「科技雜談」USB發展史(1994-2019)

說起USB,估計在座的各位不會有不知道的,畢竟這個接口可是現在世界上最成功,最普遍,最流行的接口,基本上只要是個電子產品,那基本和USB有關係,就是這個機器上沒有USB,那充電也往往用的是USB線

紅酒老師,電子錶不用呀

就你話多,回頭叫你家長過來!

總而言之,言而總之,幾乎每個人都用過USB,那麼USB誕生至今的歷史,有多少朋友熟悉呢?USB每一代之間的區別,不同形狀之間的區別,又是怎麼來的呢?

那麼今天就走進USB標準的發展史

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首先在一開始短暫的先做一個小解釋,很多人談到USB……在語言習慣上就是USB接口,USB接口,紅酒一開始在寫文案的時候也標的是“USB接口發展史”

但事實是USB它是一個標準,所謂接口它只是一個我們看到的物理連接的東西,但真正的USB是指“電腦連接設備”的,這麼整個的一個數據傳輸的標準,所以這裡我們講的是USB標準的演變,而不是隻講USB接口外形的演變

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接口不等於標準,標準不等於接口

言歸正傳,USB標準誕生於90年代中期,在那個時候,個人電腦已經頗為發達了,但是隨著電腦行業的發展,出現了這麼幾個矛盾

第一是80年代的機械硬盤革命,自從1981年3.5寸機械硬盤,1988年2.5寸硬盤面世之後,整個機械硬盤界的發展就走上了快車道,容量的增速堪稱是日新月異,1991年IBM發佈了首款1GB的民用3.5寸硬盤,是硬盤史上的一個里程碑

與此同時,許多用戶發現自己手上的接口的傳輸速度還在用byte計算,1KB等於1024byte,大家可以想象這是多麼慢的速度

於是更快的速度,就成了新標準的第一需求

第二是隨著半導體工業的發展,摩爾定律的指導,到了90年代的時候民用計算機已經能夠提供較高的性能,這使得電腦現在可以通過擴展來辦到以前許多需要專用設備才能完成的工作,比如調音,繪圖等等

所以更好的兼容性,就成了新標準的第二目標

第三是90年代初,電腦界充斥著大量的接口,比如IBM推出的PS/2接口,經常用來接打印機的LPT接口等等

因此更好的通用性,就成了新標準的最終方向

基於以上三點理由,英特爾裡的一位印度裔工程師阿杰伊·巴特提出了自己的想法,不僅向公司上報,還在去別家公司串門的時候去遊說

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阿杰伊·巴特

雖然其他公司一開始都不是很感興趣,但是幸運的是英特爾高層對這個設想表示了高度首肯,於是公司出面找到微軟,微軟看到英特爾這是玩真的,於是也轉變了態度,兩家公司就成了新標準的召集人

在這兩位骨幹的召集下,一群巨頭們聯合了起來,成立了USB標準化組織(USB Implementers Forum),簡稱USB IF

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USB IF由來自五家美國,一家日本,一家加拿大的七家公司組成

它們分別是康柏(2001年被惠普收購),英特爾,微軟,NEC,北方電信(搞WIMAX搞破產那個),DEC(1998年被康柏收購)和IBM,七家公司沒有一個是省油的燈,就連唯一的日本公司NEC,那也是當初日本電腦不可動搖的老大,依靠自己的PC系統和微軟分庭抗禮的存在

然後結合我們上面說到的三點重點,新標準的最終名稱叫做Universal Serial Bus,通用串行總線,其中總線簡單來說就是傳輸標準的意思

通用是為了強調這個標準兼容性好,泛用性廣

串行則是說明這個標準是串行的,串行打個比方就是單車道,與之相對的並行就是多車道,我們知道傳輸數據的時候也是存在一個頻率的,早期速度比較低,頻率比較低的時候人們發現多車道比單車道運送量大

但到了後期速度逐漸變快,頻率逐漸變高的時候,人們又發現多車道上很多車亂變道佔線(串擾),最後效率反而沒有高速的單車道來得快

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高速的單車道好比高鐵

如果要強行解決多車道亂變線的問題,就必須在車道上加隔離帶(加地線屏蔽)最後的結果就是接口變得很大,很臃腫

所以串口代表了未來的發展趨勢

說完了USB名字的含義,來提一嘴USB的工作方式

USB的工作方式是這樣的:

數據傳輸都由主機牽頭,任何時刻整個USB數據鏈上(主機-HUB-設備)僅允許一個數據包的傳輸,然後主機這邊採用輪流諮詢的方式(一個一個問過去)

整個方式是通過分包傳輸,主機先放了一個令牌包,然後再照著令牌包把數據包帶到對應設備,然後對應設備收到數據包之後,發送一個握手包回主機,數據傳輸完成

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相當於送快遞

打個比方一個USB口通過HUB串了十幾個設備,電腦要把一首歌扔進其中一個硬盤裡,於是電腦填了一份快遞單,寫上“傳XX歌給XX硬盤”

問題在於,電腦知道目標是誰,但是電腦不知道XX硬盤住在哪(如果要提前標記數據鏈的位置可能會影響到兼容性)

於是電腦得拿著這個快遞單,沿著這條USB挨家挨戶輪流敲門問誰是XX硬盤

敲到了XX硬盤的門之後,XX硬盤收下了這首歌,簽收了回執帶回給主機,流程完畢

這種工作模式也能夠解釋,為什麼有些HUB接了十個八個設備還能拖得動,因為USB設備可以一個一個輪流工作

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只要供電能跟上,就能最大擴展上百個

USB是一個主機主動,設備被動的傳輸方式,所以USB在整個電腦主機的體系中地位很低

從好的方面來講,這使得USB的兼容性和通用性得以實現,你的插拔與否不會影響主機的工作,你的死活主機不在乎,也不必在乎

可能會有觀眾看到這就想說:這不對啊,我之前拔了XX設備,電腦就死機了

這是因為電腦的驅動程序崩潰引發的系統死機,歸根結底,這是軟件的問題,是電腦自己本身的問題,USB在硬件層面上來說是不背鍋的

從缺點來說,因為USB地位低,所以它一般掛在南橋或者由PCI擴展出來,有中間商賺差價,設備延遲較高

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而且有些功能是USB無法實現的,比如外接顯卡,這是USB的工作原理導致的缺陷

1994年七家公司聯合到了一起,研發工作落到了英特爾,準確的說就是當初提意見的阿杰伊·巴特的團隊手裡,誰挖的坑誰埋

考慮到推廣新標準的難度,英特爾謹慎思考後決定放開USB的應用,不收專利費,這一決策直接影響了USB標準的迅速推廣

1994年到1995年,USB IF整出了0.7/0.8/0.9/0.99/1.0RC幾個版本,都是內部技術驗證,並沒有實際面市

1996年1月,USB1.0標準終於正式發佈了,理論速率1.5Mbit/s,即187.5KB每秒,可能以現在的眼光來看,這個速度也就是3G網絡的下載速度水平,天翼3G太快啦!

但是在當初,這已經是一個嚇死河邊一頭牛的速度了,要知道當時一張3.5寸的軟盤容量也才1.44M而已!等於一分鐘不到就能夠寫滿一張軟盤,這對當時的用戶來說已經是天降福音了

更何況,USB還能提供5V 500ma,共計2.5W的供電能力,以鼠標鍵盤的PS/2接口舉例,它只能提供5V 100ma,供電能力一下翻了5倍!這已經相當先進了

而且為了保證USB的兼容性,USB IF想出了一個暴力解決的辦法:插上一個USB設備,先給你通電,通了電之後就把所有的設備分類給你排出來,等著新設備自報家門,之後對號入座,就像是翻出一本詞典來把你所有的分類全記下了

當然也存在一些設備比如外接聲卡之類的還得另外打驅動,但是USB能夠保證系統知道你這是一個聲卡

這也就是為什麼手機也是USB,OTG也能轉標準USB,但是有些設備就是不支持,因為一是它手裡的詞典不全,第二是設備沒有給手機的系統做驅動

USB標準最重要的一點就是它支持即插即用和熱插拔,之前的那些個傻大黑粗的接口不好接也就算了,關鍵是你必須在開機之前就連上,否則開機之後再接電腦是不認的,而且如果開機的時候強行拔出來,還有燒壞主板的風險

自從USB出現之後,插拔鼠標鍵盤變成了一件輕鬆的活兒

USB接口在設計上也非常先進,以往的接口又大又寬,插上去甚至還要擰螺絲來固定,現在直接用塑料片固定,直接懟進去就能保證穩定

USB接口還有當時顯得十分先進的防呆設計,拿反了是插不進去的,當然後來這個防呆設計因為太落伍飽受批評,那也是過了十幾年的後話了

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在形狀方面,USB IF給USB設計了兩種接口,TYPE A和B,A就是我們現在最常見的橫條口,B則是不常見的方形口,多用於工業,專業設備上,更寬的口子方面能夠在更加惡劣的環境裡耐用一些

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左邊type b,右邊type a

USB標準一經問世,立刻受到了……冷落

雖然1996年,在USB IF強大的號召力下,有一些設備已經搭載了USB接口,但是有槍無彈,像現在我們再熟悉不過的USB鍵盤鼠標,在當時也都沒個影

而且USB1.0標準自己也並不成熟,它沒有達到USB IF組織一開始定下的預期目標:多級連接

所謂的多級連接,最簡單的解釋就是HUB功能,把USB信號一分多,按照USB IF一開始的目標,USB得達到5級連接,最多連接128個設備!(前提是外接供電)

不過和雷電接口的菊花鏈一個接一個不同,USB的HUB主打的是樹狀連接

結果USB標準面市之後,用戶發現USB信號衰弱的很厲害,不要說接個HUB了,USB線弄長一點,兩三米,設備就掉線了,就這種水平,怎麼算是一個成熟的接口?

痛定思痛之後,USB IF對USB1.0進行了大量改進,在1998年推出了USB1.1標準

1.1標準著重提高了USB的抗干擾能力,使HUB能力大大加強,正好當年市面上也整出了抗干擾較強的磁環線,USB長線變得更有實用性

最重要的是1.1的傳輸速率翻了好幾倍,達到了12Mbit/s,即1.5MB一秒

可以說,USB1.1的出現,標誌著USB標準終於走上了正軌

而在96到98年這兩年裡,USB IF組織除了制定標準也沒有閒著,大力遊說,威逼利誘無所不用其極,軟磨硬泡著讓許多廠家和公司去整USB的設備,才形成了這副頗具起色的局面

當然真正標誌著USB標準登堂入室的事件,則是1998年8月15號,蘋果發佈了劃時代的一體機IMAC G3,搭載了兩個USB1.1接口

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iMac G3

之所以蘋果電腦搭載USB接口顯得非常難得,是因為蘋果它自己是有高速接口的,IEEE1394接口,蘋果稱為Firewire,俗稱火線接口

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IEEE1394發佈之初有兩種接口,左邊的6針,右邊4針,4針相比6針去掉了供電針腳

IEEE1394的IEEE,是電氣電子工程師學會的簡稱,顧名思義,這是它的第1394條標準

其實IEEE著名標準有很多,IEEE加數字是它們最正式的名字,比如無線網絡的標準就是IEEE802.11

因為它名字比較拗口,而且制定1394標準的廠家在商標上發生了分歧,所以最後各家自己分別起了名字,各叫各的,什麼火線接口,DV接口,i.Link接口之類的,其實它們都是IEEE1394,為了方便辨認,紅酒這裡統一叫火線了(再次強調它是標準,不是接口)

那麼火線也是USB早期的最大挑戰者,它於1994年由蘋果牽頭(基本就是蘋果自己全包)的一個公司聯盟推出,並且得到了IEEE的認可,成為了IEEE1394,之所以說它對USB造成了重大威脅,原因只有一個,那就是火線速度太快了

1996年的USB1.0只有1.5Mbit每秒,1998年是12Mbit每秒,而作為對比,1995年正式面世的火線接口已經最高達到了400Mbit每秒!

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速度一快,能夠做的事情就多了很多,比如說硬盤,攝影的高速記錄等等,不管怎麼說,用戶對於速度的追求都是無止境的

而且火線在整個計算機的體系中處於更高的等級,可以做到不僅是主機能發出任務請求,設備本身也能發出指令

反過來USB為了追求兼容性和通用性,是出於一種打工仔,低等級的狀態,工作思路是主機發出了指令,外接的設備再去配合

打個簡單的比方,火線設備和主機之間相當於小公司和大公司,你比我更大,但是我們都是公司,我們是平等的,在這個平等的層級上我們進行合作交流

但是USB和主機就相當於部門和公司,USB和主機合作就相當於這個部門暫時掛靠在公司上,公司發話了,你部門再去做事,但相對的,想把你這個部門摘出去和拉攏過來,相對方便自由

最後,火線也是樹狀圖的擴展,不能像雷電那樣做一條線的菊花鏈

那麼,技術上這麼厲害的火線,出的還比USB早,怎麼就輸給USB了呢?

首先是火線標準的制定過程中充滿了爭執,蘋果當時堅持:火線這麼先進,以後前途一定大大滴,這麼大的市場我們怎麼能不雁過拔毛呢?每個用火線的設備都要收1、2美元的專利費,就這麼辦!

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把錢交出來!

蘋果是這麼想的,然而許多公司對收專利費表示明確反對,尤其是英特爾

沒錯,英特爾一邊在搞USB的同時,一邊去蘋果那邊客串火線標準的顧問,業界攪屎棍

那麼英特爾認為,這個收專利費的頭不能開,你蘋果如果薅了這個羊毛,那我們剩下的公司沒有功勞也有苦勞,再不濟見者有份,那大家都你一美元我一美元的收,最後到了用戶手裡,一個設備啥也不幹,就抽走十幾美元專利費,那還用個屁啊!到時候一個最基本的滾輪鼠標,也得賣到幾十美元,你看誰去買?

可是蘋果不在乎,它有自己的算盤,火線這個接口,它是有明確的服務對象的,我蘋果設計這東西就不是讓你拿去接鼠標的!是讓你拿去幹專業用途的,去搞攝影,搞後期,接硬盤之類的,這些設備價格本來就貴,再加那麼一點,用戶也不會太敏感,他們更在乎速度快不快

所以火線是給什麼網卡啊,硬盤啊,相機啊準備的,你再次也得拿個打印機什麼的來接吧!這打印機不都得幾百美元啊?貴個幾塊算什麼?

英特爾見勸不動,大手一揮,你開心,你自己去鬧吧,我閉嘴

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(插入音樂:有一種愛叫做放手)

火線就這樣成為了有錢人的玩具

蘋果折騰了兩年,1997年整個公司的業務下滑的厲害,於是趕緊把喬布斯請了回來,喬布斯上臺第一件事,就是重整MAC電腦的旗鼓,在這個過程中喬布斯敏銳的意識到了USB的便利,於是在1998年發佈的IMAC G3電腦上,搭配了USB和火線,做了高低搭配

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iMac G3接口圖

從此USB和火線就成為了當初的常見高低配,USB負責兼容,火線負責高速

2000年發售的PS2 1W型遊戲機上也搭載了兩個USB和一個火線(後面的PS2把那個火線砍掉了)

2000年,USB IF雄心勃勃的推出了USB2.0標準,世界上最常見的接口出現了

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USB2.0 LOGO

速度方面,USB2.0在接口形狀沒有任何改動的情況下,居然達到了480Mbit/s,即60MB每秒!整整翻了15倍!已經比火線還要快了!而且USB2.0接口因為外形沒有變化,所以支持向下兼容

打個最簡單的例子,PS2破解機如果用U盤去玩遊戲,因為PS2用的1.1,所以遊戲CG會卡的生活不能自理,到了PS3用上了2.0,所以外接硬盤玩遊戲就成了常規操作了

那麼,不少朋友看到這裡估計就會想了,USB都比火線快了,那火線還有什麼存在的必要?

首先USB的這個60M每秒只是一個理論極限,實際生活中根本跑不出來,多年來的實踐證明,頂天了30-35M每秒,如果說你能40M,甚至45M以上,那我們不關心您用的什麼設備,更關心您在哪所實驗室高就

而火線雖然理論50M每秒,但是之前說了,它是可以和主機直通的,所以信號更加穩定,實踐中火線的極速還是比USB2.0高一些的

而且前面說到的火線在系統層級中比較高,這個優勢是USB永遠比不了的,就像部門再大它也只是個部門,公司再小畢竟是個公司,兩者的功能範圍是有差距的

火線USB高低搭配這件事,是蘋果弄出來的,USB2.0出來了,蘋果就笑不出來了,當兩者的差距很大的時候,用戶是樂於花錢的,但當兩者差距變得很小的時候,絕大多數用戶會選擇犧牲一部分功能,換取更便宜的價格,這也是劣幣最終驅逐良幣的原因

隨著USB2.0標準的發佈,另外一個非常重要的改良也出現在了人們面前:2000年10月,USB MINI接口規格面市

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2001年12月28號,USB OTG(ON TO GO)功能公佈,使得一些特定的外設在沒有主機(電腦)的情況下可以互相通訊,比如相機連接打印機

MINI接口相比TYPE A接口縮小了大量的體積,但繼承了全部的功能,注意這裡提的是接口和插座的規格,不是USB的標準

標準歸標準,接口歸接口

USB IF之所以推出MINI USB,很難不讓人感覺這是借鑑火線,因為隔壁火線在1995年面市時就有兩種接口規格,一個6針,一個4針,4針火線的體積相當小,在PDA,掌上設備等體積緊張,對厚度有要求的小型設備上大放異彩,很讓USB IF組織眼紅,於是有樣學樣整出了自己的MINI USB

MINI USB共5個腳,多出了一個ID針腳,用來判斷自己在OTG設備的時候,是主設備還是從設備,沒錯,前面我們提到USB畢竟是一個存在等級的傳輸,所以還是要分個主次

和標準接口一樣,MINI USB也分TYPE A和B,也都採用了防呆設計不能反插,兩者唯一的區別是TYPE B的轉角都是直角,而TYPE A在接口下半部分是斜角,看起來像是小號的HDMI接口(HDMI接口後來才出現)

時間過去數年之後,市場選擇了MINI USB TYPE B,TYPE A徹底消失,甚至紅酒上淘寶都沒有看到有人賣MINI USB TYPE A的接口,更別提線了

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至於原因,紅酒個人猜測,可能是2000年的水平,做斜角的成本會比直角貴,可能是這樣吧,反正兩者差距是真的小

MINI USB TYPE A淘汰的時間相當早,從官方文件來看,2003年10月,MINI USB接口發佈兩年後,USB IF看到市面上很多MINI USB設備都太過脆弱,尤其是在接口邊緣的拐角,處理的不到位,於是出面發佈了一個針對MINI USB TYPE B的改進建議文件,文件名叫圓角ECN

這個文件只提到了MINI USB TYPE B,而絕口不提MINI USB TYPE A,由此可見,MINI USB TYPE A還沒面市兩年就被USB IF自己放棄了

這份文件同時也暴露了另外一個問題,MINI USB接口強度不足,容易壞,這也是隔壁火線4PIN大行其道,而MINI USB始終無法和傳統TYPE A分庭抗禮的原因

另外一個阻止MINI USB攻城略地的深層次原因,是因為USB IF創始的7家公司,沒有一家在掌上設備有很大影響力,像什麼諾基亞,摩托羅拉,索尼這種手機、隨身聽玩的好的,那根USB IF沒有關係

所以在00年代早期,手機樣式百花繚亂的時代,那時候都講究的是自立門戶,諾基亞用諾基亞的標準,索愛有索愛的標準,而且蘋果IPOD帶起了30PIN的“歪風邪氣”之後,大家都開始流行起長長的多PIN接口來

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自立門戶!

更加“雞賊”的是,因為USB不收專利費,人人都能用,所以各家手機廠商的“自家接口”其實都部分兼容USB信號,就連早期只支持火線的IPOD,也在後期加入了對USB的支持

支持歸支持,我就是不用你家的接口形狀!

要問為什麼,就是因為我自己設計接口形狀我可以收專利費!

所以MINI USB的推廣遇到了很大的阻力,加上USB IF自己對MINI USB也不是很上心,組織有更重要的任務要安排……

隔壁火線換代了!

和USB1.1迭代到2.0一樣,IEEE1394也在2000年迭代到了IEEE1394a,不過這次更新類似USB1.0到1.1,像是一次系統升級,而不是換代,速度也沒有變化,依舊是最高400Mbit/s,俗稱火線400

2002年,IEEE1394的下一代終於來了,IEEE1394b,速度從400Mbit/s漲到了800M(實際理論精確值是786.432 Mbit/s),所以稱為火線800

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左邊IEEE1394B,右邊IEEE1394A

火線800的一個最大的革命是它採用了全雙工,簡單解釋就是它現在是一去一回雙向單車道,而以前USB和老火線都是半雙工,一條車道分不同時間決定數據出還是入,延遲降低了很多

網 絡 工 程 師 狂 喜(你打字帶空格)

但!

火線800有一個致命的問題!

它由於支持全雙工,要單獨開一條車道

那就不可避免的增加了針腳,從4、6PIN加到了9PIN!

於是!

它接口改了!不能直接兼容了!要插轉接線了!

用 戶 震 怒!

最後的結果是,火線800出來了好幾年,只在蘋果的POWER MAC G5工作站上出現過,直到後面轉投英特爾之後,MACBOOK PRO上才搭載了火線800

毫無疑問,就連自己的親兒子接口,蘋果都不竭盡全力搭載,火線800的失敗基本成定局

2007年6月,考慮到火線在網絡領域有較為活躍的應用,火線S800T標準誕生,它最大的特色就是直接用上了RJ45網線接頭,按照設想,它可以用一個接口同時兼顧有線上網和鏈接火線接口

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標準推出,無人響應,最後連顆適配的芯片都沒人生產出來,火線S800T橫空出世,原地摔死

同年,火線聯盟(主要是蘋果)聽說隔壁USB IF08年就要推出新一代標準USB3.0,垂死掙扎,於2007年12月推出了火線S1600和火線S3200,如字面意義表示,這兩個接口速度達到了1600和3200Mbit/s,即200和400MB每秒(實際精確值為1.572864Gbit/s和3.145728Gbit/s)

不僅如此,它們支持向下兼容,支持火線400和火線800

USB IF見此,微微一笑,於2008年整出了新一代USB標準,即我們俗稱的USB3.0

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先不看別的地方,先看速度,USB2.0是480Mbps,USB3.0是……

5Gbps!

看到這個速度,喬布斯找來記者,提了兩下牛仔褲,說:

不玩了!火線輸了,我們撤了

然後就退出了火線聯盟

由於IEEE1394基本上就是蘋果的親兒子,連當爹的都不要它了,自然是完蛋了

雖然火線完蛋了,但是這只是代表它沒有之後的迭代了,現有的接口還是能接著用的,所以那幾年影視界還是隻能湊合的用著火線,索尼的幾款相機,甚至成了火線S1600為數不多的用戶

講完了火線坎坷的一生,讓我們回到USB陣營,我們甚至還要把時間回溯一下,來到2007年

這一年不僅有火線的新標準,還有USB的新接口

那就是比MINI USB還要再細的MICRO USB

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MICRO USB依舊是USB2.0的標準,依舊是五根針腳,也按照傳統分為TYPE A和B,為了保證接口的固定性,不至於輕易脫落,兩個接口的公頭都多出了兩個卡住母口的凸起

其中TYPE A是完全的正方形,和當初的MINI USB TYPE A一樣在市場競爭中落敗,已經完全成為歷史

而TYPE B那就不得了了,這個接口我覺得都不用我介紹了,說句“安卓充電口”,大家就都明白了

沒錯,這次USB IF下了大力氣把諾基亞,摩托羅拉,三星這些手機廠子都集合到了一塊,簽了文件大家一塊兒用USB接口,不再搞特殊

其實最主要的原因是,幾年折騰下來,手機廠商們發現,它們沒有蘋果那樣的市場號召力,人家蘋果獨立接口有廠商真的願意捧場,它們自己獨立接口除了自嗨基本沒用……

而且MICRO USB TYPE B在體積縮減方面,真的是做到了登峰造極

舉個例子,世界上最薄的智能手機VIVO X5 MAX,厚度只有4.75mm,連3.5耳機口都沒了,是真的放不下了,不是為了賣藍牙耳機坑錢的那種,就這都還能放下MICRO USB TYPE B接口,可見這個接口是真的很成功

最後2007年隨著MICRO USB一起出來的還有USB充電規格(USB BC),USB IF把MICRO USB接口裡的ID針腳再次利用了起來,從現在開始ID針腳不僅可以檢測OTG的主次,還可以判斷USB接的是不是充電器,當USB接到充電器時,通過USB接口的電流就可以超過USB2.0的5V 500ma標準,讓設備充的更快

說完了接口,回到標準上來

2008年,USB IF整出了我們俗稱的USB3.0,為什麼要說是俗稱呢?

因為……USB IF的究極詭異命名方式就要來了

上文我們提到的什麼USB1.0/1.1/2.0的稱呼都要成為歷史了,因為USB IF它們的官方稱呼根本不是這樣的!

USB IF對USB的叫法完全按照速度來區分

1.5Mbps的叫做低速USB(1.0)

12Mbps的叫全速USB(1.1)

480Mbps的叫高速USB(2.0)

5Gbps的叫超高速USB(3.0)

用戶們看了看USB IF的標準,紛紛讚歎:哦!好厲害!

然後接著叫USB2.0/3.0,愛誰誰

USB3.0標準為了實現480M到5G的大躍進,終於也是從半雙工走上了全雙工的道路,但是USB3.0一心求快,在設計上留了個大坑:USB3.0會干擾2.4G信號(WIFI、藍牙),這是後話了

接口從5根針腳變成了9根,但是USB IF在見證了火線400到火線800互不兼容的慘劇之後,花了一番心思設計了USB3.0的接口,在TYPE A外形不變的情況下,可以完美地實現向上兼容,為了區分,所以USB3.0接口裡面的塑料片都改成了藍色,象徵高速

但是TYPE B方形口卻沒有這個待遇了,在上邊多出來了一塊,但不管怎麼說起碼向上兼容還是做到了

另外,由於加多了針腳,所以USB3.0接口的供電能力增強了,達到了5V 900ma,4.5W

在MICRO USB這方面,那就比較尷尬了,因為接口已經相當的扁平了,不能再在縱向上做文章,那就只能在橫向上做文章了

於是MICRO USB3.0 TYPE B接口出現了,廠商震驚,用戶沉默

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這也太長了吧!直接就在接口的隔壁多出一塊來可還行!

實踐也證明這種接口確實不好用,因為太寬了,很容易對不準,而且這個接口很脆弱,比較容易折彎

最後的結果是,幾年下來只有三星NOTE3,S5這兩款手機搭載了這個接口,而且體驗並不好,因為驅動很難打,搞得當初許多用戶抱怨NOTE3無法被電腦正確識別

在最重要的速度方面,三星NOTE3確實達到了一次重大的進步,對比以前手機幾M十幾M一秒的速度,起碼達到了20多接近30M一秒

然而這個速度依舊沒有超越USB2.0的範圍

於是三星在次年的旗艦手機NOTE4中又把接口改回了2.0接口,速度還和NOTE3一樣快,NOTE3這個進化白乾了

MICRO USB3.0 TYPE B如今最大的運用是帶移動硬盤

另外在2009年,考慮到不少手機已經將MICRO USB作為手機唯一的電力來源,USB IF發佈了USB BC1.1,將USB線的純充電能力提升到了5V 1.8A,並在2010年在平板電腦出現後將充電標準上調到了5V 5A(USB BC1.2)

2009年,英特爾展示了一種名為Light Peak的技術,就是用光纖來取代傳統的銅線傳輸數據,本來這只是英特爾自己鼓搗著玩的技術,結果在IDF展會上,蘋果的技術人員看到了這個技術,大感興趣,於是蘋果和英特爾就湊合到了一起去整新一代的標準

2011年2月,Light Peak的落地產品出現了,這就是雷電(Thunderbolt)

「科技雜談」USB發展史(1994-2019)

由於是和蘋果一起研發的,蘋果可以專屬這個標準一年的時間,雷電1代的理論速率是USB3.0的兩倍,達到了10Gbps,接口採用了MINI DP的接口,可以直接兼容DP信號的傳輸也是雷電接口的特色

不過光纖是不能傳輸電力的,為了外設的供電需求,雷電還是繼續採用了銅線,1代的供電能力為10W

最後,雷電支持熱插拔,而且支持菊花鏈,就是設備連成一條長線,而不是樹狀分叉,信號相當於走在一條高速公路上,路上有好幾個出口,信號自己到口下高速,沒到的就路過繼續走

雷電的工作原理是這樣的,它基本就是把PCIE或者DP信號的搬運工,由於熱插拔的需求,它是掛靠在南橋底下的,所以在傳輸PCIE信號時(比如外接顯卡),延遲方面比不過正宗的PCIE接口

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但是在傳輸DP顯示信號的時候,它有兩種方式,第一種是直接經過英特爾CPU的核顯放出DP信號輸入雷電控制芯片,第二種則是南橋放出DP信號給雷電芯片

雷電雖然可以直接走PCIE信號,但是它有一個極為致命的缺陷,那就是它的數據傳輸需要經過多次轉換!

以PCIE信號舉例,你需要從CPU走到南橋(延遲+),然後南橋走到雷電芯片(延遲+),然後雷電把PCIE信號轉換成雷電信號(延遲+),信號到了外設之後再轉換回PCIE信號(延遲+)

延遲爆表!(相對於PCIE來說)

第二件事就是……成本飛天,可能有些觀眾看到剛才的工作模式就能想象得到,這樣豈不是主機端和設備端都各要內置雷電信號芯片?

是的,但更可怕的是,現在連雷電接口線材的兩端,都要芯片!

等於一個主機到設備,需要4片芯片才能架起這座雷電大橋!

最後的結果是,蘋果雷電連接線,售價29美元(當年29,現在漲價10美元到39美元)

嗯,一根線

最後不出意料,雷電又成了蘋果自嗨接口,你就想想,同樣的一塊移動硬盤,SATA的500-700,雷電的2000+,雖然速度差一倍,你說你買誰

但是雷電得天獨厚的優勢還是不能忽視,首先就是它速度確實快,對於那些水深火熱的攝影師來說快才是最重要的(4K攝影一張256G的卡頂不過幾小時,數據量太大了)

其次是它好說歹說是PCIE信號,可以玩一些騷操作(外接顯卡)

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和火線不同,雷電這次貴的過分了,於是它的用戶群完全和USB形成了不相交的平行線,大家相安無事

2012年,蘋果發佈了IPHONE5,加長的屏幕很引人注目,但新出的lightning接口同樣具有革命性

這個接口是可以正反隨便插的!不需要防呆設計了

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於是乎,從雷電接口出現的那一刻起,安卓用戶們便開始了長達數年的抱怨:怎麼USB就沒有正反插的?

USB IF聽到了抱怨,但是它們的重心和大部分用戶想的不同,先是在2012年弄出了USB PD標準,最高20V 5A,但是大家一看這個標準明顯不是現在9根針腳的USB3.0能夠承受得了的,於是大家議論紛紛,說是USB IF又要整出新接口了,正反插得那種

2013年,又整出了USB3.1標準,速度達到了10Gbps,和雷電1代的理論速度一樣快

「科技雜談」USB發展史(1994-2019)

當然隔壁雷電已經2代了,速度20Gbps,接口依舊是MINI DP樣式

USB3.1標準依舊向下兼容,也有針對TYPE A方形口的模式,但是比較坑爹的是USB有點向雷電學習了,現在USB3.1需要主機和設備都有內置芯片,才能享受3.1的高速

接口上,為了和USB3.0做明顯的區分,接口塑料片改成紅色

不過好在USB線上不需要芯片,這起碼比雷電強

2014年,當安卓用戶抱怨不動了之後,新接口才姍姍來遲,這就是USB TYPE C接口

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沒有MINI,沒有MICRO,直接就叫TYPE C,接口支持正反插,24根針腳,也支持USB PD,最高能輸送20V 5A的電流,供電能力100W

用戶精神一振,就此開始了對TYPE C的期待

卻沒想到,TYPE C是給消費者挖天坑的開始

首先,USB IF宣佈,為了廠商在宣傳產品上的舊接口時,也不會讓消費者覺得自己買了老古董,所以貼心的把整個USB標準分成了USB2.0和3.1兩種

USB2.0方面分別叫低速(1.0)、全速(1.1)、高速(2.0)

然後USB3.1則分為GEN1(5Gbps)和GEN2(10Gbps)

也就是說再也沒有什麼USB3.0了,大家現在都是USB3.1 GEN1了,眾生平等

用戶紛紛喜出望外:哇,我一個接口用了好幾年,現在居然能原地升級USB3.1,好賺哦……

賺你個頭啊!

然後更大的噩夢來了,TYPE C接口出現之後,全世界第一個跳出來用它做設備的移動廠商是諾基亞,在N1平板上搭載了TYPE C,然後許多廠商比如樂視之流也紛紛跟進,一時間好不熱鬧

結果用戶們美滋滋的把設備抱回家,開機一測……

這些TYPE C接口全部都是USB2.0標準,哦,現在要叫USB2.0高速標準

用戶們全部吃了一斤黃連

所以說,為什麼紅酒我要在一開始跟各位強調,USB標準和USB接口之間需要分別看待的事情

就是因為接口它只是一個接口,你沒有用上這個標準,它是沒有那個速度的

得益於UFS閃存的普及,用戶對速率的需求,過了幾年,手機上的TYPE C接口的速度終於從USB2.0進步到了USB3.0(咱們還是叫俗稱吧)

而USB3.1 GEN2的手機,則是2019年才真正出現,ROG2是第一部用上USB3.1 GEN2的手機

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另外一邊,用TYPE C充電的用戶也遇到問題

首先,USB PD標準出來很久了,但是100W的充電器遲遲沒落地

沒落地就算了,用戶千辛萬苦整了一些充電器,結果線一插,卻發現根本達不到那個速度

最後發現,自己手上的USB TYPE C線不達標

沒錯,USB IF當初發佈USB PD的時候有一點沒有考慮到位的東西是:它只規定了USB接口的製造標準,沒有規定USB“線”的製造標準,你線的直徑不合格,自然通不過那麼大的電流,這很物理

所以用戶很快發現自己在USB身上需要照顧的貓膩太多了

充電器,數據線,設備的接口,處處有坑!

似乎是覺得USB不夠亂,還要加把火,英特爾於2015年宣佈,雷電3將會改用USB TYPE C接口!速度提升至40Gbps!兼容USB PD,最高支持100W!

要考慮的東西,更多了……

別的不說,那現在買個筆記本電腦都得關心一下這個上面的TYPE C究竟是雷電3還是隻是普通的USB,然後這個USB是3.1 GEN1還是GEN2!

你想你也暈,你跺你也麻

雷電3的設備上市之後,用戶們又發現了雷電3藏著坑:雖然雷電3最高40Gbps,但是,不是所有的設備都是“滿速雷電3”!

有些雷電3是半速的!只有20Gbps,雷電2的水平,比如前幾年的戴爾XPS

……

2017年,10G速度的USB3.1都還沒有多少人在用,USB3.2標準就出來了,感覺現在USB的發展已經和應用脫節了

「科技雜談」USB發展史(1994-2019)

這次USB IF又!又又又!把USB3系列改名了!

USB3.2 GEN1x1(5Gbps),GEN1x2(10Gbps),GEN2x1(10Gbps),GEN2x2(20Gbps)!

用戶都已經無語了,你愛咋地咋地吧,我們叫我們的USB3.0/3.1就好了

除開USB的奇葩命名方式,USB3.2把接口全部統一成TYPE C了,不過以TYPE A目前的銷售勢頭來看,紅酒我個人感覺,TYPE C統一市場至少還有7-12年的時間……

2019年,紅酒逛了一圈淘寶都沒有發現USB3.2設備在賣的時候,USB4就來了

「科技雜談」USB發展史(1994-2019)

四個規格GEN2x1(10Gbps),GEN2x2,GEN3x1(20Gbps),GEN3x2(40Gbps)

EMMMM……

USB IF你開心就好

……

我們來看一下它的技術規格,向下兼容USB3.2,兼容DP1.4a,PCIE 信號傳輸,主機對主機傳輸……

EMMMM……

……

這他媽不就是雷電3嗎?(THE END)

如果喜歡求支持求鼓勵求關注,如果不喜歡歡迎私信我提意見

我們下期不見不散

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