「尊敬的參觀者，讓我們一同回到過(guò)去，回到信息技術(shù)發(fā)展的初期。那個(gè)時(shí)代，計(jì)算機(jī)和各種電子設(shè)備的普及帶來(lái)了信息傳輸?shù)男枨?，而USB接口就是當(dāng)時(shí)最常用的有線連接方式。
通過(guò)這種小小的接口，人們可以將數(shù)據(jù)從一個(gè)設(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€(gè)設(shè)備。盡管它的速度并不算快，但在當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平下，這已經(jīng)是一種十分先進(jìn)的方式了。這種有線連接方式曾經(jīng)是人類信息傳輸?shù)闹髁魇侄?，也是那個(gè)時(shí)代科技進(jìn)步的象征。
如今，在我們所處的時(shí)代，無(wú)線傳輸技術(shù)已經(jīng)十分發(fā)達(dá)，虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)更是為人類帶來(lái)了前所未有的沉浸式體驗(yàn)。甚至在我們生活的開(kāi)普勒B12星球與30光年外的地球之間都可以采用蟲洞躍進(jìn)橋接的方式實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，但我們今天所看到的USB接口，是我們探究信息時(shí)代的遺產(chǎn)，讓我們銘記這一刻，向那些為我們創(chuàng)造過(guò)美好世界的先驅(qū)們致敬。」
人類紀(jì)元 3422年 地球史實(shí)博物館 傳統(tǒng)信息傳播分館 USB內(nèi)容
這是在我的幻想中，一千多年以后的人類已經(jīng)旅居在其他星球，當(dāng)他們?cè)诓┪镳^中看到USB接口的介紹語(yǔ)，彼時(shí)，無(wú)線傳輸肯定已經(jīng)取代了所有的有線連接，甚至信息可以通過(guò)量子態(tài)進(jìn)行超光速的傳遞。但在當(dāng)下，2023年，有線傳播依然是我們使用最頻繁、最便捷、最穩(wěn)定的電子設(shè)備之間的信息傳遞方式，那么這個(gè)對(duì)于我們?nèi)祟愇拿髦匾?ldquo;小方塊”是怎么誕生的，它經(jīng)過(guò)了怎樣的發(fā)展歷程呢？
在USB接口出現(xiàn)之前，電腦和電子設(shè)備之間的信息傳遞接口多種多樣，但主要分為兩大類：
串行接口：最早的電腦和設(shè)備之間的接口采用串行傳輸方式，例如RS-232接口，串行接口使用單個(gè)數(shù)據(jù)線逐位傳輸數(shù)據(jù)，傳輸速度較慢，且需要較多的線纜，不適用于連接多種不同類型的設(shè)備。
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并行接口：并行接口采用多條數(shù)據(jù)線同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，其傳輸速度較快，但需要較多的線纜和復(fù)雜的控制電路。早期電腦和打印機(jī)等設(shè)備之間的接口就采用了并行傳輸方式，例如Centronics接口和IEEE-488接口。
IEEE-488接口 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
這些傳輸接口雖然能夠連接電腦和各種外設(shè)，但由于其各自不同的特點(diǎn)和規(guī)格，使得不同類型的設(shè)備之間無(wú)法互相兼容，導(dǎo)致用戶使用起來(lái)不太方便，同時(shí)也增加了設(shè)備的生產(chǎn)和維護(hù)成本。因此，USB接口的誕生填補(bǔ)了這一空白。
USB（Universal Serial Bus，通用串行總線）接口是一種用于連接計(jì)算機(jī)與其他外部設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化接口。USB 1.0是由英特爾、微軟、康柏、IBM和NEC等幾家知名公司聯(lián)合（USB-IF）推出的標(biāo)準(zhǔn)，于1995提出，并在次年發(fā)布?？蛇B接不同類型的設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)、攝像頭等，取代過(guò)去不同接口之間的混亂和不兼容性問(wèn)題。
USB 1.0標(biāo)準(zhǔn)類型接口 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
USB 1.0標(biāo)準(zhǔn)最初的傳輸速率為1.5 Mbps，后來(lái)又推出了12 Mbps的版本，從而大大提高了數(shù)據(jù)傳輸速度。并支持MAX:500mA 5V的供電能力，擁有通用性、熱插拔等全特性，但因?yàn)楫?dāng)時(shí)支持USB的外設(shè)較少，而且存在一些技術(shù)問(wèn)題，沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。
1998年 USB 1.1
兩年后的1998年，USB-IF推出了USB 1.1，USB 1.1修正了USB 1.0中關(guān)于集線器和全速模式的問(wèn)題，增加了一個(gè)新的傳輸類型interrupt OUT，同時(shí)取代了USB 1.0成為最早被采用的修訂版。USB 1.0和USB 1.1都支持低速（1.5 Mbps）和全速（12 Mbps）兩種模式，同時(shí)提升了穩(wěn)定性與兼容性。
USB 1.1標(biāo)準(zhǔn)類型接口 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
2000年 USB 2.0
隨著90年代末期，個(gè)人電腦的快速普及與技術(shù)的不斷迭代，人們對(duì)于信息傳輸?shù)男枨笕找婷黠@，USB 2.0也應(yīng)運(yùn)而生。從USB 2.0開(kāi)始，也算是徹底奠定了USB家族在電子設(shè)備信息傳遞之間的不可撼動(dòng)的王者地位，直到現(xiàn)在我們還能看到不少設(shè)備依然使用USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)接口。
說(shuō)的就是你！蘋果！
USB 2.0誕生于千禧之年，2000年4月USB-IF推出了USB 2.0。USB 1.1雖然解決了USB 1.0的一些問(wèn)題，但是其傳輸速度仍然不能滿足一些高帶寬的外設(shè)，例如數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、光驅(qū)等。因此，USB-IF推出了USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)，以提高USB的性能和廣泛適用性。
百花齊放的USB接口形態(tài) 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
對(duì)比USB 1.1，USB 2.0最大的提升就在傳輸速度上，增加了一種新的傳輸模式，即高速模式（Hi-Speed），其最大傳輸速率達(dá)到480 Mbps（實(shí)際傳輸速率約為60 MB/s），是全速模式（Full-Speed）的40倍。USB 2.0還增加了一些新的功能和特性，例如分割傳輸、周期幀列表、錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù)等。USB 2.0還完全向下兼容USB 1.1、USB 1.0，同時(shí)增加了USB On-the-Go 特性，可以讓兩個(gè)設(shè)備之間無(wú)需USB轉(zhuǎn)換器就可以直接進(jìn)行互聯(lián)，大大提升了USB的實(shí)用性。
USB 2.0更多特性細(xì)節(jié) 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
在供電與USB接口形態(tài)方面，USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有更新供電協(xié)議，依然采用MAX:500mA 5V的供電能力，提供最高2.5W的最高供電功率。接口形態(tài)上，USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)擁有USB-A、USB-B、Mini-USB、Micro-USB等形態(tài)。
USB家族供電示意圖 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
2008年 USB 3.0
在此后的較長(zhǎng)時(shí)間里，USB 2.0都是處于統(tǒng)治地位，其最高60MB/s在21世紀(jì)第一個(gè)10年里也能滿足絕大用戶的使用，但隨著固態(tài)硬盤的出現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)信息的快速膨脹，各種音視頻信息的體積都在不斷攀升，同時(shí)移動(dòng)設(shè)備的普及對(duì)USB的供電能力也產(chǎn)生了新的需求，于是在2008年的11月，USB 3.0誕生。
對(duì)比USB 2.0，USB 3.0更新了諸多功能，比如全雙工模式（數(shù)據(jù)可以進(jìn)行雙向傳輸，而USB 2.0只支持單向傳輸）、用發(fā)送列表區(qū)段來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，提高了傳輸效率和可靠性、采用新的封包路由傳輸技術(shù)，擁有8條內(nèi)部線路，除VBus和GND作為電源提供線外，剩余3對(duì)均為數(shù)據(jù)傳輸線路，其中保留D+與D－兩條線路，并兼容USB 2.0。
USB 3.0針腳細(xì)節(jié) 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
USB 2.0/3.0針腳細(xì)節(jié) 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
在最重要的傳輸速度上，USB 3.0傳輸速度為5Gbit/s（實(shí)際傳輸速率約為600MB/s），比USB 2.0的480Mbit/s快出10倍。供電能力上，USB 3.0支持MAX：900mA 5V的標(biāo)準(zhǔn)，提供最高4.5W的供電功率，同時(shí)采用了藍(lán)色底膠接口來(lái)與USB 1.1/2.0進(jìn)行區(qū)分。
經(jīng)典的USB 3.0藍(lán)色接口 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
經(jīng)典的USB 3.0藍(lán)色接口
在USB-IF 后面的改名操作以后，USB 3.0被稱為USB 3.2 Gen 1 。
2013年 USB 3.1
2013年年底，USB-IF更新了USB 3.1，被稱為USB 3.2 Gen 2。對(duì)比USB 3.0（USB 3.2 Gen 1）USB 3.2 Gen2的傳輸速度是其兩倍，達(dá)到10Gbit/s（實(shí)際傳輸速率約為1200MB/s）。同時(shí)支持最高達(dá)100W（PD 1.0）的電源輸出，比USB 3.0（USB 3.2 Gen 1）的900 mA高出100倍。
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并引入了Type-C接頭，這種可反向插拔、小型化、支持多種協(xié)議和功能的USB接口在2014年可謂紅極一時(shí)，同時(shí)也沿用至今，稱為主流手機(jī)的供電、數(shù)據(jù)傳輸接口。
Type-C 針腳 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
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2017年 USB 3.2
2017年9月，USB-IF發(fā)布了USB 3.2標(biāo)準(zhǔn)，并由雙叒更新了名稱規(guī)范，USB 3.2 Gen 1 （SuperSpeed）： 等同于先前的USB 3.0，僅更改名稱，傳輸速度為5Gbit/s。USB 3.2 Gen 2 （SuperSpeed+）： 等同于先前的USB 3.1，僅更改名稱，傳輸速度為10Gbit/s。USB 3.2 Gen 2x2 （SuperSpeed+）： 傳輸速度達(dá)20Gbit/s，使用兩條差分信號(hào)線路來(lái)實(shí)現(xiàn)雙向傳輸。
咱就是說(shuō)，之前USB 2.0/3.0/3.1不是挺方便的么？
對(duì)比USB 3.2 Gen 2，USB 3.2 Gen 2x2充分利用了USB Type-C的雙通道數(shù)據(jù)傳輸通道，可實(shí)現(xiàn)接口兩端各向傳輸10 Gbit/s速度；共20Gbit/s（實(shí)際傳輸速率約為2400MB/s）。同時(shí)只能有USB Type-C的一種存在形態(tài)。供電能力上，USB 3.2 Gen 2x2也支持PD充電協(xié)議，最高可以提供100W的充電功率。
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USB 3.2 Gen 2x2標(biāo)準(zhǔn)接口，以紅色進(jìn)行區(qū)別
2019年 USB 4
2019年8月，USB-IF發(fā)布了最新的USB 4標(biāo)準(zhǔn)，其只能使用Type-C接頭傳輸數(shù)據(jù)，并支持PD供電（早期支持100W，2021年12月更新PD 3.1協(xié)議后支持最高240W供電），最高傳輸速度來(lái)到了40Gbit/s（實(shí)際傳輸速率約為4800MB/s）。并支持建立DisplayPort和PCI Express數(shù)據(jù)通道，可以輕松傳輸4K 60Hz的高清畫面。在未來(lái)DP 2.1協(xié)議也將與USB4進(jìn)行硬件級(jí)捆綁，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，USB4不僅僅將被當(dāng)作一個(gè)“插U盤；連手機(jī)”的接口，而是更加全能、全面的接口。
Type-C形態(tài)下的USB 4接口 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
DP 2.1協(xié)議與USB 4標(biāo)準(zhǔn)硬件同步 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
但要注意，USB4有兩種傳輸帶寬，一種是20Gbps，另一種是40Gbps。在數(shù)據(jù)兩端支持雷電3時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)最大帶寬 40Gbps，另外USB4的動(dòng)態(tài)分配帶寬也非常有意思，其每條數(shù)據(jù)傳輸通道都可以根據(jù)實(shí)時(shí)情況來(lái)動(dòng)態(tài)帶寬調(diào)節(jié)。
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USB 4與雷電4接口區(qū)別，在顯示能力與數(shù)據(jù)傳輸速度、穩(wěn)定性上，還是雷電4要更上層
圖片來(lái)源：plugable
總結(jié)：
1995至今，USB的發(fā)展僅28年的歷史，但從USB 1的1.5Mbps到USB 4最高的40Gbps，足足翻了26666倍，足以表明USB的驚人進(jìn)步與發(fā)展。
目前，USB已經(jīng)演變成為一個(gè)全球范圍內(nèi)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，其中包含了多種規(guī)范、協(xié)議、接口、接頭，而非僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的連接標(biāo)準(zhǔn)。USB的不斷推動(dòng)和發(fā)展已經(jīng)成為信息技術(shù)領(lǐng)域中的重要推動(dòng)力量，為用戶提供更好的使用體驗(yàn)和更多的創(chuàng)新可能性。
圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
隨著USB 4的推出，USB將進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代，提供更快速、更多功能、更高效率的數(shù)據(jù)傳輸和裝置供電。這將進(jìn)一步鞏固USB在連接技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，并為未來(lái)的技術(shù)發(fā)展帶來(lái)更多的價(jià)值和影響。我們有理由相信，USB將繼續(xù)發(fā)揮其重要作用，推動(dòng)連接技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步，為用戶帶來(lái)更加優(yōu)質(zhì)和高效的體驗(yàn)。
