USB，全称为通用串行总线，是衔接计算机体系与外部设备的一种串口总线规范，也是一种I/O接口的技能规范。现在的USB接口能够说现已是最为人们所熟知的一种I/O接口，被广泛地运用于个人电脑和移动电子设备之中。而作为一种通用性极强的技能规范，它的开展也并非咱们幻想中那么一往无前，瓜熟蒂落。跟着装备最新USB 3.1接口设备的逐步到来，今日咱们就来细说一下USB接口那一段不普通的演化史。
USB 1.1/1.0：简化杂乱的衔接方法
旧式设备中常见的LPT和COM接口已被USB替代
在USB接口诞生之前，那时候的计算机大多经过串行接口和并行接口与外部设备交流数据。但问题是，这些接口的传输速率都比较低，有时这些接口乃至还不能一起运转，而跟着处理器速度的快速进步，电脑与外部设备之间的接口数据传输速度也需求逐步进步，否则就会成为电脑开展的瓶颈。此外，外部设备的传输接口也不尽相同，如打印机需求用并口、MODEM要运用串口、鼠标键盘要接PS/2口等等。数量繁复的接口品种，还要装置驱动才干正常运用，都简略形成用户的困扰。所以乎，跟着PC硬件的开展，人们越来越需求一种适用性广、传输速度快、软件装备简略的外部接口，这就促成了USB（通用串行总线）接口的诞生。1994年，一个由Intel、微软、IBM、NEC、Compaq、DEC、Nortel等公司为成员组成的USB开发者论坛（USB-IF）正式建立。
iMac G3斗胆启用USB替代传统接口
在1994到1995年间历经多个预发布版别之后，1996年1月，USB 1.0正式版总算发布，它支撑两种数据传输速率，一种为1.5Mb/s的低速速率（Low Speed），另一种则是12Mb/s的全速速率（Full Speed）。但作为一种新式接口，其时支撑USB接口设备较少，并且由于延时和供电问题，USB 1.0接口也不支撑运用延长线，比照传统的传输接口，USB没有具有显着的优势。USB 1.1规范在1998年8月发布，着力改进了此前USBHUB方面的问题，理论上最多可支撑127个外部设备。同年，PC历史上具有里程碑含义的苹果iMac G3发布，它十分急进地运用了USB接口替代传统的串行和并行接口；Intel也在其主板芯片组上不断加强对USB的支撑，这些都为日后USB的遍及铺平了路途，也是从此刻USB开端逐步被人们所承受。凭仗其易用性、更高的传输速率和其他技能特性，USB总算一举逾越从前其他各种接口，直至今日依然是最被广泛运用的接口规范。
TREK拇指盘，首款在商场上出售的U盘类设备
正如外部设备催生了USB接口规范，USB的遍及一起也推动了其他外部设备的快速开展。已知的第一款正式在商场上出售的U盘，在2000年由新加坡的TREK公司推出，支撑USB 1.1规范。现在咱们能够轻松地一眼认出这是一个U盘，由于从外观上说它跟现在市面上许多其他的U盘并无大的差异，但它只要8MB大的存储空间；而现在市售的U盘中，咱们能够买到容量高达1TB的U盘（嗯没错便是国民老公同款U盘），到达了前者10万倍以上。
USB 2.0：More than PC
不过跟着各种外部设备对数据传输速率需求的进步，USB 1.1那12Mb/s的带宽也是越发绰绰有余，在接入较多外部设备时，多个数据流一起传输简略引发瓶颈效应，为了处理传输速率问题，USB 2.0应运而生。USB 2.0规范在2000年正式发布，参加了40倍于原先全速速率（Full Speed）的高速速率（Hi-Speed），理论带宽到达480Mb/s，一起也向下兼容USB1.1规范的全速速率（因而需求留意的是，并非一切声称支撑USB 2.0的设备都能到达高速速率，也或许是速度较低的全速速率）。由于受制于BOT传输协议和NRZI编码方法，实践USB 2.0的最大传输速度在30~35MB/s之间。
Micro B、Mini B开辟便携设备商场
但USB接口的演化并非只要速率改变那么简略。关于体积比较轻浮细巧的外部设备来说，PC上面常见的Type-A接口，明显不太合适。同年10月，USB-IF十分有预见性地发布了Mini A、Mini B接口规范，为USB接口在移动设备上的遍及打下了坚实的根底。2007年参加的Micro USB规范，比起Mini USB愈加细巧和经用，现在现已被运用于大部分的移动设备上。
非规范USB的Nokia Pop-Port、苹果 Lightning接口
尽管根据技能和商场等原因，从前也有不少厂商没有运用规范的USB接口，而选用自己设定的一套接口规范（比方Nokia Pop-Port），但现在也只要牛气如苹果，才干持续坚持这样做下去。
USB OTG使传统的隶属设备也能成为主机端
另一个USB 2.0后带来的重要改变，便是引进了USB OTG（On-The-Go）作为其弥补规范。简略来说，规范的USB运用主从式的架构，USB主机端（PC）为“主”，而USB外部设备为“从”，只要主机端能够调度该链接的设置与数据传输，而外接的USB设备不能够自行发动数据传输，只能回应主机端的指令。OTG的参加改变了这种情况，传统的外部设备也并不必定就只能是外部设备，它们也能够成为主机端。比方，手机、平板等设备在衔接电脑时作为外接存储设备存在，但当它们经过OTG与U盘等设备衔接时，又能作为主机端，修正和读取U盘内的数据。当然，除了U盘，这些设备还能够是键盘、鼠标、打印机等等许多……
USB诞生的初衷是为了简化电脑和外部设备的衔接，但至此USB现已从PC跨越到其他电子产品范畴上，并由此衍生出了多种新的运用。
USB 3.0：速度大迸发
跟着技能的开展和高清播映年代的降临，就如最初USB 1.1相同，USB 2.0 Hi-Speed 480Mb/s的传输速度逐步也不能满意咱们的需求，所以在2008年，USB-IF又带来了USB3.0规范。新规范带来了高达5Gb/s（Super Speed）的理论带宽，到达原有USB 2.0 480Mb/s的十倍以上，但一起也向下兼容USB 2.0和1.1规范。
USB 3.0新增两对线路（SDP SignalPair）使数据能够一起双向传输
USB 2.0年代运用半双工的传输方法，即只能供给单向的数据传输；而USB 3.0接口增加了在2.0根底上增加了4条线路（一对担任发送，一对担任接纳），完成了全双工传输，发送数据和接纳数据能够同步进行，然后大大进步了传输带宽。
8b/10b 编码方法
为了完成更高的传输速度，USB 3.0没有再运用此前的NRZI编码方法，而是引进了被广泛运用于PCIE 2.0、SATA 3.0、光纤通道上的8b/10b编码方法，因而从传输角度上看，比起USB 2.0，USB 3.0反而与PCIE 2.0、SATA3.0更为类似。这种编码方法是在每8bit数据内刺进2bit校验数据，以确保接纳端数据能正确复原。当然这种编码方法也会导致数据传输时不能到达理论的最大带宽，实则为5Gb/s的多半，即4Gb/s（500MB/s）。传输协议相同会导致必定的可用带宽丢失，不过在实践运用中，依然能够到达挨近400MB/s的极限传输速度。
USB 3.0接口的最大输出电流到达900mA，比起USB 2.0的500mA增加了80%。USB 2.0年代，不少7200转的2.5英寸移动硬盘，都需求运用Y型的USB线材，接入多一个额定的USB接口才干作为弥补供电，才干正常运转；而USB 3.0满足的电力供应使单接口就能够驱动更多类似的设备，一起也能缩短移动设备的充电时刻。尽管由于速度的进步，数据传输时USB 3.0要比USB 2.0愈加耗电，但与此一起传输耗时大大缩短，每1GB数据传输的耗电量要远低于USB 2.0。电源办理方面也愈加智能，在USB 3.0中，除了原有的U0（衔接）及U3（暂停）外，还参加了U1（待机和快速康复）和U2（待机和缓慢康复）两种电源状况，可有用下降设备在不传输或接纳数据时的耗电量。
USB 3.0扩展卡或许不能彻底发挥功用
可是，USB 3.0相同存在着一些小问题。尽管在2008年该规范就已正式发布，但直至2012年7系主板推出之后，Intel才正式原生供给对USB 3.0支撑。而在USB 3.0遍及的前期，接口主要是经过第三方芯片接入主板南桥供给的，通道的速率最大或许只要2.5Gb/s，这还只要USB 3.0的5Gb/s的一半，因而功用遭到了必定的约束。
运用延长线防止无线设备遭到USB 3.0搅扰
此外，USB 3.0接口在运用时，有或许会对邻近运用2.4GHz频段的无线和蓝牙设备形成搅扰，然后引起设备信号衰减乃至是失掉呼应，因而需求运用HUB延长线或是将无线设备接入到离USB 3.0接口较远的接口处，才干处理这个问题。
USB 3.1与Type-C：接口大一统年代降临？
USB 3.1速度翻一番
最终咱们来谈谈最新的USB 3.1规范。USB 3.1规范于2013年7月发布，最大理论带宽比较3.0时翻了一番，到达10Gb/s（Super Speed+），与第一代的Thunderbolt相同。USB 3.1编码方法从此前的8b/10b换成了128b/132b，带宽损耗率从20%大幅下降到3%左右，换算之后带宽相同超过了1.2GB/s，这也意味着在实在运用中USB 3.1的极限传输速率有望打破每秒1GB。USB 3.1可向下兼容USB3.0/2.0/1.1等旧规范。
参加屏蔽处理办法防止电磁搅扰
别的，针对USB 3.0时呈现的电磁搅扰问题， USB 3.1的Type-A接口处参加了金属屏蔽罩和更多的接地弹片，然后有用下降了对邻近其他设备的搅扰。
细巧、正反可插的USB 3.1 Type-C接口被寄予厚望
尽管像曩昔的晋级相同，USB 3.1相同带来了更高的传输速率，并修正了此前存在的各方面问题，但人们议论更多的都是随USB 3.1引进的全新Type-C接口。与苹果的Lightning接口类似，Type-C接口取消了从前的防呆维护规划，因而不分正反均可正常刺进运用，免去了辨识刺进方向的费事。而在尺度上，8.3mm*2.5mm比规范的Type-A也小了许多，仅比现在常用的USB 2.0 Micro B稍大，因而也特别合适用在各种轻浮设备上面。可是如上图所示，USB3.1的速度居然也分了Gen1（5Gb/s）和Gen2（10Gb/s）两个版别，所以并非一切Type-C接口就必定是最大10Gb/s的版别，也或许只要5Gb/s的理论带宽，苹果的New MacBook便是一个很好的比如。
Type-C接口的最大供电为12V/3A
而USB 3.1 Type-C的另一个大卖点便是对移动设备充电才能的的增强。USB 3.1接口下的供电最高答应规范大幅进步到了20V/5A（仅限于Type-A/B），能够供给达100W的供电输出才能。而Type-C的最高规范为12V/3A，36W的充电才能现已满足一些轻浮型笔记本的运用，这也是New MacBook勇于抛弃MagSafe而选用Type-C作为充电接口的重要原因。
Type-C Alt Mode已取得DisplayPort和MHL支撑
从功用上看，USB 3.1 Type-C还引进了全新的Alternate Mode（替换形式），这意味着Type-C接口和数据线能传送非USB数据信号。现在Alt Mode现已能够支撑DisplayPort 1.3和MHL 3.2规范，而USB-IF一起也在寻求对其他的功用规范的支撑，除了视频接口，像以太网等其他接口相同也能够被Type-C支撑。
