用 USB 连接 25 年（经过 3 次尝试）

已发表: 2022-01-29
USB 翻转 3 次
每个人都知道 U 盘必须翻转 3 次才能使它们处于正确的方向NavissOne/Shutterstock

通用串行总线 (USB) 标准 1.0 版于 1996 年 1 月发布。经过 25 年和 3 次尝试，我们已经从 USB 1.0 的 12 Mbit/s 速度提升到 USB4 的 40 Gbit/s 速度。 以下是 USB 征服世界的方式。

问题：与端口和 IRQ 搏斗

在 1990 年代初期，将外围设备连接到 PC 是一团糟。 要使用设置任何 PC，您必须使用一些不同类型的不兼容端口和连接器。 最常见的包括一个键盘端口、一个 9 针或 25 针 RS-232 串行端口和一个 25 针并行端口。 此外，PC 游戏控制器使用自己的 15 针标准，鼠标通常插入串行端口或专有卡。

传统 PC 端口被 USB 取代
纳加/存在Shutterstock

与此同时，外围设备制造商开始在 PC 上用于外围设备的现有端口中遇到数据速率限制。 对电话、视频和音频应用的需求正在增长。 传统上，供应商通过引入可以作为附加卡安装的自己的专有端口来回避这些限制，但这会增加成本并增加机器之间的兼容性问题。

最后，在 PC 上添加新的外围设备是一件令人头疼的事情。 这通常意味着配置技术细节，如 IRQ 设置、DMA 通道和 I/O 地址，以便它们不会与系统上安装的其他设备发生冲突。 （普通计算机用户不必再考虑这些了。）必须有一种更简单的方法。

解决方案：USB

救济很快就会以可以统一行业的单一端口的形式出现：通用串行总线。 USB 起源于 1994 年八家知名公司之间的联合项目：英特尔、微软、IBM、康柏、数字设备公司、NEC 和北方电信。 经过一年半的开发，该小组于 1996 年 1 月 15 日发布了 USB 1.0 规范。

广告

他们想出的是一种串行计算机外围总线，它使用简单的 4 针连接器，坚固耐用且价格低廉。 USB 允许高达每秒 12 兆位的连接（对于当时的网络应用来说已经足够了），并且如果使用集线器链接在一起，则可以在一条总线上为多达 127 个设备提供服务。

USB-A 插头和电缆
科齐尼/Shutterstock

最重要的是，USB 完全是即插即用的，这意味着当您插入设备时，设备会自动配置自己（或寻找合适的驱动程序）。不再需要与 IRQ 搏斗。 与早期的标准不同，USB 支持热插拔，这意味着您可以在计算机仍在运行时插拔外围设备：在切换像鼠标这样简单的东西时无需重新启动。

当时，业界也在关注 Firewire (IEEE 1394)、Apple GeoPort、ACCESS.bus 和 SCSI 等竞争标准。 但 USB 的简单性和灵活性胜出——尤其是当供应商证明他们可以为集线器和外围设备创建成本相对较低的 USB 芯片组时。

USB 出现在野外

PC 行业最初采用 USB 的速度很慢，在广泛采用之前的几年里，标准的逐步改进发生了。 微软于 1997 年 8 月首次在 Windows 95 OSR 2.1 中支持 USB（当时也支持 Win NT）。

据 ComputerWorld 报道，1996 年 5 月 13 日发布的 Unisys Aquanta DX 台式机是第一款带有内置 USB 端口的 PC，尽管 IBM 等其他供应商可能已经在市场上击败了它们。 Byte Magazine 上的报道称，直到 1996 年中后期才大规模提供 USB 芯片组。不过，到 1996 年底，几乎有十几个 PC 供应商已经发布了包含 USB 端口的 PC——通常每台机器两个端口。

即使 PC 制造商对 USB 提供了一些早期支持，但直到 1998 年左右，实际可以使用这些端口的 USB 外围设备仍然很少。在此之前，几乎每台 PC 仍然配备旧端口，因此制造商继续开发和销售能够使用这些端口的设备。用过它们。

1998 年的苹果 iMac。
苹果
广告

一个事件极大地改变了 USB 外围设备的可用性。 1998 年 8 月，Apple 发布了 iMac，这是一款时尚的一体机，它放弃了所有传统的 USB 端口。 十多年来，Apple 首次制造出没有 SCSI、ADB 或串行端口的机器，Mac 外围设备制造商被迫大幅转向 USB。

虽然 Apple 不能在 USB 的普及上独占鳌头（在 StackExchange 上对此进行了激烈的辩论），但媒体对 iMac 对 USB 的依赖的大量关注首次使该端口在很大程度上进入了大众意识。

很快，这些 Mac USB 外围设备也可用于带有 USB 的 PC，并且在 Windows 98 中对 USB 的健康支持、低成本的芯片组以及对 USB 标准的修订，PC 市场在2000 年代。 最终，手机也开始支持 USB 连接，从那时起 USB 的普及并没有放缓。

多年来的USB

USB 端口类型
多年来主要 USB 连接器类型的示例。 iunewind /存在Shutterstock

自 1996 年以来，USB 的功能急剧扩展，包括支持更新、更小的连接器类型和更快的速度。 自始至终，该标准一直由 USB 实施者论坛 (USB-IF) 维护。 这里有一些亮点。

  • USB 1.0 (1996)：正式引入带有 A 型和 B 型连接器的 USB 标准。 高速为 12 兆比特/秒，低速为 1.5 兆比特/秒。
  • USB 1.1 (1998)：此版本修复了 1.0 标准中的错误，包括 USB 集线器的问题，并成为第一个被广泛采用的 USB 标准。 它还推出了 USB Mini Type A 和 B 连接器。
  • USB 2.0 (2001)：这引入了一种新的、更高速的 480 兆比特/秒模式，同时保持与 USB 1.1 设备的向后兼容性。 2007 年的修订版首次引入了 USB 微型连接器。
  • USB 3.0 (2011)： 3.0 标准引入了一种新的 5 Gb/秒数据速率，称为 SuperSpeed。 它还推出了新的 A 型、B 型和微型连接器，具有更多引脚以支持更高的数据速率。
  • USB 3.1 (2014)：这将 USB 数据速率提高到 10 Gb/秒。 大约在这个时候，USB-IF 还推出了对称的 USB-C 连接器，它可以以任何一种方式插入并且仍然可以工作。 （不再需要翻转 USB 设备三遍来找到正确的对齐方式！）
  • USB 3.2 (2017)：在此版本中，USB 攀升至 20 Gb/秒，并弃用了 Type B 和 Micro 连接器，转而支持 Type C。
  • USB 4.0 (2019)：此标准与 Thunderbolt 3 兼容，并支持高达 40 Gb/秒的连接。 除 USB-C 外的所有连接器均已弃用。

未来是 USB

到 2021 年，USB 依然强劲，受到如此广泛的支持，以至于 USB 连接器已成为事实上的电源插座，用于为智能手机、平板电脑、视频游戏控制器、电池供电的儿童玩具以及咖啡杯加热器和微型桌面等新奇物品充电吸尘机。

广告

USB 并未停止改进。 USB4 表明，随着计算机速度越来越快，以及我们在设备之间传输的数据越来越大，业界非常重视保持标准的竞争力。

它甚至正在取得进展——Apple 的 iPad Pro 平板电脑放弃了他们专有的 USB-C 闪电端口，尽管闪电仍然存在于 iPhone 和许多其他苹果设备上。

生日快乐，USB！

相关： USB4：有什么不同以及为什么重要