Transfer type。

● 電源管理的效率，在新規格中，提供了更好的電源效能的管理，特別是在Idle的狀況之下，另外也為了取代USB所採用的輪流檢測(polling)和廣播(broadcast)機制，提供更佳的電源管理效能。

● 架構與技術的延伸性，為了增加技術的scalability，在通訊協議上的規劃都已考慮有效率的Scale up and Scale down的問題。

USB-IF在上述前提之下，採用了PCIe的主要PHY架構，以5.0 Gbps為USB 3.0 SuperSpeed的數據傳輸速率，在傳輸編碼技術的選擇上，導入廣為在其他高速串行傳輸技術所採用的8b/10b編碼技術，以提高傳輸位的辨識率並且降低高頻信號的電磁干擾。在向後兼容性上，為了與USB 2.0 Low Speed、Full Speed與Hi-Speed共存，採用了Dual-bus架構的設計(請參考圖2)，在通信協議上，如上述所提，新的規格採用一種封包路由(packet-routing)技術，並且僅容許終端設備有數據要發送時才進行傳輸，取代USB所採用的輪流檢測(polling)和廣播(broadcast)機制，這也與SATA Asynchronous notifications有異曲同工之妙。在cable connector方面，USB 3.0新增了5個觸點，兩條為數據輸出，兩條數據輸入，採用發送列表區段來進行數據發包，新的觸點將會並排在4個觸點的後方。USB 3.0 bus power標準為900mA，並將支持光纖傳輸。這也就是SuperSpeed技術的雛型(參考表4)。

有關Cable Connector，USB-IF在制定新規格時，同時考慮了技術與市場的平衡點，這些因素包含了：

● 必須能support 5.0 Gbps的數據傳輸

● 可完全維持與USB 2.0的兼容性

● 將cable & connector的form factor改變控制在最小範圍

● EMI防護的問題

● 維持USB容易使用的傳統

因此CableCon就在這樣的指導原則下訂出Stand A、Stand B、Micro B與Micro AB的CableCon規範，USB-IF巧妙的將USB3_TX+、USB3_TX-、USB3_RX+、USB3_RX-與GND導入新的CableCon之中(請參考圖3,4,5)，並透過Double-Stacked connector的support，讓USB 2.0可與USB 3.0共存。

不過在這裏提醒各位，Stand A是完全可以USB 2.0與USB 3.0互相連接沒有問題(這意謂着你可以把USB 2.0 Stand A Cable插入USB 3.0 Stand A connector，也可以把USB 3.0 standard cable插入USB 2.0 Stand A connector)，但是Stand B與Micro B就沒有辦法這樣，但是至少所有舊的線纜都可以插入新的接口，而舊的設備上的接口，無法支持新的線纜（典型案例，市面上已知和未知的大多數手機的連接口均為USB2.0 Micro-B，至少你可以用之前的連接線接入3.0接口，但是新的3.0線纜是無法支持的）

High Speed Serial Link 產品(如USB、Serial ATA與PCI Express)的發展，已由主板應用出發，逐漸衍生更多應用於外圍與消費性電子產品，進入百家爭鳴的情況。然而不論是芯片供貨商或系統廠商，都面臨益形複雜的設計挑戰。這些新挑戰包含了：

● 更高的芯片設計進入障礙：與純數字IC設計相比，High Speed Serial Link從480 Mbps、 1.5 Gbps、2.5 Gbps、3.0 Gbps至5 Gbps與6 Gbps，一次又一次的考驗IC設計公司在模擬設計與mixed-mode的能力。這也是為什麼台灣只有少數公司能提供從Serial ATA到PCI Express與USB 3.0完整的產品與IP解決方案。

● 為系統廠商考慮Design Margin問題：對於系統廠商而言，採用一顆IC上自己的系統產品，最擔心的是PCB Layout的design margin過小或是design rule太過複雜。因此IC設計公司必須為系統廠商考慮到這些設計上的問題，也加深了高速IO芯片設計的難度。

● IC量產良率：由於高速IO有物理層(PHY)部分的設計，因此對於IC良率的影響甚為重大，通常將PHY包入SoC內，往往是量產良率最大的殺手。所以如何透過模擬設計design margin的綜合考慮，維持量產良率，對IC設計公司而言是相當大的挑戰。

● IC量產測試方法：通常在480MHz以上，往往需要使用較貴的測試機台；但是如果廠商能使用較便宜的測試機台，完成高速IO的相關測試，對於IC的成本也有很大的幫助。

● 兼容性議題：USB兼容性的問題眾所周知，所以才有USB-IF logo驗證制度的產生。USB 3.0 logo certification program尚未完成，因此如何克服硬件兼容性的問題，是相當據有挑戰性也令人感到繁瑣的問題。

今日的電子信息技術日新月異，在PC interface的發展也由傳統的並列傳輸方式，演進至高速串行傳輸。新的規格與新的技術，也帶來新的設計挑戰。除了USB 3.0的規格正式問世之外，SATA 6.0 Gbps 的規格也正式問世，相關的產品也將陸續於個人計算機、筆記本電腦上出現，配合已經問世且逐漸成為主流的Gigabit Ethernet，高速Serial Link的技術儼然已成為驅動計算機市場持續增長的動力。

這一塊USB 3.0擴展卡來自國外品牌ACASIS阿卡西斯，做工相當豪華。（ACASIS阿卡西斯為國際品牌，和NEC電子等上游半導體廠商建立起良好的合作關係，並在深圳設立公司及生產線）

USB 3.0的最大改進在於大幅度提升傳輸速度，它的傳輸速度達到了5Gbps，也就是640MB/s，同時在使用A型接口時向下兼容原有的USB 2.0和USB 1.1等。最早的USB 1.0規範出現在1996年，傳輸速度僅為1.5Mbps。1998年，USB 1.1規範誕生，速度提升到了12Mbps。到了2000年4月，

USB3.0擴展卡(2張)

我們廣泛使用的USB 2.0規範誕生，速度提升到了480Mbps，為USB 1.1規範的40倍。

USB3.0的主要優勢在於高速：5Gbps（USB2.0的速率為480Mbps）、全雙工（數據同時雙向傳輸）。

USB3.0技術將支持銅線和光纖、無線傳輸。

USB 3.0在應用層上至少能達到300MByte/s的數據吞吐量。

它使用5個端口連線（兩個用於發送，兩個用於接收，一個是地線）來實現全雙工從而達到5Gbps的物理層速率，USB產品採用兩線，半雙工的架構。外觀上Type-A的接頭沒有改變，但內部有5個連線來支持全雙工，新的連接器兼容舊的插口。

可以看出一個耗完電的電池接上後不久就可以恢復電力。

點評：雖然暫時還沒有采用USB 3.0規範設備，但作為全球採用最為廣泛的接口，我們有充分理由看好USB 3.0的市場前景。無論是數據傳輸還是電力供應，USB 3.0都比當前流行的USB 2.0更有優勢。另據悉，ACASIS阿卡西斯即將推出採用USB 3.0規範的移動硬盤等外圍設備。

產品類型：數據傳輸卡

接口、轉接類型：USB 3.0

擴展卡傳輸速率：5Gbps

產品概述：它採用PCI-E 1×總線設計，採用了一顆NEC D720200F1控制芯片，提供兩個USB 3.0擴展接口。擴展卡採用綠色PCB，並採用了大量貼片電容和電阻。

由Intel、微軟、惠普、德州儀器、NEC、ST-NXP等業界巨頭組成的USB 3.0，Promoter Group在2008年11月17日宣佈，該組織負責制定的新一代USB3.0標準。制定完成的USB 3.0標準已經移交給該規範的管理組織USB Implementers Forum(簡稱USB-IF)。

在USB開發者會議上，廣泛採用的USB接口引來了新的3.0官方版本，會議上一些廠商希望採用該新標準的產品能達到400Mbyte/s。

USB 3.0在應用層上至少能達到300Mbyte/s的數據吞吐量。新規範與前代版本兼容，然而新接口需要新的線纜和連接器，而且傳輸距離被限制在3米，而USB產品可以支持5米長的線纜。

1.0標準，也被稱作是超高速USB（SuperSpeed USB），在一些特性上是獨一無二的。它使用5個端口連線 - 兩個用於發送，兩個用於接收，一個是地線 - 來實現全雙工從而達到5 Gb/s的物理層速率，USB產品採用兩線，半雙工的架構。

粗略來説，新的USB 3.0芯片需要兩倍於原來的門數和三倍於以往的功耗，在會議上演示一款USB 3.0芯片的Symwave公司的市場副主席John O'Neill表示。

但是，受益於其較高的速率，USB 3.0在每Gbit數據傳輸的功耗低於規定的標準，John補充道，“另外，因為增強的協議，在主機（host）端處理器運算會得到減輕，從而整個系統的功耗在mW/Gbit的基礎上還會有降低。”

另外，3.0版本在鏈路上採用了中斷驅動，而不是輪檢方法，這樣進一步降低功耗。通信採用點對點的鏈路，而不是像對所有連接的器件採用廣播數據的方法。

規範還將鏈路電流從500毫安提高到900毫安，這樣採用USB充電速度會更快。可以看出一個耗完電的電池接上後不久就可以恢電量。

願意簽署USB接受協議的客户可以下載新的標準。

新系統2010年上市

USB應用論壇的主席Jeff Ravencraft表示，“我們預測主機和控制器產品會在2009年中陸續進入市場，基於那些器件的系統產品會在2010年初上市。”

該連接希望能擴展更多的應用，最初是想象比如大的視頻文件的傳輸，長期來説，希望能在大範圍的系統上進行替代，特別是日益增多的閃存和磁盤存儲。

採用新標準的卡將在2010年上市，可能會包括支持固態存儲驅動的6Gbit/s SATA接口的適配器，和用於傳輸視頻流的USB 3.0適配器。

超過400個人想參與那個USB 3.0會議，Synopsys在該會議之前宣佈將提供USB 3.0控制器和物理層器件的硅IP。

Symwave已經發布了一款USB 3.0物理層器件，Quasar物理層會在展會上得以展示。

USB 3.0開發者小組包括超過200家公司，全球已經有100億顆USB器件售出。

“2007年一年就出貨了26億個USB端口，USB 3.0的市場機會將會大大擠壓其他有線接口技術的空間，”In-Stat高級分析師Brian O'Rourke在一個發佈會上表示，“預計USB 3.0從2009到2012的平均年度增長率將達到100%，在2012年達到五千萬的出貨量。”

Intel的一篇白皮書《USB 3.0 Radio Frequency Interference Impact on 2.4 GHz Wireless Devices》中即清楚地指出，USB3.0在使用時，會在2.4G頻段增加約20dB的噪聲，造成對2.4GHz ISM頻段的射頻干擾。這種干擾會降低無線接收的靈敏度，進而縮減收訊範圍，足以影響干擾無線設備（無線網卡、無線鼠標及無線耳機等）的正常使用。實際上，USB3.0的擴頻處理導致其頻譜從0Hz一直蓋到5GHz。經Intel測量，干擾功率隨頻率下降，在2.4G頻段約有-60dBm，到5G頻段只有-90dBm。同時文中還指出，當這頻段的射頻接收器放得愈靠近USB 3.0裝置或連接器，干擾的狀況就愈明顯。

很可惜的是，這個由USB 3.0高頻通訊所產生的噪訊是一種寬頻噪訊，因此無法被過濾消除，而且剛好落在常用的2.4-2.5 GHz的頻段範圍。Intel建議的解決方式是對USB 3.0連接器及周邊裝置進行遮蔽設計，做得愈徹底，效果愈好。此外，無線天線放得離USB 3.0連接器及裝置也要愈遠愈好。

對於這樣的設計參考建議，USB 3.0及NB/PC業者感到相當「無言」。舉例來説，當USB 3.0硬盤和無線鼠標的接收器要一起使用時，無線鼠標的接收器最好要用延長線接出來到夠遠的位置，才能順利使用，這種作法實在很難説服消費者去接受吧。