諮詢過硬體業的前輩之前,有兩個可能的原因,下文詳述:
1)因為USB TYPE-A設計如此,因為他們就是如此設計的(正反插這個需求是後面才產生的,注意到沒,USB之前的專用插口包括序列並行滑鼠鍵盤口都不是可以正反插的)。
2)即使有人想到了(但是不那麼迫切,畢竟早期能用得起電腦的都不是蠢人和普通人),在當時受限於工藝和推廣,成本原因限制了他們設計正反插的插口。
下面我們來講講USB這個介面協議的前因後果前世今生。
1.USB介面家族
通用序列匯流排(Universal Serial Bus - USB)是一種行業標準,為計算機、外圍裝置和其他計算機之間的連線、通訊和供電建立電纜連線協議的規範。USB標準目前由USB Implementers Forum(USB IF)維護,於1996年釋出。目前在使用的USB規格有三代:USB 1.x,USB 2.0和USB 3.x ;USB4等待發布。
USB旨在標準化外圍裝置與個人計算機的連線,以便與電源通訊並提供電力。我認為它的最大意義是——取代了串列埠和並行埠等介面,並且已經在各種裝置上普及。
下圖提供了USB介面的快速識別和介紹圖,其實這個圖已經能解答問題了,後文有更詳細的描述。
從普通使用者的角度來看,USB比那些上古介面方便多了(至少不用單獨每個介面裝每個裝置都要專門去折騰驅動程式的問題),USB介面在幾個方面提高了易用性:
USB介面是自配置的,因此使用者無需為了特定的速度設定或者資料格式設定調整裝置和介面上的設定,也無需配置中斷馬設定、I/O地址或直接儲存器訪問通道等等一些上古基礎知識。
USB聯結器在主機上標準化,因此任何外圍裝置都可以使用任何空著的插座。
USB通常沒有使用者可調節的介面設定。
USB介面是“可熱插拔”的,這意味著無需重啟主機即可更換裝置。
小型裝置可以直接從USB介面供電,取代額外的電源線。
由於只有在合規性測試之後才允許使用USB徽標,因此使用者可以確信USB裝置可以按預期工作,而無需額外的尋找購買專用裝置和線路。
USB介面定義了從常見錯誤中恢復的協議,提高了以前介面的可靠性。依靠USB標準安裝裝置只需要最少的操作員操作。
當裝置插入正在執行的個人計算機系統上的埠時,它可以使用現有裝置驅動程式完全自動配置,或者系統提示使用者找到隨後自動安裝和配置的驅動程式。
對於硬體製造商和軟體開發商而言:
USB標準消除了為新外圍裝置開發專有介面的要求。
USB介面提供的各種傳輸速度適用於從鍵盤和滑鼠到流影片介面的各種裝置。
USB介面可以設計為時間關鍵功能提供最佳可用延遲,或者可以設定為進行批次資料的後臺傳輸,而對系統資源的影響很小。
USB介面是通用的,沒有專用於一個裝置的一個功能的訊號線。‘
簡而言之,不需要額外考慮相容性的問題,不需要考慮效能的問題,只要用就行了——誰不喜歡啊。
1994年,Compaq康柏(還有人記得這家公司嗎)、DEC、IBM、Intel英特爾、Microsoft微軟、NEC(注意這裡有NEC和DEC兩家哈哈哈哈)和Nortel這7家公司拉了個小團隊開始做一個通用的介面體系——目標是透過更換PC背面的眾多聯結器,解決現有介面的可用性問題,簡化連線裝置的軟體配置,以及允許更大的連線能力。
支援USB的第一個積體電路是由英特爾於1995年製作的。
遠古版本的USB 1.0規範於1996年1月推出,定義了1.5 Mbit/s低速和12 Mbit/s全速資料傳輸速率這兩種早期標準。Microsoft Windows 95已經開始內建支援。
第一個廣泛使用的USB版本是1.1,它於1998年9月釋出.——12 Mbit/s資料速率適用於磁碟驅動器等高速裝置,而低資料速率裝置則適用於較低速率的1.5 Mbit/s速率——比如遊戲操縱桿。Apple Inc.的iMac是第一款採用USB的主流產品,iMac的成功推廣了USB本身。在Apple決定從iMac中刪除所有傳統埠後,許多PC製造商在更廣泛的PC市場使用USB作為標準(蘋果還是你大爺)。
USB 2.0規範於2000年4月釋出,並於2001年底獲得USB-IF的確認。惠普、英特爾、朗訊科技-諾基亞,NEC和飛利浦共同領導該計劃。2.0主要是提高資料傳輸速率,最終規格達到480 Mbit/s,是原始USB 1.1規範的40倍。
USB 3.0規範於2008年11月12日釋出。其主要目標是提高資料傳輸速率(高達5 Gbit/s),降低功耗,增加功率輸出,並向後相容USB 2.0。USB 3.0包括一個名為SuperSpeed的新型高速匯流排,與USB 2.0匯流排並行,因此,新版本也被稱為SuperSpeed。
USB 3.1規範於2013年7月釋出。
2014年12月,USB-IF向IEC提交了USB 3.1,USB Power Delivery 2.0和USB-C規範,以納入國際標準IEC 62680。
USB 3.2規範於2017年9月釋出。
是不是在這裡面沒看到TYPE-A,TYPE-C的描述,這就是關鍵問題了。請看下文。
其實在2014年的USB-IF提交的USB3.1中,明確描述了TYPE-C這種介面型別,原因很多,包括原有的單面介面標準在供電能力+級聯能力+傳輸能力上已經產生明顯不足,跟不上時代發展。
USB Type-C是USB 3.1標準(SuperSpeed USB 10 Gbps)規劃中的產品,能夠透過單個埠提供資料甚至供電。它在所有先前的聯結器之前的優勢在於它完全不怕插反,因此沒有機會將其“顛倒”插入。
蘋果公司在其iPhone,iPad和iPod產品上採用了專有聯結器,在其最新的MacBook上採用了USB Type-C。新的聯結器取代了除耳機插孔之外的每個I / O埠,有助於實現13.1 mm厚的薄外形。 USB Type-C提供100W的能力甚至導致Apple取消其古老的MagSafe電源聯結器。
另一方面,谷歌採用新的Chromebook Pixel採用不那麼直接的方法,該產品具有兩個USB Type-C埠,但還保留了一對USB Standard-A聯結器和一個SD卡讀卡器,可以連線新舊裝置。
由於USB Type-C是標準配置,配件和介面卡可以在MacBook和Chromebook上使用。只要滿足電源要求,USB Type-C供電裝置甚至可以共享相同的充電器。
然後這個時候才把以前的標準USB方口稱為TYPE-A,小口成為TYPE-B。
USB Type-C規範1.0由USB開發者論壇(USB-IF)釋出,並於2014年8月完成。與USB 3.1規格大致相同。但現實USB-C的裝置不一定支援USB 3.1或Power Delivery(一堆歷史原因。
所以TYPE-A/B/C更多是介面協議,是一套和USB架構一體的介面協議。蘋果和一些好夥伴在這個基礎上折騰出來了Thunderbolt。
Type-A和Type-B
Thunderbolt和USB-C的關係
USB-C能替代原有的一堆介面
USB-C(USB TYPE-C)
我們看到最早的TYPE-A有4個觸點,兩個資料兩個供電。
製造可反插聯結器需要插頭上接觸點數量的兩倍,從而增加了整體制造成本。設計和製造簡單,但是原來的USB-A和USB-B只需要四個引腳,可反著插將引腳數增加到8個。 這本身並不是什麼大問題,但是當你用百萬數量製造這些東西時,額外的成本變得非常重要。這是一個可能的原因。
另外在那之前的所有介面,就沒有幾個資料介面是支援正反插的防呆設計的,設計師沒想到,很合理。
諮詢過硬體業的前輩之前,有兩個可能的原因,下文詳述:
1)因為USB TYPE-A設計如此,因為他們就是如此設計的(正反插這個需求是後面才產生的,注意到沒,USB之前的專用插口包括序列並行滑鼠鍵盤口都不是可以正反插的)。
2)即使有人想到了(但是不那麼迫切,畢竟早期能用得起電腦的都不是蠢人和普通人),在當時受限於工藝和推廣,成本原因限制了他們設計正反插的插口。
下面我們來講講USB這個介面協議的前因後果前世今生。
1.USB介面家族
通用序列匯流排(Universal Serial Bus - USB)是一種行業標準,為計算機、外圍裝置和其他計算機之間的連線、通訊和供電建立電纜連線協議的規範。USB標準目前由USB Implementers Forum(USB IF)維護,於1996年釋出。目前在使用的USB規格有三代:USB 1.x,USB 2.0和USB 3.x ;USB4等待發布。
USB旨在標準化外圍裝置與個人計算機的連線,以便與電源通訊並提供電力。我認為它的最大意義是——取代了串列埠和並行埠等介面,並且已經在各種裝置上普及。
1.1.USB介面快速識別圖下圖提供了USB介面的快速識別和介紹圖,其實這個圖已經能解答問題了,後文有更詳細的描述。
1.2.USB為什麼能夠風行起來——簡單易用降低成本從普通使用者的角度來看,USB比那些上古介面方便多了(至少不用單獨每個介面裝每個裝置都要專門去折騰驅動程式的問題),USB介面在幾個方面提高了易用性:
USB介面是自配置的,因此使用者無需為了特定的速度設定或者資料格式設定調整裝置和介面上的設定,也無需配置中斷馬設定、I/O地址或直接儲存器訪問通道等等一些上古基礎知識。
USB聯結器在主機上標準化,因此任何外圍裝置都可以使用任何空著的插座。
USB通常沒有使用者可調節的介面設定。
USB介面是“可熱插拔”的,這意味著無需重啟主機即可更換裝置。
小型裝置可以直接從USB介面供電,取代額外的電源線。
由於只有在合規性測試之後才允許使用USB徽標,因此使用者可以確信USB裝置可以按預期工作,而無需額外的尋找購買專用裝置和線路。
USB介面定義了從常見錯誤中恢復的協議,提高了以前介面的可靠性。依靠USB標準安裝裝置只需要最少的操作員操作。
當裝置插入正在執行的個人計算機系統上的埠時,它可以使用現有裝置驅動程式完全自動配置,或者系統提示使用者找到隨後自動安裝和配置的驅動程式。
對於硬體製造商和軟體開發商而言:
USB標準消除了為新外圍裝置開發專有介面的要求。
USB介面提供的各種傳輸速度適用於從鍵盤和滑鼠到流影片介面的各種裝置。
USB介面可以設計為時間關鍵功能提供最佳可用延遲,或者可以設定為進行批次資料的後臺傳輸,而對系統資源的影響很小。
USB介面是通用的,沒有專用於一個裝置的一個功能的訊號線。‘
簡而言之,不需要額外考慮相容性的問題,不需要考慮效能的問題,只要用就行了——誰不喜歡啊。
2.USB歷史——恍如昨日,恍若百年1994年,Compaq康柏(還有人記得這家公司嗎)、DEC、IBM、Intel英特爾、Microsoft微軟、NEC(注意這裡有NEC和DEC兩家哈哈哈哈)和Nortel這7家公司拉了個小團隊開始做一個通用的介面體系——目標是透過更換PC背面的眾多聯結器,解決現有介面的可用性問題,簡化連線裝置的軟體配置,以及允許更大的連線能力。
支援USB的第一個積體電路是由英特爾於1995年製作的。
遠古版本的USB 1.0規範於1996年1月推出,定義了1.5 Mbit/s低速和12 Mbit/s全速資料傳輸速率這兩種早期標準。Microsoft Windows 95已經開始內建支援。
第一個廣泛使用的USB版本是1.1,它於1998年9月釋出.——12 Mbit/s資料速率適用於磁碟驅動器等高速裝置,而低資料速率裝置則適用於較低速率的1.5 Mbit/s速率——比如遊戲操縱桿。Apple Inc.的iMac是第一款採用USB的主流產品,iMac的成功推廣了USB本身。在Apple決定從iMac中刪除所有傳統埠後,許多PC製造商在更廣泛的PC市場使用USB作為標準(蘋果還是你大爺)。
USB 2.0規範於2000年4月釋出,並於2001年底獲得USB-IF的確認。惠普、英特爾、朗訊科技-諾基亞,NEC和飛利浦共同領導該計劃。2.0主要是提高資料傳輸速率,最終規格達到480 Mbit/s,是原始USB 1.1規範的40倍。
USB 3.0規範於2008年11月12日釋出。其主要目標是提高資料傳輸速率(高達5 Gbit/s),降低功耗,增加功率輸出,並向後相容USB 2.0。USB 3.0包括一個名為SuperSpeed的新型高速匯流排,與USB 2.0匯流排並行,因此,新版本也被稱為SuperSpeed。
USB 3.1規範於2013年7月釋出。
2014年12月,USB-IF向IEC提交了USB 3.1,USB Power Delivery 2.0和USB-C規範,以納入國際標準IEC 62680。
USB 3.2規範於2017年9月釋出。
是不是在這裡面沒看到TYPE-A,TYPE-C的描述,這就是關鍵問題了。請看下文。
3.TYPE-A、TYPE-B和TYPE-C其實在2014年的USB-IF提交的USB3.1中,明確描述了TYPE-C這種介面型別,原因很多,包括原有的單面介面標準在供電能力+級聯能力+傳輸能力上已經產生明顯不足,跟不上時代發展。
USB Type-C是USB 3.1標準(SuperSpeed USB 10 Gbps)規劃中的產品,能夠透過單個埠提供資料甚至供電。它在所有先前的聯結器之前的優勢在於它完全不怕插反,因此沒有機會將其“顛倒”插入。
蘋果公司在其iPhone,iPad和iPod產品上採用了專有聯結器,在其最新的MacBook上採用了USB Type-C。新的聯結器取代了除耳機插孔之外的每個I / O埠,有助於實現13.1 mm厚的薄外形。 USB Type-C提供100W的能力甚至導致Apple取消其古老的MagSafe電源聯結器。
另一方面,谷歌採用新的Chromebook Pixel採用不那麼直接的方法,該產品具有兩個USB Type-C埠,但還保留了一對USB Standard-A聯結器和一個SD卡讀卡器,可以連線新舊裝置。
由於USB Type-C是標準配置,配件和介面卡可以在MacBook和Chromebook上使用。只要滿足電源要求,USB Type-C供電裝置甚至可以共享相同的充電器。
然後這個時候才把以前的標準USB方口稱為TYPE-A,小口成為TYPE-B。
USB Type-C規範1.0由USB開發者論壇(USB-IF)釋出,並於2014年8月完成。與USB 3.1規格大致相同。但現實USB-C的裝置不一定支援USB 3.1或Power Delivery(一堆歷史原因。
所以TYPE-A/B/C更多是介面協議,是一套和USB架構一體的介面協議。蘋果和一些好夥伴在這個基礎上折騰出來了Thunderbolt。
Type-A和Type-B
Thunderbolt和USB-C的關係
USB-C能替代原有的一堆介面
USB-C(USB TYPE-C)
好了,針對性分析來了我們看到最早的TYPE-A有4個觸點,兩個資料兩個供電。
製造可反插聯結器需要插頭上接觸點數量的兩倍,從而增加了整體制造成本。設計和製造簡單,但是原來的USB-A和USB-B只需要四個引腳,可反著插將引腳數增加到8個。 這本身並不是什麼大問題,但是當你用百萬數量製造這些東西時,額外的成本變得非常重要。這是一個可能的原因。
另外在那之前的所有介面,就沒有幾個資料介面是支援正反插的防呆設計的,設計師沒想到,很合理。