將USB 3.0用于存儲媒體應用

簡(jiǎn)介
通過(guò)加快內部和外部存儲轉化的性能，USB 3.0為存儲器市場(chǎng)帶來(lái)了一項根本性轉變。由于USB 3.0能夠使外部驅動(dòng)器達到與PC內部驅動(dòng)器相同的數據傳輸速度，因此用戶(hù)當然可以比過(guò)去更加充分的利用外部存儲器。

USB 3.0無(wú)需改變PC電腦中USB連接器的波型因數即可達到這種新的性能水平，并且在所有其它方面能夠完全向后兼容。這樣，在滿(mǎn)足了存儲需求外，USB 3.0還為各種存儲器應用提供了理想的解決方案。

本文提供了USB 3.0的簡(jiǎn)介以及影響USB 3.0應用的各種因素。盡管這里我們關(guān)注的重點(diǎn)在于存儲器的應用，但我們同樣也涉及到了一些其它應用，因為USB的通用性是將這種接口用于外部磁盤(pán)驅動(dòng)器的主要原因。

對于存儲應用，假設將他們分別為用于外部和內部存儲的接口，那么USB和SATA之間的關(guān)系特別有趣。由于現在的USB 3.0能夠支持磁盤(pán)驅動(dòng)器的最高轉換速率，這樣在很大程度上就可以將通用的SATA驅動(dòng)器用作外部USB 3.0的外設。通過(guò)使用能夠橋接USB3.0與SATA的器件，將USB 3.0接口填加到SATA驅動(dòng)器是最直接的方式。

根據市場(chǎng)需求，富士通公司推出了世界首款高集成型USB3.0-SATA橋接芯片。利用能夠與現有系統輕松匹配的波形因數，芯片大大簡(jiǎn)化了PC和Mac平臺外部硬盤(pán)的實(shí)現，并提供了USB3.0端口與外部磁盤(pán)驅動(dòng)器間透明的數據傳輸。因此，這款器件有助于利用那些由于性能原因，已經(jīng)轉向外部SATA（eSATA）的USB的應用，使得驅動(dòng)器制造商可以輕松利用USB 3.0所承諾的通用連接性。

USB 3.0簡(jiǎn)介
USB 3.0 ―― 也被認為是SuperSpeed USB ――為那些與PC或音頻/高頻設備相連接的各種設備提供了一個(gè)標準接口。從鍵盤(pán)到高吞吐量磁盤(pán)驅動(dòng)器，各種器件都能夠采用這種低成本接口進(jìn)行平穩運行的即插即用連接，用戶(hù)基本不用花太多心思在上面。新的USB 3.0在保持與USB 2.0的兼容性的同時(shí)，還提供了下面的幾項增強功能：

極大提高了帶寬――高達5Gbps全雙工（USB2.0則為480Mpbs單雙工）
實(shí)現了更好的電源管理
能夠使主機為器件提供更多的功率，從而實(shí)現USB-充電電池、LED照明和迷你風(fēng)扇等應用。
能夠使主機更快的識別器件
新的協(xié)議使得數據處理的效率更高

USB 3.0可以在存儲器件所限定的存儲速率下傳輸大容量文件（如HD電影）。例如，一個(gè)采用USB 3.0的閃存驅動(dòng)器可以在3.3秒鐘將1GB的數據轉移到一個(gè)主機，而USB 2.0則需要33秒。

受到消費類(lèi)電子器件不斷增加的分辨率和存儲性能需求的推動(dòng)，希望通過(guò)寬帶互聯(lián)網(wǎng)連接能夠實(shí)現更寬的媒體應用，因此，用戶(hù)需要更快速的傳輸性能，以簡(jiǎn)化下載、存儲以及對于多媒體的大量?jì)热莸墓蚕?。USB 3.0在為消費者提供其所需的簡(jiǎn)易連接性方面起到了至關(guān)重要的作用。

當用于消費類(lèi)器件時(shí)，USB 3.0將解決USB 2.0無(wú)法識別無(wú)電池器件的問(wèn)題。主機能夠通過(guò)USB 3.0緩慢降低電流，從而識別這些器件，如電池已經(jīng)壞掉的手機。

對于系統和ASIC開(kāi)發(fā)者而言，USB 3.0芯片和IP的廣泛的實(shí)用性保證了每個(gè)設計要求都可以及時(shí)得到滿(mǎn)足。這種全方位的支持對于像USB 3.0這樣的標準而言特別重要，因為速度、高級協(xié)議和各種電纜長(cháng)度（從幾英寸到幾米）使得設計和標準兼容性成為一項挑戰。

SATA與USB
最近幾年來(lái)，在爭相成為外部存儲器接口的各種器件中，USB、eSATA和Firewire在個(gè)人計算機領(lǐng)域，都各自取得了多個(gè)矚目的成績(jì)。在這一點(diǎn)上，串行ATA（SATA）在消費類(lèi)PC的內部驅動(dòng)連接性上，取代了所有其它接口。盡管被稱(chēng)為CFast的新型CompactFlash版本將基于SATA構建，但較早的并行ATA（PATA）在將CompactFlash作為存儲媒介的工業(yè)和嵌入式應用中仍在繼續使用。
自從2004年推出以來(lái)，eSATA在外部存儲器應用方面已經(jīng)向USB 2.0和FireWire提出了挑戰。eSATA在SATA內部驅動(dòng)器所支持的相同速率下，與外部器件互相傳輸數據。值得一提的是，eSATA接口可以支持高達3Gbps的數據傳輸率。即使接照由編碼所縮減的實(shí)際速率，eSATA的數據速率也完全足以用作最高速的硬盤(pán)驅動(dòng)器，這種驅動(dòng)器能夠以120/秒的速度傳輸數據（約為90Mbps）.

盡管eSATA僅用于存儲器應用，但它的這些性能使其能夠搶占USB 2.0和FireWire的市場(chǎng)份額。SATA的其他優(yōu)勢還包括低處理器成本。USB 3.0的性能顯著(zhù)優(yōu)于eSATA和FireWire 800。在5Gbps全雙工下，USB 3.0比可以達到800Mbps的全雙工的eSATA和FireWire 800的速度更快。（注意，eSATA的3Gbps數據是單雙工的，而USB 3.0所提供的是全雙工的。盡管我們在這里無(wú)法詳盡的說(shuō)明，但仍需提請注意的是USB 3.0包括可選裝置，用于傳輸無(wú)序數據，是用于磁盤(pán)驅動(dòng)搜索的最佳選擇。）

富士通的USB 3.0 ―― SATA芯片解決方案
為了實(shí)現可以將SATA硬盤(pán)驅動(dòng)器用于USB 3.0的簡(jiǎn)單方法，富士通推出了MB86C30A單芯片解決方案，用以將USB 3.0和基于SATA/ATA/ATAPI的大容量存儲器進(jìn)行橋接。這種橋接芯片將USB2.0和USB3.0的海量存儲要求轉移給SATA和ATA/ATAPI通信協(xié)議。

MB86C30A是世界首款USB 3.0從芯片，采用了富士通的高速串行I/O技術(shù)。不久的將來(lái)，利用65nm CMOS技術(shù)構建的芯片，在采用高速USB規格方面，將實(shí)現更低的功耗和更大的靈活性。富士通已經(jīng)在“2009 SuperSpeed USB開(kāi)發(fā)者協(xié)商會(huì )上”展示了其USB 3.0從芯片，并證明了它具有行業(yè)最快的傳輸速率。

此芯片符合于2008年11月發(fā)布的USB 3.0規格1.0以及SATA規格2.6版本的要求。芯片還符合USB Mass Storage 批量傳輸協(xié)議。圖1顯示了芯片的主要功能。

圖1：富士通的MB86C30A USB3.0-SATA橋接芯片