淺談USB通信接口的發展

今天，即使是最不精通技術的消費者也可以毫不費力地將相機、打印機、掃描儀或其他配件連接到他們的 PC 上。但在 1990 年代初期，將外圍設備連接到計算機并不是那么簡單。

在 USB（通用串行總線）開發之前，連接外部設備通常很棘手。用戶有時需要打開他們的計算機并添加硬件來為他們提供所需的通信端口。

英特爾于 1996 年發布的通用串行總線簡化了這個事情。而USB 端口現在也是個人計算機的標準配置，并且內置于許多其他電子設備中，例如智能手機、電子書閱讀器和游戲機。

無處不在的 USB 標準最近獲得了 IEEE Milestone提名。Milestone 計劃由IEEE 歷史中心管理并得到捐助者的支持，旨在表彰世界各地的杰出技術發展。

“我認為 USB是一個4000 萬美元的機會，”幫助開發它的英特爾工程師之一Ajay Bhatt在 2013 年接受 CNN 采訪時談到這項技術時說?！拔覠o法想象 USB 去了哪里，或者它還會繼續往哪里去。這超出了我最瘋狂的想象?！?/p>

1、合作的關鍵? ?

1990 年代，消費者在嘗試將外圍設備連接到他們的計算機時遇到的許多問題，這都是由行業的許多供應商缺乏標準做法而導致的，正如 Milestone 在工程和技術歷史 Wiki上的條目中所指出的那樣。另一個問題是大多數 PC 的輸入端口數量有限，添加更多端口可能很困難。 ? Bhatt 說，即使作為一名技術專家，他也在努力升級他的 PC。 ? “我看著架構，心想，‘你知道嗎？有更好的使用計算機的方法，但這太難了，”他在 2019 年接受Fast Company采訪時說。 ? 在 1990 年代初期，Bhatt 向他的老板講述了他開發通用“即插即用”通信系統的想法——在這種系統下，用戶無需進行調整就可以連接，但他的經理對此不感興趣。不過，Bhatt 對他的想法充滿熱情，因此他決定加入英特爾的另一個研究團隊。在那里，他獲得了綠燈。 ? 1992 年，Bhatt 參觀了位于俄勒岡州希爾斯伯勒的Jones Farm會議中心，在那里他會見了來自Compaq、Digital Equipment Corp. (DEC)、IBM、Intel、Microsoft、NEC和Nortel等公司的工程師，并在那里結成了聯盟。 ? “整個行業都認識到有一個需要解決的大問題，” Jim Pappas在一篇關于 USB 接口的英特爾文章中說。會面時，Pappas 是 DEC 的工程經理，但他最終加入英特爾，擔任其 USB 開發團隊的項目經理。

2、從夢想到現實

在該小組開始開發 USB 之前，他們探索了已經可用的東西。例如以太網技術、音頻接口、Apple 的 GeoPort 和IEEE 1394（也稱為 Firewire 標準）。但沒一個具備團隊所尋求目標的所有特征。因為工程師們想要一種價格低廉、用戶友好、能夠為外圍設備供電并提供大量帶寬的產品。為了降低制造成本，工程師們將 USB 設計為與細長的四芯電纜一起工作，該電纜可以長達5米。電纜的一端有一個 A 連接器，插入計算機；另一端的 B 連接器插入外部設備。

當時，計算機通常不為此類外部設備供電。大多數外圍設備在連接到 PC 時必須插入插座。但是 USB 允許計算機為某些外圍設備提供足夠的電力。

USB 的另一個優點是，原則上它允許多達 127 個外圍設備一次連接到一臺 PC。一臺計算機不可能有 127 個 USB 端口，但可以通過添加 USB 集線器來增加可用端口的數量。

對于名稱，開發團隊尋找用戶可能與之相關的東西，并且他們還希望它來描述技術。根據Fast Company的文章，工程師之所以選擇“總線”這個詞，是因為它既是一個技術術語（總線用于在計算機中傳輸數據），又是一個消費者會認出的詞。在 USB 開發團隊工作的Bala Cadambi在 2019 年的采訪中說，在大多數人的印象中，公共汽車是將乘客從 A 點運送到 B 點的交通工具。通用將 USB 標記為可以與任何硬件一起使用的工具。

該團隊于 1995 年宣布了其第一個設計。Pappas 告訴Fast Company，USB 1.0 的速度為每秒 12 兆比特，“比通常出現在 PC 背面的任何其他東西都要快” 。

然而，該團隊遇到了一個問題：12 Mb/s 對于計算機鼠標、操縱桿、鍵盤和其他帶有非屏蔽電纜的附件來說太快了。工程師通過安排 USB 1.0 來支持 1.5 Mb/s 的通信解決了這個問題。

這種方法允許 USB 以低速工作于使用非屏蔽電纜的低成本外圍設備，并以高速工作于使用屏蔽電纜的設備，例如打印機和軟盤驅動器。

USB 1.1 于 1996 年發布，直到 1998 年在拉斯維加斯的COMDEX貿易展上展示后才流行起來。在那里的新聞發布會上，一個英特爾團隊將127 個外圍設備連接到一臺 PC上。工程師聘請 Bill Nye為最后一臺設備插上電源。在 Pappas 于 2019 年接受Fast Company的采訪中，他說一旦 Nye 這樣做了，團隊就會將文件發送到各個目的地進行打印?！拔覀冇幸粋€充滿不同打印機的整個舞臺！” Pappas說。

從 1996 年發布 USB 1.1 到它流行起來之間的延遲是可以理解的，因為 1998 年 6 月發布的 Microsoft Windows 98是第一個支持 USB 的操作系統。兩個月后，Apple發布了 iMac，它沒有軟盤驅動器，但有一對 USB 端口。盡管 Apple 不在從事 USB 項目的公司之一，但它幫助使該技術成為主流。

從那時起，又出現了三代 USB。最新的 USB4 于 2019 年發布。

“誰能想到我們在 90 年代初定義的連接器今天仍然可用？” Cadambi 在Fast Company采訪中說?！斑@非常罕見。我們有成本限制，性能限制。它是為臺式機設計的，而不是智能手機?；叵肫饋?，我們完成了我們所做的事情，經受住了時間的考驗，真是太棒了?！?/p>

編輯：黃飛

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