USB 简史：它取代了什么，又与谁在竞争？

就像所有的技术一样，USB 已经发展了好一段时间了。尽管作为“通行”串行总线，但在市场的这 18 年，它已经进化出非常多的版本，有着不同的传输速度以及非常非常多种类型的连接线。

USB 实装论坛——它是一批负责 USB 标准制订的公司——已经深刻意识到这个问题，而解决的方法就是一种叫 Type-C 的新型连接线。Type-C 接口将替代在手机、平板、电脑和其他外接设备上的所有大小的 USB Type-A 和 Type-B 接口。Type-C 将支持新的、更快的 10Gbps USB3.1 Gen 2 细则，而且在带宽提高的时候速度还能更快。

在未来的几年，USB Type-C 很有可能会成为标准，完全替代掉我们书桌抽屉中杂乱的、各种类型的连接线。而暂时来说，它只是让我们感慨标准变得更多了 。当我们等待 Type-C 是把我们从数据线的地狱中拯救出来还是使我们更深地陷入泥潭时，先来看看 USB 这些年来的经历吧，它和什么竞争标准对抗过，在未来它又会继续努力克服什么技术上的困难。

它替代了什么？

（并口和串口，只是 USB 替代掉的其中几种古怪的旧式接口。）

如果你是在最近十年才使用电脑的话，很可能会把 USB 看成一件理所应当的事。但是对于电脑不断变化的规格和接口来说，USB 比起之前仍然是一个巨大的进步。

如果你是在 USB 出现之前，奔腾和奔腾 II 那个年代使用电脑的话，往电脑里连接任何东西都需要从大量不同类型的端口中选择。连接一个鼠标？也许你需要一个 PS/2 接口或者一个串行端口。那连接键盘呢？还是 PS/2 接口，可能是苹果桌面总线，或者是 DIN 接口。

打印机或者扫描仪通常会使用大而旧的并口，如果你不想使用 SCSI（小型计算机系统接口），那么你也可以用它来连接外部储存器。而如果要连接手柄或者游戏杆，就需要一个游戏端口，在 90 年代，这个端口通常能在独立声卡上找到（这是一个语音芯片在台式机或者笔记本电脑主板上还不常见的年代）。

从上面这两段你就可以看到问题所在了。其中的一些接口要求专用的拓展卡，它们会占到很大的空间，而且当需要安装或者寻找故障原因时，会让我们感到非常烦恼。

直到 90 年代末，电脑开始出现一些 USB 接口，一般出现在主机箱的后面——通常是 USB 1.1 接口，它的最高传输速率为 12Mbps（对于外接设备比如鼠标或者键盘来说，速率是 1.5Mbps）。辅助设备制造商并没有马上都转换到 USB，但是键盘、鼠标、打印机还有其他一些辅助设备开始把 USB 接口作为一个可选项，之后成为主要接口。

（USB 闪存和硬驱的出现淘汰了其他类型的大型移动储存器。）

当 USB 2.0 在 21 世纪前五年慢慢流行开来，它开始替代越来越多的东西。USB 闪存葬送了软盘（还有其专用的软盘驱动器），光学媒体走向没落——当有更小、更快、更通用的 USB 驱动能更快地完成任务时，谁还会使用 CD 和 DVD 来存储数据和安装操作系统呢？

USB 2.0 还让连接外接设备更可行——比如 Wi-Fi 适配器、 光驱、以太网端口等等——这些之前都是需要装在电脑里面的。最高达到 480Mbps 的传输速率使得这一切变得可能。在这个时代 USB 接口开始快速地、完全地替代掉台式电脑和（特别是）笔记本上的老式接口。现在，在一个台式机背后找到 4 个以上的 USB 接口已经非常普遍，而且在主机前面还会有 1 个或者 2 个，方便用户的使用。

随着 USB 2.0 的到来，USB 真正地成熟了。到了 USB 3.0，5Gbps 的传输速率使得它在上述所说的所有情况下更加地好用——系统备份和大型视频文件的移动都更加快速，而且突破了瓶颈，达到 802.11ac 或者千兆以太网适配器的速率。在USB 3.0 的硬盘或闪存上运行整个操作系统是相当流畅的，而当你尝试去给一台电脑寻找故障或者恢复数据时，这就特别地好用。

USB 接口通常是笔记本电脑的唯一可用接口，特别是Wi-Fi 的出现使专用以太网接口的需求减少。USB 接口的普遍存在保证了主要的芯片制造厂商对它的支持，从英特尔到高通到 AMD。（英特尔现在的芯片组支持总共 14 个 USB 接口，远远超过早期设备的 2 个接口。）

换句话说，USB 并不是没有问题，但是它获得并且维持了科技公司的广泛支持。而且，在大多数电脑上能找到的基本 USB Type-A 接口维持大小和形状已经将近 20 年了。考虑到它替代掉的混杂的接口，这不是一个小成就。

它与谁在竞争？

（火线有它的长处，而且通常比同期的 USB 传输速率要快，但它从未得到广泛的采纳。）

自从 USB 占据了绝对地位，一些不同类型的接口就曾试图挑战它。它们通常会获得小规模的成功，或者是用在了某些特定类型的设备之上，而且，它们通常有一些 USB 无法实现的功能，但是，目前为止，USB 的无所不在最终确保了自己的统治地位。

(挑战 USB 的接口中)，火线（FireWire） 是其中的一个（也被称作是 IEEE 1394）。从 20 世纪 90 年代末到 21 世纪 10 年代早期，它是由苹果主力支持的一个标准。当时，火线有些超越 USB 的优势。

比如，火线设备可以以菊花链（菊花链模式使用堆叠电缆将几台交换机以环路的方式组建成一个堆叠组）的方式连接其他设备。这意味着你的计算机只需要一个接口，就可以连接数十个设备；火线的运作不像 USB 那么多地需要 CPU 的工作；而且，火线 可以同时向两个方向传输数据（全双工传输），而 USB 1.1 和 2.0 同时只能向一个方向（半双工传输）。

通常来说，火线比同时期的 USB 接口速度更快。FireWire 400 支持最高 400 Mbps 的传输速率，而 USB 1.1 设备只能达到 12Mbps，另外，当 USB 2.2 的传输速率达到 480Mbps 时，FireWire 800 的速率已经上升到了 800Mbps。

火线最大的问题是，它的实现太过昂贵了，在计算机和外置设备上都需要使用特定的控制芯片。在该标准的早期，使用火线的名称需要向苹果支付授权费。当时是 90 年代末期到 21 世纪早期，苹果正开始其漫长的复兴，但是，它的影响力根本无法与今日相比。

这导致了各种令人困惑的不同名字的出现，虽然它们从本质上都是同一个标准，包括索尼的 i.Link 和毫无疑问很奇怪 的”IEEE 1394”。从 FireWire 400 到 FireWire 800，所需的连接线也不同了，而 USB 1.1、1.0、2.0 和 3.0，这些不同代的标准都使用了可以兼容的连接器（虽然也出现了 mini 和 micro 两种不同类型）。

结果是，火线在需要大量带宽的高端外置存储产品和视频设备上取得了进展，但是，USB 一直保持低价，因此，获得了更为广泛的应用，也得到了更为广泛的支持。还有一些传输速率更快的火线改进版。它们处于在不同的开发进程中，最高速率达到了 1.6Gbps、3.2Gbps 和 6.4Gbps。但是，自从苹果在大多数产品中取消了火线接口，这种接口的支持基本上就不存在了。

（Thunderbolt 速度很快，但它面对着和火线一样的问题。）

替换掉火线后，苹果的 Mac 如今使用了 Thunderbolt 接口。这种特殊接口比 USB 传输速率更快。Thunderbolt 主要是与 Mac 相关联，因为它首先出现在 Mac 上面，而且，它一直苹果电脑上最常见的东西，但事实上，Thunderbolt 是英特尔开发和支持的标准。它原来的名字是 Light Peak。

第一代的 Thunderbolt 可以双向传输信息，速度达到 10Gbps——这是 USB 3.0 速度的两倍，而且，在 USB 3.0 成为多数 PC 的普通功能前的一至两年，它就已经上市了。

通过改变数据传输的方式，第二代的 Thunderbolt 控制器将速度提升到了 20Gbps。第一代的 Thunderbolt 控制器向一个 PCI Express 通道发送数据，速度是 10Gbps，然后，从另一个 PCI Express 通道接收数据；Thunderbolt 2 则将两条通道结合起来，因此，当你向一个方向传输数据，就能够获得更快的速度。但在 Mac 和高端 PC 的主板和扩展卡之外，这些接口没有获得普遍的应用。

目前来看，到了 Thunderbolt 3 后，这种状况可能会有所改变。Thunderbolt 3 是一个新版本，传输速率达到 40Gbps，而且，它使用的恰好就是 USB Type-C 接口。这些新的 Thunderbolt 接口仍然需要单独的控制器，但是，它能够与 USB Type-C 完全兼容，同时，还添加了对 USB 3.1 第二代（10Gbps）的支持。

Thunderbolt 3 已经在一些高端笔记本上出现，包括了戴尔的 XPS 系列和惠普的 Elite x2 平板。它的普及度远远不及 USB，但是，这种来自主要 PC 制造商的支持是 Thunderbolt 从未享受过的待遇。

尽管如此，Thunderbolt 仍然有着火线一样的基本缺点——代工生产商仍然需要在 PC 上添加一个单独的 Thunderbolt 控制器，而且，要支持这种接口的话，连接线和配件制造商需要在产品中添加附加芯片。

从理论上说，英特尔可以利用自己在 PC 市场的统治地位，加大对 Thunderbolt 的推广力度，将其控制器直接整合到它销售的每款芯片中，但是，这同样有缺点。因为，这样做的话，生产每款芯片的硅需要增加，从而增加代工生产商的成本，或者削减英特尔的利润，同时，它还会使芯片的能耗增加，而目前，英特尔正在竭尽全力减少其芯片的能耗。

目前，这些因素限制 Thunderbolt 了发展。如果你需要驱动 4K 显示器，或者总是传输大量的数据，它是一个不错的功能，但是，对于大多数的普通用户来说，USB 仍然是满足他们需求的一个速度不错、极为广泛存在的方式。

未来的挑战

（USB 在今天最大的竞争者不是新的物理接口，而是根本没有接口。）

USB 发展中遇到的最大障碍会是那些能完成其功能的无线技术。

在许多情况下，我们已经在使用无线技术，满足自己曾使用 USB 完成的需求。云端同步服务使邮件、通讯录、日历、文件和购买的媒体在你所有的设备上保持最新状态，无需使用任何线缆。在一次性的文件传输上，蓝牙、 NFC、 Wi-Fi Direct 和 AirDrop 已经替代了 USB，而 Miracast 和 AirPlay 能够让设备与电视无线连接（如果你的电视没有内置此类功能时， 就像 Apple TV 或 Chromecast 这样的设备就仍需要连线）。配置 Wi-Fi 的打印机甚至摄像机、记忆卡也是很普遍的了。

所有这些功能的最大局限通常是速度。如果你想要传输大量的图片，或者是你手机拍摄的 1080p 视频，你不会去等待无线传输，因为，即使是 USB 2.0 的连接，速度也要更快、更为可靠。开发者和发烧友会继续用 USB 连接计算机和手机——通过 Wi-Fi 或蓝牙安装你喜爱的 Android ROM 仍然是不可能实现的事情。

即使你从不把设备与计算机连接，所有的设备仍需要数据线来充电。一些不同的无线充电标准试图替代 USB，但是，这些技术仍然遭遇到了各种问题。不同的标准在相互竞争，使得充电板的标准化都难以实现（尽管有些公司已经试图去解决这个问题。）

代工生产商需要在设备上提供无线充电支持，或者为它们的手机提供附加的充电外壳。即使是最新版的充电器都没有太广的使用范围，而且，充电的效果也不如直接连接好。最终，这些不同的充电器仍通过 USB 供电。

无论如何，即使无线技术获得普及，USB 也不会很快消失。就像 Wi-Fi 的到来没有杀死连线的局域网，无线技术也不会很快取代 USB。即使我们必须在不同速度和不同类型的连接线的纠缠中继续前行，USB 的速度、便利和兼容性都能确保这种标准会在很长时间里继续存在。

本文全文译自 arstechnica，原文标题 A brief history of USB, what it replaced, and what has failed to replace it，作者 Andrew Cunningham 。本文介绍了 USB 接口的发展历史：它是怎么崛起的，又有什么其他接口在挑战它的地位。爱范儿积木、黄美菁翻译出品。

题图来自：arstechnica

插图来自：arstechnica