IEEE1394与USB技术

墨裔

在数据交换量越大的今天，传统的外设接口EPP、ECP逐渐感到力不从心，难以撑持，为了缓解此种矛盾，各厂家纷纷推出了各自的解决方案。其中以VIA威盛电子倡导的 IEEE1394与INTEL公司推崇的USB最有竞争实力；在目前看来似乎USB略占上风。因此我们的视线自然也就瞄准了它们，今天就由笔者带领大家去领略一下它们的风采吧！

1 、技术基本资料与发展历史

USB ，是 Universal Serial Bus 的缩写，如果按中文直接翻译就是“通用串行总线”接口，它是一种串行总线系统，带有5V电压，支持即插即用功能，支持热拔插功能，最多能同时连入127个USB设备，由各个设备均分带宽。它诞生于1994年，当时是由 PC 界的几位“巨人”——康柏、IBM、Intel和Microsoft共同推出的，旨在统一外设如打印机、外置Modem、扫描仪、鼠标等的接口，以便于安装使用，取代以往的串口、并口和PS/2接口，可是 USB 标准真正颁已经是 1996年了，当时的标准是 USB1.0，不过我们清楚一种接口的普及必须三个条件：统一的标准、流行操作平台的良好支持以及支持该标准的大量产品，要知道Win95是不支持USB的。因此，96年颁布的USB标准也就成了一张废纸。因此，虽然98年以前的不少主板芯片组也能对USB提供支持，但是主板厂家无一例外都没有提供USB接口，连主板上都没有USB口，那么USB产品就更是找不到了。直到1998年，USB才迎来了真正的春天——首先是业界巨头们坐下来制定了USB1.1标准，使USB技术更加成熟可靠；接着Win98发布，宣布正式对USB接口提供支持，USB才真正发展起来（注：在Win98之前，Win97（Win95 OS/2 ）也能支持USB，不过没有广泛使用。）

IEEE1394，又称作“ Firewire ”即“火线”。早在1985年，苹果公司就已经开始着手研究“火线”技术，并取得了很大成效；但是这个标准正式确立，却是10年之后了。它是IEEE（电气与电子工程师协会）于1995年正式制定的总线标准。IEEE组织曾经成功的制定了业界的许多重要的标准，IEEE1394也是其中之一。由于IEEE1394的数据传输速率相当快，因此有时又叫它“高速串行总线”。比之USB总线，IEEE1394的速度显然要高出一大截，可是目前在PC方面尚未形成气候；在操作系统方面，Win98已经提供了对它的支持，效果不错；但是IEEE1394推广的最大障碍在于产品，因为主板芯片组直接对IEEE1394提供支持的几乎没有，要实现它必须靠外接控制芯片，这样无疑大大提高了产品成本，这是厂家与顾客都不希望看到的；如此一来，市场上支持IEEE1394接口的主板便是十分稀少了。主板不支持，IEEE1394接口的产品即使买回来也是当摆设，自然是无人问津；当然也就没几个厂家肯动它了。所以目前看来，IEEE1394似乎情况并不容乐观。但是IEEE1394在其它方面却比USB更受青睐，例如信息家电和高端服务器等领域，IEEE1394就以其超快的速度成为该领域的唯一选择。

2 、详细技术资料

USB ： USB发展到今天，总共有三种标准：1996年发布的USB1.0，1998年发布的USB1.1以及刚刚发布的最新标准USB2.0，此三种标准最大的差别就在于数据传输率方面，在其它方面也有不同程度的改进，总体来说，就目前的USB2.0而言，已经十分完善了，速度也上了一个新台阶，下表为大家列出了USB各种标准的技术参数以及与IEEE1394的对比，希望能对您有所帮助。

　　　　　USB1.1　　　　　USB2.0　　　　　IEEE1394（1995版）

传输速度　1.5Mbps　　　　 480Mbps　　　　 400Mbps

支持长度　5米　　　　　　 5米（Hub30米）　4.5米

支持系统　Win95OS/2及Win98 Win98　　　　　Win98

支持特性　PnP、热拔插 PnP、热拔插　　　　 PnP、热拔插

支持设备　127个　　　　　　127个　　　　　63个

以上仅是一些枯燥的数字、指标，似乎有点没趣味，实际上USB接口远不止这么简单，不可能仅仅用几个数字、几张图表就可以说明的， USB还是一个可级连的系统，我们可以通过USB hub的方式使USB接口“一变二”、“一变多”达到使机器能联入更多的USB设备，但是在实际使用中， USB1.1系统一旦联入3个以上设备并且同时使用，速度就已经很让人难以接受了，所以所谓“127个”设备支持就更谈不上了，但是USB2.0的480Mbps（60MB/S）速率就会大大缓解这个问题。 USB数据线由两对线组成，一对数据线，一对电力线，通过电力线可以为USB设备提供 5V 电压，允许通过最大电流为500mA ，这个数字不算很大，但好在聊胜于无，可以满足一些耗电量较少的设备的需求，通过特殊的USB互联设备，我们还可以用USB口实现双机联网，速度是USB1.1的标准达12Mbps（1.5MB/S），可惜仅能进行简单的数据交换，不能称做真正的网络。

IEEE1394 ：USB逐步提高速率不同，IEEE1394刚推出就有很高的起点，其速率高达100Mbps、200Mbps和400Mbps，高出目前的USB标准数十倍；而今后即将推出的P1394b标准，更将速度提升到800Mbps甚至1.6Gbps以上，是这一领域无可争议的“速度之王”，把INTEL引以为豪的USB2.0也远远地甩在了后面。这得益于IEEE独树一帜的编码方式—— Dslink，通过它便可以使IEEE1394仅用两对双绞线便达到了极高的传输速率（200Mbps以上）；同USB一样，它同样自带供电线路，且能提供8—40V可变电压，允许通过最大电流也达到1.5A左右，因此它能为耗电量小于 60W的设备进行供电，这远比USB的2.5W高多了；不过IEEE1394最大只能联入63个设备，仅为USB的一半，不过由于IEEE1394的惊人速率，以及日常应用的需求情况，似乎IEEE1394的63个设备比 USB的127个更实在，更顶用。它与USB不同之处还在于，目前（其实是从几年前就开始了）的大部分南桥芯片都整合了USB控制器，因此其成本较低，但对系统性能有一定的影响；而IEEE1394 则不同于它，因为至今为止还没有任何一款主板芯片组能直接对IEEE1394提供支持，要实现对其支持，则必须外接控制芯片或控制板卡，这样便提高了成本，不过笔者以为“便宜没好货”，其实 USB与IEEE1394倒很像硬盘的两种接口——IDE与SCSI，两者更有所长，虽然前者性能稍弱，但价格便宜，酷似USB——似乎跑题了，话说回IEEE1394吧，IEEE1394传输线中有三对线，其中两对为双绞线，用于数据传输；还有一对为供电线，用于向设置提供8—40V电压，如图所示，中间是绝缘层。

3 、应用状况与前景展望

USB：目前，USB接口可谓春风得意，笑傲江湖，君不见市场上每一款主板都带有不少于2个USB接口；吞并了并口，因为USB打印机层出不穷；吞并了串口，因为USB调制解调器也是新品辈出；吞并了PS/2接口，因为USB鼠标大行其道。此外，USB音箱作为一种崭新的技术，也逐渐进入了人们的视野，而新兴的PC外设如数码相机、摄像头、扫描仪、MP3播放机、外置式大容量存储器也无一例外都使用了USB接口，这些都表明了目前USB技术在该领域所处的统治地位，但是，今后在某些方面，USB接口的地位将逐步为IEEE1394所取代，分析其原因，不外乎有以下几点：

1 、传输速度慢

尽管与传统的串口、并口相比，USB的确达到了一个很高的水平，不过一旦与IEEE1394那数以“G”计的速率相比，USB立刻相形见秽，这便是USB想要一统PC外设接口的最大障碍，也是它是致命伤。尽管目前USB2.0标准使它的速度达到了IEEE1394现在的水平，便是即将推出的 IEEE1394新标准将立刻打破USB在速度上战胜IEEE1394的梦想，说到这里，或许有朋友不禁会问到这样一上问题——我们需要这么高的速率吗？从长远来看，答案肯定是—Yes！因为日后由于技术的提高，势必需要极高的传输速率，一个简单的例子如调制解调器，因为现在技术原因，连入网络的带宽仅为56Kbps，这样一来即使使用并口、串口连接也能胜任，更不用说USB了；不过以后ADSL和Cable Modem来了，其速度可达1——10Mbps，那么您还认为并口、串口足够吗？就连USB接口也会感到力不从心，再远一点，假如某日光纤骨干网入户，其速度之快就……因此，我们必须指出，极高的传输速率当然不只是一件摆设！在这一点上，USB毫无疑问落后了。

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2 、以PC为中心的联接系统

这也是缺点？当然是！所谓以PC为中心，就是说USB不能像IEEE1394一样脱离了PC机而独立存在，而只能存在于PC系统中，这表明了USB技术的局限性，事实上今后随着技术的发展，会有越来越多的外设进入我们生活，为了减轻主机系统负担，我们不得不将一些数据交给外设处理；这时，就必须有一种总线能在两台外设间进行连接，这时USB就无计可施了，譬如扫描并打印一张照片，今天我们必须以PC为中心进行控制；这实在是不方便，而今后我们只需打开扫描仪与打印机就能实现，大大简化了工作。要实现这一点，我们就必须要有一种高速总用于两者之间的互联；显而易见，必须以PC为中心的USB是无法担此重任的；而支持“点对点”协议的IEEE1394便能轻松胜任这个角色。

3 、非同步的传输方式

由于 USB 总线传输数据必须通过主机CPU来处理，因此它便不是一种同步传输总线——非同步传输总线是我法实现实时视频流传播的，会产生严重的延迟现象。这样，以后的实时数码摄像机等新型技术注定不会垂青于USB总线了。而其对手IEEE1394，则能得心应手地完成它。

通过以上几点，我们可以清楚预见USB的未来，根据笔者分析，在中高端方面，对数据流量要求较高的设备将不再屈就于低速的USB接口，这些产品便是数码相机，外置硬盘之类；中间这一档，USB和IEEE1394势必展开激烈争夺，这些产品便是MP3随身听、扫描仪等；而低速率的设备将USB全面垄断，如PS/2鼠标、键盘等，而在其它方面，USB将会完全败给IEEE1394。

IEEE1394 ：与当前USB大红大紫的状况形成鲜明对比的是，IEEE1394在PC这方面则要逊色不少，目前仅有不少价格高昂的寥寥几款，主板能直接对其提供支持，而IEEE1394卡也是屈指可数，采用IEEE1394的外设就更是难觅芳踪，仅有一些外置硬盘和数码相机，的确让人见了寒酸，虽然单从技术上讲， USB 绝非IEEE1394之对手，然而一款成功的标准在业界的确立，除了技术还要受到其它诸多方面因素的影响，USB显然是在这些方面占了上风；但是技术的优劣毕竟还是最重要的，因此，据笔者分析，今后IEEE1394会在某些领域逐渐取代今天的USB，而在某些新兴应用场合，如外设之间的级联，IEEE1394便是我们唯一的选择，由于未来的P1394b能达到极高的速度，又因为IEEE1394可以实时无延迟的传播，那么我们可以利用它轻松实现今天连想都不不敢想的事：实时DVD传输，由数码摄像机拍摄后实时压制MPEG-2、实时三维影音传播……真的很爽！未来IEEE1394的传输距离也将达到USB的20倍，即100米；并且仍然可级连；这些都是USB望尘莫及的，所以在这些场合，IEEE1394是绝对的王者，而在中端应用方面，则很可能与USB进行一场旷日持久的争霸战，胜负尚难以预料。

其实到这里我们不难看出，虽然，USB和IEEE1394是两种类似的新技术，它们的很多特性都极为相似，但是笔者认为它们并不像现在的DDR与RAMBUS，SOCKET 370与SOCKET A，非要争个你死我活才行。在笔者看来，二者更类似硬盘中的IDE与SCSI，有着各自不同的定位，所以USB和IEEE1394并存的可能性很大，在这里我大胆提出预测：不久的将来，很可能我们的PC机后面只有两种接口—USB与IEEE1394，今天的PS/2鼠标、键盘接口会为USB所取代，很可能打印机也如此；而今天的数码相机、设想头、外置式硬盘、扫描仪、MP3机等等高级外设将无一例外地向IEEE1394看齐，而音频接口也会为IEEE1394所吞并；至于是否如笔者之所料，各位看官不妨拭目以待。