USB3.0和USB2.0的区别

本文介绍了USB3.0与USB2.0的主要区别,包括最大数据传输速率从480Mbps提升到5Gbps,电源电流从100mA提升到900mA,以及支持双向并发数据流传输等。此外还讨论了USB3.0的连接器规格、电缆问题和电源管理方面的改进。

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USB3.0和USB2.0的区别

之前有研究过一些USB2.0的协议,相比于BIOS中复杂的USB 驱动的实现,USB spec好看的多。关键是spec多是写抽象的东西,很多都难以用实际的code来对比验证。 而现在各种技术飞速发展,usb也出现了新的spec----USB3.0. 跟不上形势啊。所以还是决定去了解一些usb3.0的概念。下载一份新的spec还没来得及细看。为了快速的了解3.0,先在网络上查了一些信息,作为初步了解。

在公司看到一个usb3.0的接口,接口大小和2.0的差不多,只不过在接口里面多了几根线而已,里面塑料是蓝色的,2.0接口是黑色的。USB 2.0基于半双工二线制总线,两根线的差分信号来传输数据,只能提供单向数据流传输;而USB 3.0采用了TxRx四线制差分信号线,类似于PCIe总线,故而支持双向并发数据流传输,这应该是新规范速度猛增的关键原因。

至于软件接口方面,由于考虑向后兼容,估计和2.0的差异不会很大,这个需要后续看spec和register来验证。


1、USB3.0与现在的USB2.0之间的最大优势就是最大数据传输速率。USB3.0的最大数据传输速率为5Gbps,与USB2.0的480Mbps相比,提升到了10倍以上,相比于USB1.1(12Mbps/1.5Mbps)不知道提高了多少倍。

2、USB3.0芯片大小目标与现有的USB2.0芯片相当,封装尺寸为6mm×6mm~7mm×7mm。

3、USB3.0连接器为了保证与现有标准的兼容性,USB3.0引入了新的连接器,包括两种类型:标准规格和面向便携设备的Micro规格。

标准规格又包含两种类型:A型与B型。

A型接口:USB2.0连接器在前,而USB3.0连接器在后

B型接口:USB3.0连接器设置于USB2.0连接器的上方。

4、电源电流在同样的5V电压下,USB3.0的电源电流可达到900mA,而USB2.0的100mA。

5、电缆问题USB3.0电缆会粗一些、硬一些,且较贵。为了确保向后兼容性,USB3.0需要采用9~10根导线来传输信号,是USB2.0的两倍。电缆还需要屏蔽,因此电缆会更硬,不利布线。电缆的价格会比较贵(现在USB2.0电缆导出都是,非常便宜)。

6、相比前版本,USB3.0的最大改进恐怕是对电源管理的升级。其主要体现在两个方面:

第一,USB3.0将会智能管理USB设备,最大限度地杜绝空置的电能浪费,此举对笔记本用户会带来一定的好处;

第二,USB3.0增大了供应电流。在之前的USB规范中,设备取电一般最大可以得到100毫安的电流,如果采用高电量的模式,则得到的电流是500毫安,如果需要更大的电流,则只能借助变压器,然而USB3.0可供应的最大电流是900毫安。这意味着,对于MP3、手机充电来说,采用USB3.0传输的话,充电效率将成倍的提高,从而大大节约充电时间。据悉这是由于USB3.0增加5个针脚造成的。

而值得注意的是,在此次发布的USB3.0中,还包括一个MicroB规范,其正是用于便携设备,比如手机。不过,尽管USB3.0与USB2.0的插头及连接线不同,但是USB3.0可以向下兼容USB2.0甚至USB1.1,当然此时传输速度只能达到低阶USB的水平。


### USB3.0接口与USB2.0接口的区别对比 #### 1. **传输速度** - **USB2.0**:最高理论传输速率为480 Mbps(即60 MB/s)。实际上,由于协议开销等因素影响,其有效传输速率通常低于此值[^1]。 - **USB3.0**:提供高达5.0 Gbps的理论传输速率(即约625 MB/s),显著提升了数据交换效率。这一提升主要得益于全新的超速总线设计全双工通信机制[^2]。 #### 2. **双向通信模式** - **USB2.0**:采用半双工通信方式,意味着在同一时刻只能进行单一方向的数据流动——要么是从主机到设备,要么反之。 - **USB3.0**:实现了真正的全双工操作,允许同时向两个不同方向传递信息流,极大地优化了实时应用中的性能表现[^2]。 #### 3. **电力供应特性** - **USB2.0**:能够提供的最大电流强度为500 mA,在某些情况下可能不足以满足大功率外设的需求。 - **USB3.0**:不仅维持原有的5 V工作电压不变,而且把最大可供电流提高到了900 mA,增强了对接口供电能力的信心,尤其对于快速充电技术的支持显得尤为重要[^2]。 #### 4. **能耗管理改进** - **USB2.0**:缺乏精细的状态转换控制选项,整体能效水平有限。 - **USB3.0**:新增了几种节能状态如待机、休眠及暂停模式等,使得连接状态下未活跃使用的端口可以进入更低功耗的工作状况,从而达到节省能源的目的[^2]。 #### 5. **内部架构差异** - **USB2.0**:基于单一汇流排结构构建整个系统逻辑框架[^1]。 - **USB3.0**:创造性地叠加了一条额外的高速汇流排于既有基础上形成复合型拓扑布局,既保留了对旧版产品的完全兼容性又开拓出了面向未来发展的广阔空间。 #### 6. **引脚定义扩展** 除了继承自前代的标准针脚之外,为了适应前述各项增强功能的要求,USB3.0还额外增设了一些专门用途的新针脚来负责诸如差分信号收发等功能单元间的互连互通事务处理过程[^2]。 ```plaintext | 特性 | USB 2.0 | USB 3.0 | |-----------------|----------------------------|----------------------------------| | 最大传输速率 | 480 Mbps | 5.0 Gbps | | 数据流向 | 半双工 | 全双工 | | 最大输出电流 | 500 mA | 900 mA | | 能源管理模式 | 较少 | 支持多种省电模式 | | 架构特点 | 单一汇流排 | 叠加高速汇流排 | | 新增引脚 | 无 | 增加多个专用引脚 | ```
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