海量存儲等級vs.媒體傳輸協(xié)議

海量存儲等級（Mass Storage Class，MSC）是USB第一個(gè)標準化的規格，目前海量存儲裝置都能通過(guò)USB物理連接支持這項傳輸協(xié)議。另一方面，由于數字版權管理與內容保護需要考慮特殊的通訊協(xié)議，微軟因此又推出了媒體傳輸協(xié)議（MTP）作為傳統大容量存儲裝置的替代方案。

　　數字版權管理（DRM）與內容保護需要運用特別的通訊協(xié)議，在微軟的DRM引擎Janus中，底層采用的技術(shù)為MTP。MTP可被視為取代傳統MSC的方案，能傳送受保護的內容。圖1是傳統海量存儲裝置應用以及相關(guān)的軟件堆棧。

　　主流操作系統與海量存儲裝置都能通過(guò)USB物理連接支持MSC，USB閃存盤(pán)、iPod及USB DVD刻錄機都使用與USB Zip-100磁盤(pán)驅動(dòng)器完全相同的指令。USB閃存盤(pán)與iPod甚至包括特殊的USB控制器，如Cypress半導體公司的EZ-USB AT2LP能將SCSI指令轉譯成閃存或硬盤(pán)的原生指令。

　　制定一套新協(xié)議的決策不能等閑視之，當微軟決定要針對便攜式媒體裝置制定一套新標準時(shí)，等于是對抗整個(gè)USB市場(chǎng)的成功基礎。既然如此，為何要大費周章改變一套發(fā)展相當成功的標準呢？

　　事實(shí)上，對于掌上型便攜式媒體裝置這種需要更精密的系統存取機制而言，MSC并不是理想的方案。MSC為硬盤(pán)配備的接口僅允許一個(gè)裝置與磁盤(pán)驅動(dòng)器進(jìn)行傳輸，磁盤(pán)驅動(dòng)器無(wú)法通過(guò)USB接口或DSP在音樂(lè )播放器中共用硬盤(pán)。由于USB接口無(wú)法探測裝置硬盤(pán)里的檔案系統，因此所有讀寫(xiě)作業(yè)都是在邏輯塊地址（Logical Block Address，LBA）中進(jìn)行。這意味著(zhù)USB裝置無(wú)法得知寫(xiě)入作業(yè)何時(shí)完成，因此不能預測何時(shí)能與主控端切斷聯(lián)機。

　　MSC也有受困于設計而無(wú)法達到的功能，例如未設立調整音量或關(guān)閉影片播放裝置屏幕的功能，也沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的機制向主控端發(fā)送更多指令。此外，MSC本身也不適合支持USB聯(lián)機。在裝置寫(xiě)入數據途中拔掉USB接線(xiàn)時(shí)，USB裝置所使用的大多數檔案系統都無(wú)法做出適當的反應。

　　通過(guò)修改現有的MSC協(xié)議來(lái)達成上述功能是很困難的，任何延伸方案都無(wú)法與現有基礎同時(shí)運作。Mass Storage DWG多年來(lái)一直嘗試制定USB裝置開(kāi)機的標準，但至今仍未達成目標。與此同時(shí)，微軟決定在現有基礎上建置MTP。

　　圖3展示了一個(gè)典型的MTP系統。通過(guò)系統中的USB串行接口引擎（SIE），CPU可控制USB總線(xiàn)的通訊協(xié)議。系統中的CPU可連接至主控端作為一個(gè)MTP裝置，也可配合設計的需要作為海量存儲裝置。

　　MTP與MSC在不同層面上通過(guò)USB進(jìn)行通訊，MSC針對系統中的存儲單元放置一個(gè)極薄的數據容器，USB Mass Storage裝置不知道存儲裝置的檔案系統。這種設計讓USB裝置擁有極高的彈性，主控端可通過(guò)不同的方法 來(lái)控制存儲單元。固定功能的USB-to-ATA橋接控制芯片可對硬盤(pán)進(jìn)行格式化或將DVD-R設定成任何專(zhuān)利型格式，甚至是芯片在出廠(chǎng)時(shí)尚未問(wèn)市的格式。

　　這是如何實(shí)現的呢？橋接芯片以透明化的模式將邏輯塊尋址層級的指令傳送給磁盤(pán)驅動(dòng)器，而不會(huì )嘗試了解檔案系統的結構。反觀(guān)圖像傳輸協(xié)議（Picture Transport Protocol，PTP）與MTP協(xié)議，則能在更高的功能層上進(jìn)行通訊。

　　圖像傳輸協(xié)議是相機與掃描儀用來(lái)傳送數據的通訊協(xié)議，擁有許多MTP需要的功能，支持雙向控制機制，計算機可控制掃描儀，也可在掃描儀上設計一個(gè)按鈕向PC要求進(jìn)行掃描。設計這套協(xié)議主要針對高速、無(wú)錯的數據傳輸，這也是掃描儀與便攜式媒體播放器所追求的目標。

　　PTP與MTP協(xié)議允許主控端通過(guò)任何格式與存儲裝置進(jìn)行通訊，其中包括專(zhuān)利型相機檔案系統以及各種新推出的閃存裝置。PTP與MTP在這方面采用類(lèi)似FTP協(xié)議的方法，這些協(xié)議將檔案視為對象而不是邏輯塊尋址。

　　圖4左圖顯示了轉譯至FAT格式硬盤(pán)數據的一個(gè)典型檔案讀取流程。在此之前，主控端已找到讀取目標檔案所在目錄的邏輯塊地址。當得知目錄所在地址后，主控端就可以開(kāi)始讀取檔案數據。若檔案中有更多數據，主控端就會(huì )讀取FAT（再次通過(guò)特定的邏輯塊地址）并判斷檔案數據所在的下一個(gè)叢集，將叢集編號轉譯成邏輯塊地址，然后讀取另一個(gè)特定的邏輯塊地址。這些功能都融入至主控端，USB橋接芯片僅擷取邏輯塊地址。

　　圖4右圖中顯示MTP或PTP裝置上類(lèi)似的傳輸流程。USB聯(lián)機的裝置端必須充分了解裝置上的檔案結構。第一個(gè)指令（get object handles）的功能較類(lèi)似“read directory”，不像“read address 1234”。其后指令（GetObjectInfo）的功能較接近“dir mysong.mp3”，不像“read address 1234”。最后的指令（GetObject）要求裝置以串行模式傳出整個(gè)檔案，主控端不必瀏覽整個(gè)FAT表在裝置中找出所要的檔案。

　　MTP適合應用在復雜的高端裝置，由于會(huì )增加設備的負擔，因此會(huì )產(chǎn)生較高的整體系統成本以及較長(cháng)的研發(fā)時(shí)間。然而MTP也有許多優(yōu)勢，它支持各種功能，例如讓音樂(lè )播放設備能同時(shí)通過(guò)PC喇叭播放音樂(lè )以及下載檔案，并提供一套標準機制，可通過(guò)PC或裝置來(lái)控制音量，還能針對編輯后的播放清單進(jìn)行同步化處理。MTP讓USB傳輸成為媒體播放器的延伸功能，而不是一種“特殊模式”。

　　MSC則較適合簡(jiǎn)單的媒體播放器，并鎖定各種海量存儲裝置應用。例如Sony的DVDirect DVD錄像機，可搭載足夠的智能功能，能刻錄DVD，并利用Roxio與Nero等商業(yè)DVD刻錄軟件的各種功能，這些軟件可以和各種高容量裝置進(jìn)行通訊。

　　MTP裝置的市場(chǎng)持續擴張，加上數字音樂(lè )與影片內容如雨后春筍般地成長(cháng)，MSC與新型媒體傳輸協(xié)議的硬件平臺發(fā)展空間值得期待。MSC將繼續堅守傳統角色，扮演搭載硬盤(pán)裝置的最佳選擇，并提供其他功能。MTP則將繼續擴展高端、復雜型媒體播放裝置市場(chǎng)，在各種多功能硬件上提供極佳的使用者體驗。