「数位家庭」愿景中的“Media Center”与大厂英特尔(Intel)力推的娱乐型电脑(Entertainment PC)概念,让PC走出了书房坐镇客厅、由正经八百的文书档案处理工具摇身变成领导时尚的数位影音家电。在这个崭新的时代里,PC不再独挑大梁,而得搭配数位相机/摄影机(DSC/DVR)、DVD录放影机、高画质数位电视(HDTV)....等各种周边设备才能有精采的演出;为了让PC能够与这些“搭档”有更好的沟通,连结介面技术也不断的推陈出新、在各方面的效能上持续演进,以符合使用者对于多媒体资讯传输速度与品质的高度需求。
其实所谓「连结介面」(或称bus interface汇流排介面,亦有以connectivity概扩称之)包括的范围非常广,从晶片中SIP(矽智财)间的连结、晶片与晶片之间的连结到设备与设备上的连结,都有不同的介面规格扮演关键角色;在此那些太「小」的连结介面暂且不谈,而由最接近一般大众的PC周边与消费性电子(CE)设备领域的连结介面技术,一窥其中奥妙。
随插即用 狂飙速度
以一种最简单的方式来介绍,这里所要谈的周边连结介面就是出现在PC主机前、后或侧边的那些不同形状“插座”;在一般影音设备与资料储存应用的通用领域为USB与IEEE1394 ,在视讯传输领域上有DVI/HDMI引领数位风潮,PC-Card(PCMCIA、Cardbus、Express Card)则是连结各种记忆卡、网路卡的常见介面规格;此外连结硬碟的Serial ATA以及当前最红的PCI Express,虽然隐身在PC机壳里,同样也都是市场主流介面规格;参考(表一)。这些新一代连结介面的共同诉求就是资讯传递的高速度与使用上的便利性。
(表一) 不同应用领域的各种高速连结介面
周边介面规格 |
应用 |
USB1.1/2.0 |
PC周边设备(滑鼠、键盘、印表机…)、数位消费性电子产品音讯与静态影响传输(DSC、MP3 Player、)、通讯(Cable Modem、DSL数据机)…. |
IEEE1394a/b |
以数位消费性电子设备如DVD Player、DVR等动态影像传输为主。 |
PC-Card |
各种Flash记忆卡插槽、LAN/WLAN卡插槽… |
Serial ATA |
连接硬碟。 |
PCI Express |
目前以绘图卡连结应用为主。 |
DVI/HDMI |
PC显示器、高画质DVD Player/Recorder、HDTV、Set-top box…等视讯传输。 |
PC的中央处理器(CPU)越跑越快,除了系统内的其他元件运作要跟上脚步,PC周边设备的连结速度自然也不能落后。 USB由1.1版本的12Mbps进展至2.0的480Mbps,IEEE1394由a版的400Mbps进展至b版的800Mbps; PC-Card由最早的16 bits PCMCIA进展至最新的2.5Gbps Express Card(即PCI Express),Serial ATA亦有1.5Gbps至3Gbps的实力。
除了高速度,这些属于串列式(serial)的连结技术,相较于过去的平行式(parallel)技术,由于传输线数可大幅减少,也能让介面接头的设计更为简化,对于日益轻薄短小的电子设备来说是一大优势;此外,以上的周边连结介面支援随插即用与热插拔的特性,也提高了使用上的便利。
透过这些各有专长的「插座」,一个又一个的家庭或个人影音娱乐世界得以成形,也画出了全球电子产业厂家心目中商机无限的数位世界轮廓;专长连结技术解决方案的半导体大厂德州仪器(TI)应用工程师黄合兴即以该公司专长的IEEE1394技术为例,描绘了一张数位娱乐网路蓝图。
![《图二 Cypress大中华区事业发展经理林容茹》](/art/2005/03/051325149286/p2.gif)
《图二 Cypress大中华区事业发展经理林容茹》 |
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USB与IEEE1394深入日常生活
TI早在Apple开发Firewire时期即参与IEEE1394技术的研发,可说在此一市场耕耘已久,目前在相关产品上包括1394a与1394b的连结层(Link Layer)与实体层(PHY)晶片;黄合兴表示,与在PC领域独领风骚许久的USB相较,才刚刚窜出头的IEEE1394应用领域似乎并不是那么广泛,但在未来PC走向娱乐化以及消费性电子蔚为市场主流的趋势之下,1394势必成为连结介面中的当红炸子鸡。
由速度上来看,480Mbps 的USB2.0虽然赢过1394a,却难以与1394b的800 Mbps匹敌;在传输上,1394b可支援多种传输线材与最长100公尺的传输距离(USB2.0仅5公尺),因此无论在办公室或是家庭的连结布线,能更自由地将不同房间的影音设备串联起来;此外IEEE1394支援百分之百点对点传输(peer to peer),不需经由host连结的特性,亦能达到分享与更高的便利性。
黄合兴进一步指出,IEEE1394b还有一项优势,即是可以与Ethernet进行连结,而这项技术一旦成熟,对于PC未来成为家庭娱乐中心的远景之实现,将会是一大助益。 (有关IEEE1394技术的深入探讨,请参考本单元「1394技术应用趋势」一文)
IEEE1394来势汹汹,但由于晶片成本与技术门槛仍高,目前在应用上仍然较偏向高阶的影音设备与娱乐型PC;近来在市场热卖的Apple大容量MP3 Player iPod同时支援1394与USB两种介面,为1394又提高了不少知名度,未来发展潜力颇令市场看好。但在一般大众化的PC与平价的消费性电子产品上,USB还是最常见的周边连结介面解决方案。
全球USB晶片主要供应商之一Cypress大中华区事业发展经理林容茹表示,1394确实有其吸引人的优点,但无论如何发展历史更长的USB还是目前纵横PC与消费性电子领域的最主流周边连结介面。由于USB技术已经发展至成熟阶段,无论在晶片成本或是耗电量、资料保护安全性等条件上,都有令市场满意的表现,因此也奠定了难以动摇的地位。
USB已经是各种PC的基本必备介面,目前USB晶片与PC周边可携式设备的结合,除了是延长电池寿命的设计,也早已经让可携式设备透过USB介面充电的功能加入基本考量中;此外,USB在设计上的弹性与灵活度,工程师能很容易进行系统架构并加入创新的应用,这些对一般PC与消费性电子来说都是抢得市场先机的关键优势。
林容茹举该Cypress与Conexant合作推出的最新视讯转接解决方案为例指出,以往PC使用者要加装电视盒在家用电脑上看电视,不但电视盒的体积太大占用空间、还需要加上变压器插电,PC也必须具备特殊的连结头才能成功收讯;但现在只要透过具备供电功能的USB2.0介面,只要一个小小的电视盒就能达成用PC看电视或储存影音资讯的理想,且不须负担高昂成本。 PC走向多媒体娱乐化,USB可说是让此一趋势更为广泛大众接受的重要推手。
在PC领域独领风骚的USB与消费性电子市场新宠的IEEE1394,两者在应用上虽然有部份重叠竞争之处,但目前基本上是各有专长,很难说能何者被任何一方取代(相关讨论请参考本单元「从个人电脑娱乐化看USB与IEEE1394的发展趋势」一文)。
通往数位世界的桥梁
除了USB、IEEE1394两种深入大众日常生活的周边介面技术,DVI/HDMI、Cardbus、Serial ATA与PCI Express等介面,亦在不同的专长领域扮演要角。
DVI/HDMI专长高画质视讯传输
PC走向娱乐化,也意味着市场对于高品质影音的需求越来越高,尤其是平面显示器逐渐取代传统映像管显示器(CRT)的趋势,也推动视讯传输介面的不断演进。新一代的数位视讯连结介面有DVI(Digital Visual Interface)与最新的HDMI(High Definition Multimedia Interface)两大主流规格,其中以在PC领域耕耘已久、能支援平面与CRT两种显示器的DVI的市场占有率较高,但HDMI以相容DVI的特性与进阶的传输效能,在迅速崛起的高画质数位电视(HDTV)、DVD播放机等消费性电子领域,也已经闯出了一片天空。
积极推动HDMI视讯连结介面规格的美商晶像(Silicon Image)消费性电子产品部门副总裁John LeMoncheck表示,HDMI虽然在2003年才正式发表,但在短时间内已经得到许多支持,这些采用HDMI介面的产品,除了属于消费性电子领域的HDTV、DVD Player/Recorder、Set-top box等应用,也开始在PC领域有所斩获。
LeMoncheck指出,在PC走向娱乐化的趋势下,HDMI获得不少诉求多媒体功能的PC青睐,此外也有不少绘图卡(Graphic Card)厂商推出支援此一介面的相关产品;因此尽管HDMI目前与DVI似乎是各自在消费性电子领域与PC领域分庭抗礼,但HDMI未来跨足PC领域的发展潜力仍然看好。 (有关DVI与HDMI技术的讨论,请参考本单元「」一文)
PC-Card与Serial ATA专攻储存装置连结
各种以快闪记忆体(Flash)为基础的小型记忆卡,是目前市面上各种可携式消费性电子产品如数位相机/摄影机、手机...等的储存方案首选,因此支援这些记忆卡读取的PC-Card连结技术也成为PC必备的介面规格之一。 PC-Card过去也是笔记型电脑扩充上网功能,连结LAN/WLAN卡的重要介面,但随着新款笔记型电脑平台都将网路连结功能改为内建,PC-Card与记忆卡储存装置的关系似乎也日益密切。
黄合兴表示,Flash记忆卡的种类五花八门,不同品牌的可携式设备所采用的记忆卡也大不相同,为了让使用者方便,PC-Card在设计上即非常注重整合性的条件。以TI的PC-Card介面晶片产品为例,即可读取包括CF、SD、MMC、Memory Stick、XD与IC智慧卡(Smartcard)...的多种规格记忆卡,对小型多媒体PC(笔记型电脑)等诉求轻薄短小的设备来说,是能大幅节省主机板空间的选择。
此外PC与硬碟的连结,Serial ATA介面则是当前市场主流;属于串列式的Serial ATA与过去平行式硬碟连结介面(IDE)相较,除了速度的提升,低耗电与简化接脚、排线数目的优点,让它快速取代旧有规格拓展版图。 Serial ATA除了在PC世界独领风骚,也走向内建硬碟的个人数位录影机(PVR)、DVD Recorder等消费性领域产品,相信将随着PC娱乐化趋势的来临而有更进一步的成长。
而目前由于1.8吋以下微型硬碟在可携式电子产品的应用越来越热门,有不少大厂正共同致力提出以Serial ATA为基础的消费性电子专用硬碟连结介面新规格“CE ATA ”,此一介面未来的发展也将是值得关注的焦点。
![《图四 Silicon Image消费性电子产品部门副总裁 John LeMoncheck》](/art/2005/03/051325149286/p4.gif)
《图四 Silicon Image消费性电子产品部门副总裁 John LeMoncheck》 |
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结语-介面大一统时代可能出现吗?
在五花八门的周边连结介面中,不可不提的还有热门的PCI Express技术。 PCI Express单一通道传输速度即达2.5Gbps的高基本速度,与串热插拔、简化接脚、点对点传输...等特点,让其成为PC领域连结技术中最具发展潜力的超级巨星;目前PCI Express仍以PC主机内部需要大量传输频宽的绘图卡连结应用为主,预计在2005~2006年新旧规格的转换期过后,将全面取代旧有的PCI规格,成为PC主流连结介面技术。
PCI Express问世,是否也代表PC连结介面将迈入大一统时代?包括USB、IEEE1394、DVI/HDMI、Serial ATA...等不同介面是否可能整合成为一种?业界对于这个问题的答案几乎都是否定的。不同的PC周边连结介面并非只是速度与市场占有率的竞争,不同的设备与应用领域对于连结介面,拥有不同需求与使用习惯,而这些各有考量的应用端也是驱动这些介面规格多样化发展的主要因素,目前看来似乎没有必要也很难把它们合而为一。
因此继USB、IEEE1394、DVI/HDMI、PC-Card...之后,说不定PCI Express也将成为这些“插座”行列中的新成员,透过这些沟通桥梁,人们将更快速前进多彩多姿的数为娱乐新世界。