USB 2.0下大提速-让大于30MB/s

USB传输规范发展历史



    很快由于传输速率的限制，2000年4月USB-IF（USB Implementers Forum）组织很快制定出了新的USB 2.0传输规范，数据传输速率提升至480Mbps，由于方便的热插拔和快速的数据交换速度，使得这一标准被PC广泛采用。

    时值今日USB 3.0已经得到大面积的推广，这个建立在2008年的规范在经历了长达四年的风雨后，已经展现出强大的竞争力，Intel和AMD基于原生USB 3.0的芯片组控制器已经成为主流用户的标配，留给第三方芯片厂商机会已经不多。

    而 在USB 2.0到USB 3.0过渡的过程中，很多人由于种种原因坚守在USB 2.0阵线上，理论上高达60MB/s的传输速度本可以满足绝大部分数据传输需求，不过糟糕的协议和编码方式使得长期以来USB 2.0最高实际传输速度被限制在30MB/s左右，本文将从数据传输底层分析USB 2.0传输原理和编码方式，找出一条提升USB 2.0传输速度的途径，最大限度缩短传输时间。

USB 2.0传输协议介绍：不能并行的BOT

    虽然USB 3.0普及之路有了很大的起色，不过目前在用的USB主控和终端设备大部分依然基于USB 2.0规范，这也直接导致很多高速设备无法享受到5Gbps的高速带宽。



    我们知道USB 2.0的理论传输速率为480Mbps，也就是60MB/s的数据传输带宽，而在实际应用中这一速率受到传输协议（Bulk-Only Transport(BOT)协议）、编码方式的影响被限制在35MB/s以下，理论带宽利用率只有一半左右。



    正 是基于此，USB 3.0的设计完全抛弃了USB 2.0的总线，新增两组数据总线，而为了保证向下兼容，USB 3.0保留了USB 2.0的一组数据总线。而在传输协议方面，USB 3.0除了支持传统的BOT协议，还新增了USB Attached SCSI Protocol（USAP）协议，可以完全发挥出5Gbps的高速带宽优势，虽然目前只有很少的设备能达到这一传输速率。



    传 统BOT协议早在1999年USB 1.1发布不久后就诞生，它规定USB设备在同一时间只能接收或处理一条命令，而到USB 2.0时代，虽然设备传输速率得到了极大的提升，但BOT协议并没有改善，随着存储设备传输速率的提升，BOT协议阻碍USB传输速率的问题已经显现出 来。于是大容量数据交换就迫切需要新的传输协议，因此USB-IF组织就将SCSI和USB相结合推出了新的USAP协议，支持多命令并发执行和NCQ队 列功能，极大的提高了数据传输效率，另外由于支持USAP的主控设备都具备独立的计算内存模块，使得USB数据传输对CPU的依赖大幅降低。



    按照USB-IF组织的计划，USAP除了支持USB 3.0，还向下对USB 2.0开放，不过到目前为止USB 2.0方面还没有任何音讯，另外受到USB 2.0传输编码方式和匮乏的D+、D-总线限制，USAP要在USB 2.0上展开并不是很容易。