引言
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在本文中，我們將從用戶和技術這兩個角度來介紹USB接口。您將了解到USB系統為何如此靈活，它如何能夠支持如此多的設備。您將會切實感受到，這真是一種神奇的系統！
如果您使用計算機已有兩三年時間，那么一定知道，過去將設備連線到計算機上是一件讓人十分頭痛的事情，而這也正是通用串列接口在努力解決的問題。
- 過去，印表機都是連線到並行列印接口，而大多數計算機只有一個接口。諸如Zip驅動器之類的裝置需要與計算機建立高速連線，它們也要使用並行接口，但通常成功率很低，且速度不快。 Shopping for a laptop?People everywhere are switching from desktops to laptops as their sole computers. Check out StuffGuide.com for the information you need to make the switch.
- 數據機使用的是串列接口，而一些印表機以及諸如掌上電腦和數位相機等的特殊設備也使用串列接口。大多數計算機最多有兩個串列接口，而且在多數情況下它們的速度都很慢。
- 那些需要高速數據傳輸的設備會被製成專用硬卡，這就需要將它們裝在計算機機箱的卡槽中。遺憾的是，這些卡槽的數目也是有限的，而且為某些硬卡安裝驅動程式非常複雜，您恐怕需要請一位專家幫忙才能搞定。
USB的目標就是結束這些令人頭痛的麻煩。通用串列匯流排提供的方法單一、規範且易於使用，它可以將多達127台設備連線到計算機上。
如今生產的所有外設幾乎都配有USB連線埠。下面列舉了一些現在可以買到的USB設備：
- 印表機
- 掃瞄器
- 滑鼠
- 操縱桿
- 模擬飛行操縱桿
- 數位相機
- 網路攝像機
- 科學數據採集設備
- 數據機
- 揚聲器
- 電話
- 視頻電話
- 存儲設備，如Zip驅動器
- 網路連線
將USB設備連線到計算機上非常簡單——您只需在計算機上找到USB接口，然後插入USB接頭即可。
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如果是一個新設備，作業系統會自動檢測到它，並尋找驅動程式。如果設備已經安裝，則計算機會激活該設備，並開始與之對話。此後，您便可以隨時連線和斷開USB設備了。
許多USB設備都自帶內置線纜，線纜上配有“A”接口。如果未提供內置線纜，則設備上會有一個用於插入USB“B”接頭的插孔。
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USB標準使用“A”和“B”兩種接頭以避免產生混淆：
- “A”接頭表示“向上”連線至計算機。
- “B”接頭表示“向下”連線到各個設備。
如今出售的大部分計算機都會提供一到兩個USB插孔。目前市場上提供的USB設備很多，計算機上的插孔很快就會被用光了。比如在一台計算機上，有一台USB印表機、一台USB掃瞄器、一個USB網路攝像機和一個USB網路連線。但這台計算機上只有一個USB接口。很明顯，現在的問題是“應該如何將這些設備都連線到計算機上”？
解決問題的簡單辦法就是購買一個價格不高的USB集線器。USB標準可支持多達127台設備，而USB集線器也屬於該標準的一部分。
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集線器通常具有4個新連線埠，但也可能更多。您需要將集線器插入計算機，然後將設備（或其他集線器）插入集線器。通過將集線器串連在一起，您可以在一台計算機上建立數十個可用的USB連線埠。
集線器有的帶電源，也有些不帶電源。正如您將在下一頁所看到的那樣，USB標準允許設備從它們的USB連線中獲取電能。顯而易見，印表機或掃瞄器這樣的高功率設備將配有自己的電源，而像滑鼠和數位相機這樣的低功率設備則會靠匯流排供電，以簡化自身的構造。這些電能（5伏電壓可提供高達500毫安的電流）都來自計算機。如果您擁有許多自已供電的設備（如印表機和掃瞄器），那么就不需要為集線器提供電源了——由於任何連線到該集線器的設備都不再需要額外電源，因而計算機自身便足以滿足集線器的需要了。反之，如果您有許多像滑鼠和攝像機之類本身不提供電源的設備，則可能需要一個有電源的集線器。集線器配有自己的變壓器，它會為匯流排提供電源，以使設備不會加重計算機供電的負擔。
USB工作過程
啟動主機後，它會查詢所有與匯流排相連的設備，並為每個設備分配一個地址。這個過程稱為枚舉——在將設備連線到匯流排時，主機也會枚舉它們。此外，主機還會查出每台設備要執行的數據傳輸類型。- 中斷——滑鼠或鍵盤等設備傳送的數據非常少，它們會選擇中斷模式。
- 批量——印表機等設備接收的數據包含在一個大的數據包中，它們會使用批量傳輸模式。這種模式會將大塊數據傳送到印表機（塊的大小為64個位元組），並對這些數據進行驗證，以確保它們的正確性。
- 同步——流式設備（如揚聲器）都使用同步模式。在這種模式下，設備與主機之間的數據是實時傳輸的，其間沒有數據糾正過程。
列舉設備時，主機會一直跟蹤所有同步和中斷設備所請求的總帶寬情況。如果總頻寬為480Mbps（兆比特每秒），這些設備最多可占用90%的頻寬。在用完這部分頻寬後，主機就會拒絕訪問任何其他同步或中斷設備，控制數據包和用於批量傳輸的數據包將使用剩下的頻寬（至少有10%）。
通用串列匯流排會將可用頻寬分成多個幀，而主機則控制著這些幀。每個幀包含1,500個位元組的數據，每隔一毫秒就會啟動一個新幀。在形成幀的過程中，將為同步和中斷設備分配一個槽，以便保證它們得到所需要的頻寬。批量和控制傳輸將使用剩下的空間來傳輸數據。如果想了解更多信息，您可以查看本文末尾的技術連結，它們提供了大量的詳細信息。
USB性能特點
通用串列匯流排具有以下性能特點：
- 計算機可以充當主機。
- 主機上可以連線多達127台設備（可直接連線，也可以通過USB集線器連線）。
- 單根USB線纜可達5米之長；使用集線器後，設備最多可以在遠離主機30米的地方工作，這相當於六根線纜的長度。
- 使用USB 2.0時，匯流排的最大數據傳輸速率可達到每秒480兆比特。
- USB線纜包含兩根電源線（一根電壓為5伏的電線，另一根是地線）和一對用來承載數據的雙絞線。
- 在電源線上，計算機在5伏電壓下可提供高達500毫安的電流。
- 低功率設備（如滑鼠）可以直接使用匯流排中的電流。高功率設備（如印表機）則配有自己的電源，匯流排只向它們提供很少一部分電能。集線器也自己有電源，能夠直接為與之相連的設備供電。
- USB設備都是熱插拔型的，這表示您隨時都可以將它們插入匯流排和拔掉它們。
- 當計算機進入省電模式時，主計算機可以將許多USB設備置於睡眠狀態。
 USB線纜的內部構成：兩根電源線，其中一根是電壓為5伏的電線（紅色），另一根是地線（棕色）；一對用來承載數據的雙絞線（黃色和藍色）。該線纜還是禁止電纜。 |
USB 2.0
USB 2.0標準是USB 1.1的升級版本，於2000年4月推出。
USB 2.0（高速USB）為多媒體和存儲應用程式提供了額外頻寬，其數據傳輸速度比USB 1.1快40倍。為了讓消費者和製造商順利實現這一過渡，USB 2.0具有完全的向前和向後兼容性，它不僅可以用於原來的USB設備，而且還能使用之前USB製造的線纜和接口。
USB 2.0支持三種速度模式（每秒1.5、12和480兆比特），這樣它既可支持鍵盤和滑鼠等低頻寬設備，也可支持高解析度的網路攝像機、掃瞄器、印表機和高容量的存儲系統等高頻寬設備。隨著USB 2.0的廣泛套用，個人計算機（PC）領域的領導者可以加快新一代PC外設的開發，以跟上現有高性能PC的發展步伐。USB 2.0的傳輸速度也促進了新一代PC和應用程式的發展。除了改進功能和鼓勵創新外，USB 2.0還提高了用戶應用程式的效率，用戶可以同時運行多個PC應用程式或高性能外設。
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