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這些年,我們用的連接接口——圖說Thunderbolt和USB 3.0

發(fā)布時間:2012-12-13 責(zé)任編輯:abbywang

【導(dǎo)讀】顯示器接口近年來迅速實(shí)現(xiàn)了多樣化。2000年代隨著液晶顯示器的發(fā)展,“DVI”接口得到了普及;2000年代后期,能用一根線纜同時傳輸影像和音頻的小型扁平接口“HDMI”開始盛行;接著有出現(xiàn)了比HDMI傳輸能力進(jìn)一步提高的“DisplayPort”;隨著近來智能手機(jī)的普及,“MHL”和“MyDP”又順勢而生;而如今USB儼然成為個人電腦用戶最為熟悉的接口,而發(fā)展并未停止,隨著Thunderbolt的出現(xiàn),顯示器等外設(shè)也將進(jìn)一步整合。


Thunderbolt

用途:連接通用設(shè)備

趨勢:匯集顯示器、外設(shè)的輸入輸出信號

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圖1:Thunderbolt接口

連接外設(shè)的接口隨著USB的出現(xiàn)已經(jīng)基本統(tǒng)一。今后,隨著“Thunderbolt”的出現(xiàn),還將進(jìn)一步將顯示器等外設(shè)也整合到一起。

Thunderbolt是英特爾公司開發(fā)的接口,端子形狀與小型的“Mini DisplayPort”相同。采用兩路銅線電纜傳輸,每路都為10Gbps雙向傳輸。采用光纜傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)也正在準(zhǔn)備中(表1)。利用Thunderbolt接口的高速傳輸通道,可以統(tǒng)一發(fā)送符合DisplayPort標(biāo)準(zhǔn)的影像信號,以及與“PCI Express”標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)之間的信號。

連接顯示器和外設(shè)

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圖2:Thunderbolt的主要性能參數(shù)

連接顯示器時,Thunderbolt可以作為處理DisplayPort 1.1a標(biāo)準(zhǔn)信號的端子工作。個人電腦可以通過由Thunderbolt連接的顯示器與HDD硬盤等外設(shè)連接,最多可以串聯(lián)6臺外設(shè)。支持Thunderbolt的產(chǎn)品方面,蘋果于2011年推出了個人電腦和顯示器。2012年7月,宏碁推出了支持Thunderbolt接口的Windows筆記本“Aspire S5”,巴法絡(luò)推出了外置硬盤“HD-PATU3”。

巴法絡(luò)的硬盤也配備USB 3.0端子。通過對該硬盤分別經(jīng)Thunderbolt和USB 3.0與個人電腦連接時的文件傳輸時間進(jìn)行測量,Thunderbolt稍快一些(圖2)。與使用USB 2.0連接相比,傳輸時間縮短至約三分之一。

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圖3:經(jīng)由Thunderbolt的個人電腦與外設(shè)的連接方法

Thunderbolt可以統(tǒng)一發(fā)送傳輸影像數(shù)據(jù)的“DisplayPort”信號,以及用于與外設(shè)交換數(shù)據(jù)的“PCI Express”信號。因此,能同時連接顯示器和外設(shè)。蘋果公司推出的顯示器配備USB接口和以太網(wǎng)接口。

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圖4:縮短文件復(fù)制時間

與利用USB 2.0設(shè)備傳輸文件相比,利用Thunderbolt設(shè)備傳輸文件所花的時間可縮短至大約三分之一。USB 3.0設(shè)備也能縮短到相同程度,但使用Thunderbolt時能更快一點(diǎn)。
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DVI、HDMI、DisplayPort

Digital Visual Interface、High-Definition Multimedia Interface

用途:傳輸影像和音頻

趨勢:推進(jìn)對高精細(xì)化和智能手機(jī)的支持

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圖5:DVI、HDMI、DisplayPort接口

顯示器接口近年來迅速實(shí)現(xiàn)了多樣化。CRT顯示器時代利用“模擬RGB”接口,而2000年代隨著液晶顯示器的普及,“DVI”接口得到了普及。DVI分為數(shù)字傳輸專用的“DVI-D”以及還支持模擬傳輸?shù)?ldquo;DVI-I”兩種標(biāo)準(zhǔn)(表1)。通過增加端子的引腳數(shù)提高了數(shù)據(jù)傳輸速度的“雙鏈路”方式在規(guī)格上還可以顯示4K×2K(約4000×2000像素)的高精細(xì)影像。

2000年代后期,能用一根線纜同時傳輸影像和音頻的小型扁平接口“HDMI”開始普及。HDMI還可用于數(shù)碼相機(jī)、智能手機(jī)以及多種錄像機(jī)與電視之間的連接。

“DisplayPort”的傳輸能力比HDMI進(jìn)一步提高,能在高分辨率畫面上顯示幀率較高的流暢影像。雖然配備DisplayPort接口的個人電腦還比較少,不過已被商用顯示器采用。另外,由于Thunderbolt接口采用了小型化的DisplayPort接口“Mini Display Port”,因此最近,為實(shí)現(xiàn)與Thunderbolt接口的共用而采用Mini DisplayPort接口的筆記本電腦不斷增加。

隨著近來智能手機(jī)的普及,出現(xiàn)了“MHL”和“MyDP”這些連接智能手機(jī)和液晶電視等的標(biāo)準(zhǔn)。這兩種標(biāo)準(zhǔn)能在向電視等輸出1080p影像的同時,為智能手機(jī)充電。其中MHL率先得到普及,市場上已經(jīng)出現(xiàn)支持MHL標(biāo)準(zhǔn)的電視。

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圖6:主要的顯示器接口標(biāo)準(zhǔn)

DVI和DisplayPort主要是以個人電腦和顯示器的連接為對象。MHL和MyDP主要以智能手機(jī)和電視的連接為對象。HDMI既能用于個人電腦又能用于智能手機(jī)。
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USB

Universal Serial Bus

用途:連接通用設(shè)備

趨勢:支持3.0標(biāo)準(zhǔn),強(qiáng)化傳輸速度和供電能力

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圖7:USB接口

支持產(chǎn)品較多的“USB”是個人電腦用戶最為熟悉的接口。在以前的個人電腦中,打印機(jī)、外置硬盤、鼠標(biāo)和鍵盤分別使用不同的接口,而現(xiàn)在都統(tǒng)一成了USB。另外,只用線纜連接外設(shè)即可使用的即插即用,以及無需關(guān)掉個人電腦和外設(shè)的電源即可插拔的熱插拔等出色的易用性也推動了普及。

目前,支持“USB 2.0”的產(chǎn)品廣泛普及,個人電腦上主要使用A型接口,外設(shè)上主要使用B型接口。智能手機(jī)等設(shè)備上使用的Micro-B型以及數(shù)碼相機(jī)等小型產(chǎn)品使用的Mini-B型等小型接口的應(yīng)用也越來越多廣泛。

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圖8:根據(jù)設(shè)備的不同,有多種接口

一般情況下,個人電腦配備A型接口,打印機(jī)等大型外設(shè)配備B型接口,數(shù)碼相機(jī)等小型外設(shè)配備Mini型接口,智能手機(jī)等配備Micro型接口。

今后,“USB 3.0”將成為主流。USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)于2008年制定,到2012年,很多新款個人電腦都配備了USB 3.0和2.0兩種接口。2.0和3.0的接口看上去只有A型接口的插座顏色不同,其實(shí)內(nèi)部的信號線也增加了。外設(shè)上,2.0和3.0的B型和Micro-B型的接口形狀也不一樣。

USB 3.0的最大特點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速度高達(dá)5Gbps,是USB 2.0的10倍以上。最大傳輸速度為480Mbps的USB 2.0雖然具備能以實(shí)用速度使用外置硬盤的優(yōu)點(diǎn),但數(shù)據(jù)傳輸速度要比硬盤慢。而通過USB 3.0使用外置硬盤的話,“能充分發(fā)揮硬盤的性能”。

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圖9:USB 3.0的傳輸速度達(dá)到10倍以上

USB 3.0的最大數(shù)據(jù)傳輸速度提高至5Gbps。還可進(jìn)行原標(biāo)準(zhǔn)支持的低速連接。最大線纜長度方面,USB 2.0以前一直是5m,而3.0縮短至3m。經(jīng)由集線器最多可將127臺終端連接到1個接口上。

另外,USB 3.0將從個人電腦向連接終端供電的能力提高到USB 2.0的約2倍。支持USB的外設(shè)中,有“總線電源驅(qū)動”型產(chǎn)品,也就是只利用個人電腦經(jīng)由USB連接線發(fā)送來的電力即可運(yùn)行。雖然市場上也有可用總線電源驅(qū)動的USB 2.0外置硬盤,而采用USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)的話,藍(lán)光光盤驅(qū)動器等耗電量較大的產(chǎn)品也能利用總線電源驅(qū)動。

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圖10:USB 3.0的供電能力提高

藍(lán)光光驅(qū)等以往需要另外連接到家用電源的設(shè)備也能通過USB 3.0接口,只利用總線電源使用。另外,還有配備可為智能手機(jī)快速充電的USB 3.0接口的筆記本電腦。

如上所述,USB 3.0改善了易用性,不過要想充分發(fā)揮其性能,個人電腦、外設(shè)及線纜全都需要支持3.0。USB 3.0的B型接口的形狀要比2.0大,因此使用3.0線纜的話無法連接2.0外設(shè)。雖然可以利用USB 2.0的線纜將這些設(shè)備與個人電腦的USB 3.0接口連接,但數(shù)據(jù)傳輸速度只能達(dá)到USB 2.0的最大速度480Mbps。

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圖11:需要個人電腦、外設(shè)、線纜的支持

利用USB 3.0連接需要個人電腦、外設(shè)和線纜全部支持USB 3.0。如果有任意一個支持2.0,數(shù)據(jù)傳輸速度就會下降。另外,支持3.0的線纜不能與支持2.0的外設(shè)連接。

進(jìn)行USB連接的外設(shè)和線纜也在不斷進(jìn)步。例如,可使以往通過DVI等接口連接的顯示器實(shí)現(xiàn)USB連接的適配器已經(jīng)普及。該適配器在轉(zhuǎn)換部分嵌入了圖形芯片,作為外置顯卡發(fā)揮作用。此外,解決了USB的缺點(diǎn)——“難以區(qū)分端子正反面”的問題、無論朝上還是朝下均能插入USB插座的線纜也已經(jīng)亮相。

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圖12:USB接口也支持顯示器輸出

I-O DATA DEVICE的“USB Graphic(USB-RGB/D2)”是可連接到個人電腦的USB接口上實(shí)現(xiàn)多顯示器環(huán)境的適配器。輸出支持DVI-I接口和模擬RGB接口。

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圖13:無論正反均可插入的產(chǎn)品亮相

通常,A型USB接口的上下朝向是固定的。巴法絡(luò)的“哪邊都可用USB連接線”無論朝上還是朝下都能插入。該線纜一端是A型接口,另一端是Micro-B型接口,方便智能手機(jī)與個人電腦的連接。
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越來越少見的IEEE 1394

數(shù)據(jù)傳輸速度最大為400Mbps的“IEEE 1394”接口在2000年代被廣泛使用(圖A),其開發(fā)商蘋果公司稱之為“FireWire”、索尼稱之為“i.LINK”。IEEE 1394被視頻錄像機(jī)和攝像機(jī)等產(chǎn)品采用,用于直接交換影像數(shù)據(jù)。

個人電腦中還將其用于外置硬盤等的連接,不過使用機(jī)會逐漸被支持設(shè)備較多的USB奪走,最近支持IEEE 1394的產(chǎn)品越來越少。傳輸速度提高至最大800Mbps的IEEE 1394b標(biāo)準(zhǔn)也已出臺,不過只得到了蘋果個人電腦等的采用。

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圖14:最大能以400Mbps傳輸數(shù)據(jù)的IEEE 1394標(biāo)準(zhǔn)的線纜上的插頭。

左側(cè)是用來插入個人電腦上常用的標(biāo)準(zhǔn)接口的6引腳線纜插頭。右側(cè)是用來插入AV設(shè)備使用的迷你接口的4引腳線纜插頭。

藍(lán)牙

用途:連接通用設(shè)備

趨勢:節(jié)點(diǎn)化,支持的設(shè)備不斷增多

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圖15:藍(lán)牙

“藍(lán)牙”是為了使手機(jī)與耳麥等外設(shè)無線連接而開發(fā)的接口。與紅外線通信相比,終端間的通信不容易中斷。也用于個人電腦與鼠標(biāo)和鍵盤的無線連接。

最初的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的通信速度為1Mbps。之后,除了Bluetooth 3.0最大為24Mbps的模式外,最新版的Bluetooth 4.0標(biāo)準(zhǔn)還追加了利用節(jié)電技術(shù)的“LE(低耗電)模式”。藍(lán)牙手表等可利用電池長時間驅(qū)動。電磁波輸出和通信距離分3級,以“Class”進(jìn)行規(guī)定。

使用藍(lán)牙終端時,連接雙方的終端都必須支持按用途劃分的被稱為“協(xié)議”的通信標(biāo)準(zhǔn)。購買前最好先確認(rèn)一下。

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圖16:高速化和節(jié)電化取得進(jìn)展

藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)包括規(guī)定了通信速度和耗電量等的“版本”、表示選配功能的“模式”以及規(guī)定了通信距離的“Class”。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中列舉了這些參數(shù)。

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圖17:不同終端采用的主要協(xié)議

協(xié)議中規(guī)定了藍(lán)牙設(shè)備中應(yīng)用的通信順序等。支持藍(lán)牙的個人電腦和智能手機(jī)支持A2DP及HFP等多種協(xié)議。需要注意的是,手表等LE模式專用設(shè)備無法與支持Bluetooth 3.0以前標(biāo)準(zhǔn)的終端通信。只能與支持Bluetooth 4.0的終端連接。

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圖18:通過Bluetooth 4.0連接時需要注意

只支持Bluetooth 4.0中增加的節(jié)電功能(LE模式)的終端,與支持Bluetooth 3.0及以前標(biāo)準(zhǔn)的終端無法連接。從產(chǎn)品附帶的標(biāo)記來看,要想使用帶“Bluetooth SMART”標(biāo)記的產(chǎn)品,需要與帶“Bluetooth SMART READY”的產(chǎn)品配套。

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