USB 3.0規範中譯本 第1章 引言

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1.1 動機(Motivation)

Universal Serial Bus (USB) 的原始動機來自於幾方面的考慮,最重要的兩個方面是:

  • 簡單易用(Ease-of-use)

在可重配置(reconfiguring)方面缺乏靈活性,已經被確認爲是對PC的進一步部署的類似阿基里斯的腳後跟一樣的致命弱點。友好的圖形界面和新一代總線架構相關的硬件軟件機制的結合,已經使得計算機不那麼難以琢磨(confrontational),且容易重新配置。但是,從終端用戶的角度來看,PCI/O接口,例如串口/並口,鍵盤/鼠標/遊戲杆接口等等,都沒有即插即用(plug-and-play)的屬性。

  • 端口擴展(Port Expansion)

外圍設備的增加繼續被端口的可用性所限制。缺少雙向的,低造價,低到中等速度的外設總線拉後了外圍設備的創新增長,例如存儲設備,答錄機(answering machines),掃描儀,PDA,鍵盤以及鼠標。已存在的互連機制只是對一兩樣產品的優化。隨着新功能和能力被添加到PC中,新的接口被定義用來滿足這一需求。

最初,USB提供了兩個速度供外設使用。隨着PC變得更加強勁,能夠處理更大量的數據,用戶需要與PC間導入導出越來越多的數據。這導致了USB 2.0規範在2000年被定義出來,提供了第3個傳輸速率480 Mb/s,同時保持了後向兼容性。在2005年,隨着無線技術變得越來越有能耐,Wireless USB被引入,給USB提供了新的無需線纜(cable free)的能力。

USB是史上定義出的最成功的PC外圍互連技術,並且已經迅猛地被引入到CEMobile領域。僅僅在2006年,就有超過20USB設備出產,而現在已經有超過60億的USB產品被安裝。終端用戶"知道"什麼是USB。產品開發者理解構造產品所必需的框架和接口。USB已經遠遠超越了作爲外設連接PC的方式。打印機使用USB來直接與相機連接。PDA使用USB連接鍵盤和鼠標。USB On-The-Go的定義提供了一種方式,供兩個能支持雙角色的設備互連並協商哪一個會作爲"主機"來操作。USB,作爲一個協議,也正在被選擇用於許多非傳統應用,例如工業自動化。

現在,隨着技術創新的不斷前進,新式設備,媒體格式,以及便宜的大容量存儲在不斷湧現。他們都要求更高的帶寬來維護用戶期望的用戶體驗。高清攝像機將會具有上百GB的存儲內容需要遷移到PC端供用戶編輯,查看以及打包存儲。進一步,現有的設備,如數碼相機繼續創新並增加其容量來容納更多的非壓縮圖像。從數碼相機裏下載上百甚至上千個10MB或者更大的原始圖片將會是一個十分耗時的過程,除非傳輸速率得到提高。此外,用戶應用要求在PC和這些不斷複雜化的外設之間更高的連接帶寬。USB 3.0通過增加更高的傳輸速率來匹配這些新式應用和設備,從而解決這些需求。

因此,USB(有線或者無線)仍然是對PC,消費電子,移動架構之間的連接性問題的答案。它是快速,雙向,低成本,動態可拔插的接口,與PC平臺當前和今後的需求是一致的。

1.2 規範的目標(Objective of the Specification)

本文檔定義下一代USB工業標準,USB 3.0。該規範描述設計和構建兼容於本規範的系統和外設的協議定義,傳輸事務類型,總線管理,以及編程接口。

USB 3.0 的目標仍然是要使能不同廠商的設備之間在此開放的架構下的互操作,同時維護並利用現有的USB基礎設施(設備驅動,軟件接口等)。本規範目的在於增強PC架構,橫跨移動,商用臺式機,以及家庭環境,以及設備到設備(device-to-device)的通信。其目標還在於該規範允許系統OEM廠商和外設開發者足夠的空間用於產品功能多樣性以及市場區分度,而無需保留過時的接口或者丟失兼容性。

1.3 規範的適用範圍(Scope of the Document)

本規範主要受衆是外設開發者和平臺/轉接卡開發者,但是也提供有價值的信息給平臺操作系統/BIOS/設備驅動,轉接卡IHVs/ISVs,以及系統OEMs。本規範可用於開發新產品和相關的軟件。

適用本規範的產品開發者需要知道並理解USB 2.0規範。特別地,USB 3.0設備必須實現在USB 2.0規範中定義的設備框架命令和描述符。

1.4 USB 產品兼容性(USB Product Compliance)

USB3.0規範的採用者已簽署USB3.0採用者協議,這爲他們提供了從USB規範的發起人和其他採納者得到一個合理和非歧視(RANDZ)的許可證,從而能使用特定的兼容於USB3.0規範的產品中的知識產權。使用者可以通過由USB實施者論壇定義的測試程序來證明符合規範。證明符合規範的產品將被授予一定的權利,以使用USB實施者論壇的徽標作爲產品標誌牌。

1.5 規範組織結構(Document Organization)

1章到第4章爲所有讀者提供概述,而第5章至第11章包含定義USB 3.0的詳細技術信息。讀者應該與操作系統廠商聯繫獲取該操作系統特定於USB 3.0的綁定信息。

1.6 設計目標(Design Goals)

USB 3.0是有線USB的下一步發展。我們的目標是,最終用戶將其視爲與USB 2.0相同,只是速度更快。實現這一目標的幾個關鍵的設計領域如下:

  • 維持智能主機和簡單設備的USB模式。
  • 充分利用現有的USB基礎設施。目前在使用的USB產品是一個巨大的數字。他們的成功很大一部分可以追溯到穩定的軟件接口的存在,很容易開發的軟件設備驅動程序,以及一些通用的標準設備類驅動程序(HID,大容量存儲,音頻等)。超高速USB設備的設計要能保持該軟件基礎設施完好無損,這樣外設開發人員可以繼續使用相同的接口,並利用所有現有的開發工作。
  • 顯著完善的電源管理。發送數據時減少有功功率,並提供一組更豐富的電源管理機制,讓設備驅動總線進入低功耗狀態,減少待機功耗。
  • 易用性一直是,且仍然是USB所有品種的一個重要設計目標。
  • 保護投資。有大量在使用的個人電腦只支持USB 2.0。還有USB 2.0外圍設備使用數量較多。在A型連接器上保持向後兼容性,以允許使用USB 2.0PC使用超高速器件,儘管在較低的速度;並允許使用現有電纜的高速設備連接到USB 3.0的超高速A型連接器上工作。

1.7 相關文檔(Related Documents)

  • Universal Serial Bus Specification, Revision 2.0
  • USB On-the-Go Supplement to the USB 2.0 Specification, Revision 1.3
  • Universal Serial Bus Micro-USB Cables and Connectors Specification, Revision 1.01
  • EIA-364-1000.01: Environmental Test Methodology for Assessing the Performance of Electrical Connectors and Sockets Used in Business Office Applications
  • USB 3.0 Connectors and Cable Assemblies Compliance Document
  • USB SuperSpeed Electrical Test Methodology white paper
  • USB 3.0 Jitter Budgeting white paper
  • INCITS TR-35-2004, INCITS Technical Report for Information Technology – Fibre Channel –Methodologies for Jitter and Signal Quality Specification (FC-MJSQ)

 

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