USB是如何诞生的

时间：2022-10-24 10:15:00

关键字： USB 计算机硬件

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[导读]在USB问世之前，要将相机、打印机或其他附件与计算机连接并非易事。用户时常需要打开计算机，添加硬件，提供所需的通信端口。1996年英特尔发布的USB简化了这一过程。USB端口现已成为个人计算机的标准配置，并内置于智能手机、电子书阅读器、游戏机等诸多电子设备中。

这项技术使设备的即插即用成为可能。

在USB问世之前，要将相机、打印机或其他附件与计算机连接并非易事。用户时常需要打开计算机，添加硬件，提供所需的通信端口。1996年英特尔发布的USB简化了这一过程。USB端口现已成为个人计算机的标准配置，并内置于智能手机、电子书阅读器、游戏机等诸多电子设备中。

无处不在的USB标准已获颁IEEE里程碑奖。

协作是关键

20世纪90年代，消费者将外设连入计算机时会遇到许多问题，这是由于业内众多供应商缺乏标准，IEEE里程碑奖项在工程和技术历史维基百科上的条目中也指出了这一点。另一个问题是大多数个人计算机的输入端口数量有限，难以添加更多端口。共同开发USB的英特尔工程师阿杰伊•巴特（Ajay Bhatt）表示，即使作为一名技术专家，过去他在升级自己的个人计算机时也感到很吃力。“我看着架构，心想，你知道吗？有更好的方法使用计算机，现在的方式太难了。”他在2019年接受Fast Company采访时这样说。20世纪90年代初，巴特向老板讲述了自己开发通用即插即用通信系统的想法，无须用户进行任何调整。然而他的经理不感兴趣。但巴特对自己的想法充满热情，决定加入英特尔的另一个研究团队。在那里，他获得了“绿灯”。1992年，巴特参观了位于俄勒冈州希尔斯伯勒的琼斯农场会议中心。在那里，他见到了来自不同科技公司的工程师，这些工程师也在研究开发即插即用方案。来自康柏、DEC、IBM、英特尔、微软、NEC和加拿大北电网络的工程师在那里结成了联盟。“全行业都认识到这是一个需要解决的大问题。”吉姆•帕帕斯（Jim Pappas）在一篇关于USB接口的英特尔文章中说。他们见面时，帕帕斯是DEC的工程经理，但他最终加入了英特尔，担任USB开发团队的项目经理。

从梦想到现实

开始开发USB前，团队探索了市面上的可用技术，比如以太网的技术、音频接口、苹果的GeoPort和IEEE 1394（亦称为Firewire火线标准）。但没一个满足团队的全部要求，尤其是工程师们希望的价格低廉、用户友好、能够为外设供电并提供大量带宽等要求。为降低制造成本，工程师们设计的USB使用长达5米的细长四芯电缆。电缆一端的A连接器插入计算机；另一端的B连接器插入外设。当时，计算机通常不为外设供电。大多数外设在连接到个人计算机时必须插入电源插座。但USB允许计算机为某些外设提供足够的电源。USB的另一个优点在于，原则上允许一台个人计算机同时连接多达127个外设。一台计算机当然不可能有127个USB端口，但可以通过添加USB集线器来增加可用端口的数量。

1995年，该团队发布了首个设计。帕帕斯向Fast Company称，USB 1.0的速度为每秒12兆比特，“比通常个人计算机背板上的任何连接方式都快”。然而，团队遇到了一个问题：对于计算机鼠标、操纵杆、键盘和其他带有非屏蔽电缆的附件而言，12兆比特/秒的速度太快了。于是工程师让USB 1.0也支持1.5 兆比特/秒的通信，解决了这一问题。此方法允许USB以低速连接使用非屏蔽电缆的低成本外设，以高速连接使用屏蔽电缆的设备，例如打印机和软盘驱动器。USB 1.1于1996年发布，但直至1998年在拉斯维加斯的COMDEX贸易展销会上展出后才流行起来。在当时的新闻发布会上，英特尔团队将127个外设接入一台个人计算机。工程师聘请比尔•奈（Bill Nye）接入最后一台设备。2019年，帕帕斯在Fast Company的采访中表示，当奈接入设备后，团队立刻将文件发送到各个目的地址进行打印。“整个展台上摆满了各种打印机！”帕帕斯说。USB 1.1于1996年发布，隔了两年才流行起来，这之间的延迟是可以理解的，因为1998年6月发布的微软Windows 98是首个支持USB的操作系统。两个月后，苹果发布iMac，这台电脑没有软盘驱动器，但有一对USB端口。尽管苹果并非开展USB项目的公司，但它帮助该技术成为主流。

自那之后，又出现了另外三代USB。最新的USB 4.0于2019年发布。

“谁能想到我们在20世纪90年代初定义的连接器一直用到了今天？”在USB开发团队工作的巴拉•卡丹比（Bala Cadambi）在Fast Company的采访中这样说，“这非常罕见。我们有成本限制，有性能限制。它是为台式机而非智能手机设计的。回想起来，我们达成了目标，经受住了时间的考验，真是太棒了。”IEEE俄勒冈分会为里程碑奖项提名提供了赞助。里程碑项目由IEEE历史中心管理并得到了捐助者的支持，旨在表彰世界各地的杰出技术发展。