計算機概論專題報告

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前言 由於電腦週邊零組件日益繁多，電腦系統實須有強大的連結能力，來傳達需求指令給週邊產品，如鍵盤、滑鼠等。在愈趨複雜，所需資料運算速度也逾趨快速的當今，系統中的傳輸功能就顯得相當重要，USB 系列產品 IEEE 1394 的規格傳輸，則是可滿足電腦系統連結週邊產品的重要技術，對於它們在這裡做了一些些簡單的介紹與比較。

前言

USB 的由來USB 的英文全稱是 Universal Serial Bus直接翻成中文是『通用性串列匯流排』，這是由 7 家包括了 Compaq 、迪吉多、 IBM 、英代爾、微軟、 NEC 以及北方電訊 ( 加拿大 ) 等主要的電腦與電子科技大廠所研發與規劃出來的。

USB 的介紹

設計 USB 的基本目的 其功能簡單的說，就是簡化外部週邊設備與主機之間的連線，利用一條傳輸線上並列串接各類週邊設備，解決現在主機後面一大堆線亂繞的困境。

USB 在使用上，能夠在不用重新開機或安裝的狀態下，隨時安插各式的週邊設備，並且讓使用者很容易使用，讓許多不同的周邊設備都可以使用相同的連接線，簡化各種連接的電纜線。

USB 的特性與優點1. USB 界面統一了各種周邊設備的連接頭，包含通訊界面、印表機界面、顯示器輸出、音效輸出入裝置、儲存設備等，都採用相同的USB 界面規格。 USB 界面就像是「萬用接頭」，只要將插頭插入，一切就可迎刃而解。

USB 的特性與優點2. 即插即用 (Plug-and-Play) ，並能自動偵測與配置系統的資源。再者，無須系統資源的需求。也即是，USB 裝置不需要另外設定 IRQ 中斷、 I/O 位址，以及DMA等的系統資源。

USB 的特性與優點3. 具有「熱插拔」 (Hot Attach &

Detach) 的特性，在作業系統的已開機的執行狀態中，隨時可以插入或拔離 USB 裝置，而不需再另外關閉電源。

USB 的特性與優點4. USB 界面規格 1.1 中的 12Mbps的傳送速度可滿足大部分的使用需求。當然，快速的 2.0 規格，提供更佳的傳輸率。

USB 的特性與優點5. USB 最多可以連接127 個周邊設備。因為 USB 界面使用 7-bit 的定址欄位，所以 2 的 7 次方等於 128 。若扣掉USB主機預設給第一次接上的周邊設備使用，還剩127 個位址可以使用。

USB 的特性與優點6. 匯流排供電 (bus power): 在

USB 上的裝置可選擇自我供電 (self power) 或匯流排供電，因此USB 裝置本身基本上是可以不需額外的電源供應器。

USB 的特性與優點7. 電源管理︰當 USB 裝置沒有使用時，會自動進入到省電的模式。

USB 的特性與優點8. 安裝簡易︰不需拆卸 PC ，使用更為簡易。

USB 的傳輸型態 1. 控制型傳輸 (Control Transfer)2. 中斷型傳輸 (Interrupt Transfer)3. 巨量型傳輸 (Bulk Transfer)4. 等時型傳輸 (Isochronous

Transfer)

USB 的傳輸型態 1. 控制型傳輸 (Control Transfer) 用來提供給介於主機與裝置之間的配置， 命令或狀態的通訊協定之用的。是 USB

傳 輸中最重要的傳輸類型。

USB 的傳輸型態 2. 中斷型傳輸 (Interrupt Transfer) 屬於單向傳輸，並且僅從裝置輸入到 PC 主 機，作 IN 的傳送模式。例如滑鼠或是鍵盤 等裝置。

USB 的傳輸型態 3. 巨量型傳輸 (Bulk Transfer) 屬於單向或雙向的傳輸。顧名思意，這類

型的傳輸是用來傳送大量的資料。例如， 送出一個檔案給印表機列印之用，或是從 掃瞄機掃瞄一張圖片，並傳送至 PC 主機 的應用上。

USB 的傳輸型態 4. 等時型傳輸 (Isochronous

Transfer) 可以是單向或雙向的傳輸。此種傳輸需要 維持一定的傳輸速度，因此相對的就需犧 牲些微錯誤的發生。應用這類型的傳輸裝 置有 USB 麥克風、喇叭或是 CCD 等裝置。

USB OTGUSB 最初的設計，即是以 PC 為發散主軸的連線，USB 週邊裝置相互間並無法互通、互連，一切都必須透過 PC 的轉介，這在過去可行，然今日的隨身裝置愈來愈多，不能直接互連就相當不方便。所以 USB –IF(Implementers Forum) 組織以原有 USB 規格為基礎，衍生制訂了 USB 的對接標準，稱為 USB OTG(On-The-Go) 。

USB OTGUSB OTG 是 USB 2.0 的加強功能，是針對行動裝置如PDA 、數位相機等設計，其介面強調可以達到點對點 (Point to Point) 的連結，其連接技術，使得 USB

之傳輸不再只是一對多的傳輸方式，讓行動裝置備、 USB 週邊設備在不連接電腦系統下，亦可彼此直接連線，透過主機協定 (HNP)整合，直接進行類似主機和外接週邊設備功能的轉換，不需藉助交換纜線 (switch) 進行資料交換 。

WUSB 1.0 規格 在美國加州舉行的第一屆無線

USB(WUSB) 開發商大會上，USB 應用論壇 (USB -IF) 正式發佈了無線USB 1.0 版規格，因而向該技術的標準化邁出了一大步。該規格是在英特爾、Agere 、微軟、NEC 、飛利浦、三星和HP 這七大公司主導下聯合其他100 家公司一起定義的。

WUSB 1.0 規格 無線USB 規格採用了WiMedia 聯盟的

MB-OFDM 超寬頻MAC 和 PHY ，其設計目的是達到與有線高速USB 相當的速度，WUSB 將盡可能採用現有有線USB 技術，包括支援一台主機連接127 台設備的拓樸結構。

WUSB 1.0 規格 藉助WiMedia聯盟開發的融合層軟體，WUSB 底層的UWB 射頻能夠支援1394 、藍芽、網際網路協定 (IP) 或 USB協議的軟體堆疊。此外，WUSB 增加了安全性能，要求所有傳輸均採用AES-128硬體加密。

IEEE 1394 的由來 在 1986年時由蘋果電腦的技術師首先公開提出，原名為火線 (Fireware)高速串列傳輸埠的標準。1995年這項標準得到國際電子工業技術協會 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 的認證，由

IEEE 發佈，稱為 IEEE 1394 ，正式名稱為「 IEEE 1394-1995高效能串列匯流排標準」

IEEE 1394 的介紹

IEEE 1394 規格及特性 IEEE 1394 是繼USB 介面之後，另一項在市場上日趨普及的傳輸介面。與USB 同屬序列式串接介面規格，有著免關電源和免開機殼、隨插即用的特色，但是USB 的傳輸速率為12Mbit/s (1996 年 ) ，而 IEEE 1394 在首次的發表中就展示了100Mbit/s 至 400Mbit/s (1993年 ) 的驚人速度，這個速度已超越了WIDE SCSI 的 20Mbyte/s 。

IEEE 1394 規格及特性 另外 IEEE 1394 的連接架構與USB 不同，它是一種對等式 (Peer-to-Peer) 的連接型態，也就是每一個裝置不一定需要透過電腦才能連接，只要合乎 IEEE 1394 規定就可以互相傳遞訊息。此外，可連接的節點數為 63 個，節點間之距離為4.5 公尺，編碼方式為DS Link 。

IEEE 1394 規格及特性 IEEE 1394 不僅是電腦與電腦週邊的連接規格，由於數位式高速傳輸的特性，對於VCD 、DVD 等影像信號的傳送也可勝任，也就是說IEEE 1394 不但可以將電腦和電腦週邊產品連接，也將電腦和電腦家電產品連接，或者獨立成為家電與家電產品的連接網路。

IEEE 1394 特色與優點 1. 傳輸速率︰ 100MB/s 、 200MB/s 、400MB/s 。其 IEEE 1394b 可將傳輸頻寬延伸至800Mb/s 及 1.6GB/s或 3.2GB/s 。其可同時連接消費性電子及電腦週邊，最多支援63 個節點的串連。

IEEE 1394 特色與優點 2. 支援熱插拔 (Hot-Plug) 支援隨插即

用 (Plug-and-Play) ，在作業系統的已開機的執行狀態中，隨時可以插入或拔離 而不需再另外關閉電源。可直接加入新的裝置並自動偵測安裝完成。

IEEE 1394 特色與優點3. 點對點 (Peer-to-Peer) 的傳輸模式不需透過電腦，即可串接及傳輸，由於IEEE 1394 具備 Peer-to-Peer 的傳輸模式，因此只要具有 IEEE 1394 的介面設備，即可以不透過電腦，進行相互串接及傳輸資料。

IEEE 1394 特色與優點4. 高速資料傳輸速率每秒可達 400MB ，

比 SCSI 要高出 20 到 40 倍 , 面對未來的影音時代，影音資料傳輸量的需求， IEEE 1394 的高速傳輸速度將是未來市場極具優勢的選擇。

IEEE 1394 特色與優點5. 支援隨插即用 (Plug-and-Play) ，

IEEE 1394 具有 Device Bay 的規格，安裝電腦週邊機器時，不需關掉電源，也可以安裝週邊產品，安裝後不需重新開機 , 即可開始使用新週邊產品。

IEEE 1394 特色與優點6. 介面具備高速與即時等待性，支援等時與非同步傳輸模式，可以確保連接時的頻寬以及即時之影像傳輸，較不易有延遲的情況產生，因此 IEEE 1394 不僅在適用於一般電腦上，在特定需要高速及即時傳輸環境上，更可將 IEEE 1394 的特性發揮淋漓盡致。其頻寬足以支援多種標準和高畫質視訊位元流。

IEEE 1394 特色與優點7. 具有跨PC 平台與非PC 平台的優點，在每一個 IEEE 1394 次網路可連結 63個設備，而在整個 IEEE 1394 網上可以連結 1024 個次網路。

IEEE 1394 特色與優點8. 支援 IP 資料傳輸。透過加密功能保護傳輸內容的安全。也為音訊和視訊傳輸提供網路連線品質 (QoS) 服務。還支援更高品質的音訊標準，例如 DVD-A 和 SACD 。

IEEE 1394 特色與優點9. 開放式的 IEEE 標準：採用 IEEE 增強了這個標準的産業接受性。

IEEE 1394b IEEE 1394b 為 IEEE 1394 的擴展規格。物理層使用光纖，通信速度具有最高3.2Gbit/s （ S3200 規格）的“高速傳輸”和最大 100m 的“長距離傳輸”性能。

IEEE 1394b 可支援的通信速度包括：

800Mbps(S800) 、 1.6Gbps(S1600) 及 3.2Gbps(S3200) 。使用Bilingual 埠便於連接行銷通路中大量IEEE 1394a 的産品，向下相容 IEEE 1394a 。此外 IEEE 1394b 裝置也能自動降低傳輸速率，以便與 IEEE 1394a 裝置連線。與傳輸距離最大為4.5m 、傳輸速度為400Mbit/s 的 IEEE 1394a 相比，性能大幅提高。

USB vs IEEE 1394 IEEE 1394 與 USB 一直是一種競爭的關係，不過因為傳輸速度相差很多，市場定位也一直不同，直到Pentium®4 時代開始，局面已經完全不同；因為從Pentium®4 開始，多數晶片組廠商已經將 USB 2.0 規格納入，例如 Intel在 Pentium® 4 所使用的南橋晶片 ICH4上內建了USB 2.0 的規格，USB 2.0 的傳輸速度是每480MB ，已經超過 IEEE 1394每秒400MB 的傳輸速度。

USB vs IEEE 1394

USB vs IEEE 1394 雖然現在已經有新的 IEEE 1394b 規格，通信速度具有最高3.2Gbit/s ，但是 IEEE 1394b 的晶片成本較高，一般只限於高階產品才會搭配，目前只有一家在做（ TI，德州儀器），加上各大資訊廠商對 IEEE 1394 的行銷方式並不相同，例如在Mac 上它叫 Firewire，在SONY 的產品上叫 I-Link，加上現在的USB 2.0 速度也隨之變快，成本又較便宜，造成 IEEE 1394 無法獲得晶片組廠商青睞，將逐漸被USB 2.0取代。

USB vs IEEE 1394 而隨著USB 2.0 產品的推出，是否意味著目前的 IEEE 1394 會被淘汰掉呢？基本上，USB 與 IEEE 1394 是使用在不同的應用領域。因此， IEEE 1394 將適用數位影像編輯等需要高速傳輸界面的消費性電子產品上，如數位錄放影機。而USB 2.0 的界面則可望成為未來電腦周邊產品的主要傳輸界面。當然，USB 的產品大部份還是以滑鼠、鍵盤以及搖桿等慢速的人工界面裝置為主。

USB vs IEEE 1394 至於呼喊已久的 IEEE 1394 b ，在資訊市場中大概只剩原創Apple還在用，或許還逼迫了iPod 前幾代的消費者必須為PC增買 IEEE 1394卡或Mac 電腦。另外期望帶來更高速率的塑膠光纖也幾乎未見普及，更後續的 IEEE 1394c預計使用Cat5 的乙太網路線來傳遞IEEE 1394b才具備的800Mbps 速率，此稱為「 S800-over-Cat5」，也是未有進一步消息。

USB vs IEEE 1394 不僅如此，就連無線化的研擬進程也比 USB遲緩，雖然 USB 、 IEEE 1394 都有共識，使用 WiMEDIA （ IEEE 802.15.3 ）的聚合標準來達到異質互通，但 Wireless USB已發展至一定的成熟階段，然 Wireless 1394 卻連技術展示都尚未有影子。

USB vs IEEE 1394 更進一步的在消費性市場上，過去

Xbox 、 PlayStation2 、 GameCube 等上一代的遊樂器戰爭時，至少還有PlayStation 具備 IEEE 1394埠，到了這一個新世代，就連PlayStation3 也都不再重視 IEEE 1394 ，如此使 IEEE 1394愈來愈像是個攝影錄像、視訊應用、專業剪輯領域的專用介面，逐漸從泛用走向專用，從主流走向利基。

報告結束END