說文解字第24課:通用序列匯流排USB

2021.06.02 04:28PM

USB是大家再熟悉不過的傳輸介面,它不但可以連接滑鼠、鍵盤以及隨身碟等裝置,還可以用來為手機充電,甚至可以傳輸影音訊號,整合了這麼多種功能,正是它能一統天下的關鍵。

 

USB一統各種連接端子

早期電腦的連接端子相當複雜,各種電腦周邊往往採用不同的規格,例如滑鼠、鍵盤採PS/2端子,遊戲控制器採Game Port端子,數據機採Serial Port端子,印表機採Parallel Port端子,不但把使用者搞得頭昏腦脹,也讓整理傳輸線變成吃力的工作。

為了要解決這個問題,Intel與Microsoft等廠商便著手研發能整合多種裝置需求的傳輸介面規範,於是USB就在1996年正式登場。USB為Universal Serial Bus的縮寫,中文的翻譯為通用序列匯流排,顧名思義其中的『通用』就代表著能夠用於各種不同的裝置。

USB的第一款正式規範為USB 1.0,它不但能像一般傳統端子用於傳輸資料,還能提供5伏特、0.5安培的電力傳輸功能,因此連接耗電量較小的裝置時,就不需要另外連接電源線,使用更加方便。

USB 1.0的資料傳輸速度只有1.5Mbps,對於連接鍵盤、滑鼠或是遊戲控制器來說還夠用,但是如果要用於隨身碟等儲存裝置,就會慢到讓人抓狂,於是1998年推出的USB 1.1就將速度提升至12Mbps。

不過這樣的速度對於儲存裝置來說還是太慢,在2000年推出的USB 2.0規範,就將速度一舉提升至480Mbps,在實際應用時,速度仍然可以維持在每秒40MB左右,大約16秒就能傳輸1張CD光碟的資料,在當時已經相當夠用了。

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▲早期電腦充滿各種連接端子,讓主機板背後相當複雜,往往讓使用者會搞混連接方式。(圖片來源:維基百科,本圖採用創用CC姓名標示-相同方式分享,作者為Moxfyre)

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▲在USB出現之後,能夠簡化連接外部裝置的步驟。

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▲如汽車音響等非電腦的設備,也可以透過USB連接擴充裝置。

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▲首款USB規範是USB 1.0,其傳輸速度只有1.5 Mbps。

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▲4年後推出的USB 2.0規範,將傳輸速度提升至480 Mbps。

 

USB 3.0再進化

時間到了2008年11月,新發布的USB 3.0再次將資料傳輸速度由480Mbps大幅提升至5Gbps(等於5000Mbps,理論傳輸速度可達每秒625MB),幾乎等於1秒就能傳輸1張CD光碟的資料。另一方面在電力供應部分,電流供應量也從原本的0.5安培,提升至0.9安培。

至於常見的USB 3.1,則發布於2013年底,它是USB 3.0的小改款,除了將傳輸速度再次翻倍,提升為10 Gbps之外。電力供應部分則改為支援5V、12V、20V等3種不同電壓,最大供電功率則可達100瓦,除了可以提高智慧型手機等裝置的充電速度外,也有利於供應外接式硬碟等耗電量較大的裝置使用。

相較於USB 1.0與USB 2.0內部只有2條資料條線線路,USB 3.0與USB 3.1的內部多了SSRX與SSTX等資4條傳輸線路,除了能夠提升傳輸速度外,也能用來傳送不同類型的資料。

舉例來說,視訊電子標準協會(VESA)就推出了DisplayPort Alternate Mode,它能夠讓USB纜線像HDMI一樣,發揮傳輸影音訊號的功能,讓更多裝置都能相容USB,增加使用上的方便性。

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▲2008年推出的USB 3.0將資料傳輸速度大幅提升至5 Gbps,使用上更加便利。

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▲為了方便辨認,USB 3.0的連接端子都採用藍色標示。(圖片來源:維基百科,本圖採用創用CC姓名標示,作者為VIA Gallery)

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▲USB 3.0內部線路除了有USB 2.0既有的4組線路之外(圖片前排的4組金屬接點),還有額外5組新增的線路,即圖中後排的5組金屬接點。(圖片來源:Image: Rainer Knäpper, Free Art License

 

說文解字使用範例:

O:USB讓各種裝置可以透過統一的傳輸線連接至電腦,使用起來方便很多。

X:如果要在大學的不同校區間移動的話,建議可以搭乘University School Bus。

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