從15年前最初的USB 1.1規範開始，將不相容的IO埠予以標準化，USB技術開啟了產業革命，並改變了個人電腦與人機介面週邊間的連接方式。進展到USB 2.0，由於傳輸速度提升40倍達到480 Mbps，成為電腦與個人儲存裝置連接的標準使用者介面，數位相片和數位音樂在這樣的態勢之下，隨之大為風行。發展至今日，儲存容量和多媒體內容持續增加的刺激下，現在消費者希望能更迅速地存取內容，以便能在多台裝置間快速同步、分享、與儲存內容。

徹底破解多而無用的顯示接頭

USB 3.0或稱為Super Speed USB是下一代的USB技術，能帶來全新的效能水準，以滿足消費者對速度永無止境的追求。USB 3.0的速度為5Gbps，是USB 2.0傳輸速率的10倍，進一步延伸USB的應用範圍，使其成為更佳的消費性儲存介面，面對新的生活型態－快速同步與行動（sync-and-go）也能游刃有餘。USB 3.0更令人期待之處，不僅在於它能滿足儲存裝置的效能需求，同時還有可能實現目前USB技術無法企及的嶄新應用－USB顯示！

隨著PC顯示器解析度從VGA提升到XGA、UXGA、以及WUXGA的持續演進，由於畫素的增加，其介面技術也隨之進展至DVI、HDMI、和DisplayPort。為保持與既有產品的相容性，並同時導入新的介面標準，便在不捨棄舊接頭的情況下，增加了新的接頭設計。

現今個人電腦與消費電子產品愈來愈講求精簡設計與可攜性，為了相同目的卻保留多個重覆接頭，是非常不實際的做法。這些不相容、卻又共存的顯示器接頭，替新型PC的設計者帶來挑戰，也讓使用者感到相當困惑。

事實上，不管是在桌上、家裡、個人的衣服口袋、甚至在車上的消費性產品中，USB堪稱無所不在；利用既有的USB接頭來實現新的應用，是非常具經濟效益的。此外，全球使用者都已經對USB非常熟悉，利用USB來連接顯示器，就像是用USB來連接滑鼠、鍵盤、印表機、或隨身碟一樣的自然。

USB3.0憑什麼用在顯示？

但是，之前我們未曾見過USB連接顯示器，是因為USB2.0無法勝任傳輸高解析度影像的頻寬需求，只能先對圖像進行壓縮，再利用480Mbps的速度傳輸。現在，USB 3.0已可超越這項限制。5Gbps的可用頻寬讓USB連接顯示器在技術上與實務上都成為可能。除了速度之外，USB 3.0還能在實體層、鏈結層、以及協定層提供其他的優點，使其成為顯示應用的理想選擇。

實體層

在實體層，SuperSpeed USB的每位元功率較USB 2.0為低，因此，速度增加十倍僅增加了些微的功率消耗。Super Speed訊號為具備專用TX和RX差分訊號對的雙單工（dual simplex），因此匯流排不需要處理雙向流量。由於顯示器僅單純的接收訊號，因此從USB 3.0主機端流向SuperSpeed USB顯示器的大量顯示資料不會影響反方向中其他資料源傳送位元的效能。

《圖一　USB3.0實體層示意圖》

鏈結層

在鏈結層，USB 3.0使用先進編碼技術以達到10-20的位元失誤率，因此可做為堅實且可靠的視訊傳輸匯流排。擴展到四個鏈結功耗狀態的有效電源管理提供了最大化每位元功率效率的良好基礎。事實上，每個裝置都能驅動自己的鏈結狀態，以達到所需的功率特性。當某特定裝置沒有待傳輸的資料時，此裝置可將其鏈結設定在低功耗狀態，不會對其他裝置造成影響。

除了鏈結層，USB 3.0還進一步以整體考量來進行電源管理。它在實體層、鏈結層、協議層、主機端、集線器、和裝置端等所有層級中，都採取了省電技巧，替整個系統取得最佳電源效率。在功耗儘可能降低的同時，每一埠上的USB 3.0纜線最多能獲得4.5瓦 （900 mA @ 5V）的功率，接近USB 2.0的 2.5瓦的兩倍。這開展了純以USB供電的嶄新可能應用，也許能利用單一條USB纜線為桌上型顯示器供電。

更令人興奮的是，液晶面板技術的最新進展亦同時聚焦於如何大幅降低功率。省電的LED背光、亮度增強膜、以及場色序法（field sequential color ）LCD技術…等，都試圖將顯示器的功耗降低到可管控的水準，最終希望能達到以單一條USB纜線為顯示器供電的目標。這些技術的發展，將使USB顯示器成為與USB滑鼠或隨身碟一樣普遍的應用。

應用實例：USB基座

USB顯示的應用範圍相當廣泛。USB可透過單一纜線傳輸視訊、繪圖（如OpenGL、DirectX）、以及相關的音訊和元資料（metadata） （如隱藏字幕），並根據應用需求，以最佳化的頻寬使用率傳輸壓縮或未經壓縮的視訊和音訊格式。透過利用集線器建立多層星狀 （tier-star） USB拓樸架構，能增加好幾台顯示器以複製主螢幕的映射影像，或是能被用來做為延伸螢幕，顯示與主螢幕完全不同的影像，以放大整體的顯示面積。多功能顯示器同時具備喇叭、相機、麥克風、和觸控螢幕的功能，能以單一USB纜線達成所有的資料傳輸，以減少桌面上雜亂無章的線路。

利用USB基座（docking station）是可以減少電線雜亂的一個應用案例。隨著筆記型電腦日趨輕薄，為符合超可攜的外型設計，勢必要減少接頭的數量。但在此同時，消費者卻擁有更多的個人儲存與多媒體裝置，需要在電腦上提供更多USB埠。因此，USB基座是筆記型電腦的理想配件，它具備連接所有週邊所需的功能，但只需要用一條USB纜線與電腦相連。

《圖二　 USB基座(Source:SMSC)》

在家中使用筆記型電腦時，把電腦連上基座，不僅能增加比桌上型電腦還多的USB連接埠，還能利用基座實現USB繪圖功能，做為第二台顯示器、彌補筆電螢幕太小的缺憾。

USB基座能提供多種視訊接頭，滿足使用者不同大小、介面的顯示器需求，因此筆記型電腦無需再承擔「支援多種影音介面」的責任。在可攜式應用領域，包括平板電腦、掌上型電腦、和甚至智慧型手機也都無需再提供多種視訊接頭，將所有的連接需求整合到USB介面上，可大幅簡化工業設計。對已經採用micro-USB或mini-USB接頭進行資料同步化、耳機連接、以及電池充電的智慧型手機來說，相同的USB接頭還能被用來連接大尺寸顯示器，以增加視訊觀賞體驗並執行商務應用程式。

當我們檢視目前與個人電腦相連的各種週邊產品，我們會發現，USB幾乎已經為所有週邊提供了標準化介面，從低速的人機介面裝置、到中速的無線個人與區域網路、以及資料共享和備份用的高速硬碟和隨身碟等都涵蓋在內。隨著滲透率逐步擴展， USB3.0的新時代終將會將此多樣性、且無所不在的接頭帶到顯示應用的新領域，引領USB顯示器進入此一蓬勃發展的市場。

《圖三　SMSC解決方案》

…本文作者於SMSC計算與連接事業部門擔任行銷總監…