近年来,随着多媒体设备和移动数据外设的普及,使用高速的串行接口将显得越来越重要。现在电脑上主要采用了两种外设接口方式──USB2.0和IEEE 1394。那么面对USB2.0及IEEE 1394这两种并驾齐驱的接口,他们的标准有何不同?各有什么优势呢?

  一、USB2.0规范


  USB是英文Universal Serial Bus的缩写,中文含义是“通用串行总线”。他是一种应用在PC领域的接口技术,是由Intel、NEC、Compaq、DEC、IBM、Microsoft、Northern Telecom联合定制。但是USB不属于总线标准,而是电脑系统和外围设备连接的输入/输出接口标准。USB通过一个4针的标准插头,采用菊花链形式把任何的外设连接起来,理论上USB能够挂接127台设备。USB系统的硬件部分一般由3个部分组成:USB主机控制器/根集线器、USB集线器、USB设备。

  小知识:每个USB设备使用7bit的数据来定址,2的7次方为128,减去主机占用的00地址,最多支持127个设备。当然127个只是个理论值,实际上并不一定能达到,现在一般只能连接111个外设。

  现在,USB的规格主要有V1.1和V2.0。二者相比,USB2.0除了拥有USB1.1中规定的1.5Mbps和12Mbps两个传输模式以外,还增加了480Mbps高速数据传输模式(注:第二版USB2.0的传输速率将达800Mbps,最高理想值1600Mbps)。虽然USB2.0的传输速度大大提升了,但其工作原理和模式是完全和USB1.1相同的,而提高到480 Mbps的传输速度的最关键技术就是提高单位传输速率:USB1.1的单位数据传输时间是1毫秒,而USB2.0的单位数据传输时间则达到了125微秒。

  同时USB2.0采用向下兼容设计,USB2.0中的“增强主机控制器接口”(EHCI)定义了一个和USB1.1相兼容的架构,采用了一组通讯协议的延伸技术和针对连结端口研发的全新硬件组件:传输转译器。传输转译器的缓冲存储器,能够利用全速和低速传输装置进行存取,直接和连结埠进行连结传输。这样他能够用USB2.0的驱动程式驱动USB1.1设备来实现向下兼容功能。但是USB2.0 HUB并不像USB1.1 HUB那样能够直接利用12Mbps的传输速率来进行数据传输,这里要经过识别、转换过程:即USB2.0 HUB首先辨别所插入的USB设备具体是USB1.1还是USB2.0,假如使用的是USB1.1设备,则要将USB2.0的480Mbps转换成USB1.1的12Mbps。

  小提示:USB2.0的最高传输速率为480Mbps,即60MB/s。但是,大家要注意这是理论传输值,假如几台设备共用一个USB通道,主控制芯片会对每台设备可支配的带宽进行分配、控制。如在USB1.1中,任何设备只能共享1.5MB/s的带宽。假如单一的设备占用USB接口任何带宽的话,就会给其他设备的使用带来困难。这有点类似于共享上网的情况。

  二、IEEE 1394规范


  1987年,Apple公司在SISI接口的基础之上推出了一种高速串行总线──Fire Wire,希望能取代并行的SCSI总线。后来IEEE联盟在此基础上定制了IEEE 1394标准(SONY称为i.Link)。

  IEEE 1394采用菊花链式配置,也允许采用树形结构配置,但是仍是以线性连接菊花链组成树形结构的各种线性分支。IEEE 1394总线也需要一个主适配器和系统总线相连。通常我们将主适配器及其端口称为主端口。主端口是IEEE 1394总线树形配置结构的根节点。一个主端口最多可连接63台设备,这些设备称为节点,他们可构成亲子关系(如图),两个相邻节点之间的线缆最长为4.5m,但两个节点之间进行通信时中间最多可经越15个节点的转接再驱动,因此通信的最大距离是72m,线缆无需终端器。



  和USB不同的是,IEEE 1394标准接口结构的任何资源都是以统一存储编址形式,并用存储变换方式识别,实现资源配置和管理。因此从这种意义上来说,IEEE 1394能够看做等同于PCI总线的总线体系结构。此外和USB相比,IEEE 1394具备支持同步和异步传输的特点。异步传输是传统的传输方式,他在主机和外设传输数据的时候,不是实时地将数据传给主机,而是强调分批地把数据传出来,数据的准确性却很高,这是他的主要特点。而同步传输则强调其数据的实时性,利用这个功能设备能够将数据直接通过IEEE 1394的高带宽和同步传输直接传到电脑上,从而少了以往的昂贵缓冲设备。这也是数码摄像机一直采用IEEE 1394作为标准接口的原因之一。

  现在IEEE 1394只有两种规格。一种是IEEE 1394a,是现在的主流规格,主要支持两种模式──Backplane模式和Cable模式,其中Backplane模式只支持12.5Mbps、25.5Mbps或50Mbps的传输速率,而Cable模式则提供了我们需要的100Mbps、200Mbps和400Mbps。但是,IEEE 1394的传输速度是遵守从低原则:由于其在同一网络里数据能够使用不同的速率进行交换,但假如两个传输速率为400Mbps的设备中间加入了一个200Mbps的设备,数据的传输速度则会以200Mbps为准。另一种是IEEE 1394b,这是为下一代PC所定制的标准,他将由IEEE 1394a的400Mbps直接扩大到800Mbps和1600Mbps,假如使用光纤的话,最高传输速率提高到了3.2Gbps。此外和IEEE 1394a相比,IEEE 1394b使用连接距离达到100米(注意:这要以降低传输速率为代价,此时传输速率将减低到100MB/s)及提供内部设备供电解决方案。除此之外,IEEE联盟在IEEE 1394b规格中又引入了一种称为“Betamode”的新物理层配置,用来提高IEEE 1394b系统的管理能力。

  三、谁胜谁负
  1.成本高低
  在成本方面,USB2.0较占优势。因为现在的主板芯片组中都内建了USB主控制器,并且现在大多数外设都以USB接口为标配。因此用户基本上无需再投入其他费用,就能够享受USB所带来的便利。而对于IEEE 1394来说,IEEE 1394控制器的结构较复杂,要想将他集成进主板芯片组中,无论在技术上还是在成本上都有一定难度,所以现在市面上几乎很少有集成IEEE 1394控制器的芯片组。要想实现IEEE 1394功能,除了主板以集成附加芯片的形式提供外,我们一般只能通过插接IEEE 1394扩展卡来实现,这样直接导致的的结果就是使用成本上升了。

  2.易用性
  在易用性方面,IEEE 1394则占优势。虽然这两种规范都支持热拔插功能,USB2.0在操作系统方面,需要Windows XP SP1才能提供支持(注:虽然Windows 2000/XP都对USB提供了支持,但此时只支持USB1.1标准,因此USB2.0的传输速率大打折扣,而在Windows2000以下版本的操作系统则需要安装驱动才能使用)。而从Windows 98开始,便提供了对IEEE 1394的全力支持,安装IEEE 1394无须任何驱动便能够使用,这点USB2.0完全比不上。而且IEEE 1394支持点对点的功能,假如两台电脑相连,我们也不必对电脑进行IP或任何配置就能够直接使用。此外,USB2.0只提供了5V的直流电压和0.5A的电流,虽然对于一般的设备来说已够用了,但是假如是像外置刻录机、MO驱动器和打印机等耗电比较大的设备时,就必须外接电源才能使用;而IEEE 1394提供了8V~40V的电压及5A的电流,理论上最大能够提供200W(40V×5A)的功率,远远高于USB2.0(假如要达到如此高的功率需要更为强劲的电源,但是只有在串连很多IEEE 1394设备的情况下才会用到这么高的电力。有谁会一下子使用如此多的IEEE 1394设备呢?)。

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