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漫談USB介面在資訊產品上的運用
 

【作者: 汪進德】   2000年08月01日 星期二

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自從IBM於1981年提出開放架構的PC規格以來,電腦就一路往運算功能越來越快速、使用者介面越來越簡單的路在邁進。然而雖說PC的發展趨勢確是如此,但對於想要安裝不同的周邊設備到個人電腦的使用者而言,如何解決各種周邊之間或與電腦系統本身因安裝所導致的衝突,甚至因而系統無法使用等等的問題,實在是令人望而生畏。


USB介面標準的沿革

而為了回應消費者如此的需求,電腦工業的業者無不絞盡腦汁地在構想如何使電腦的使用能更簡單,尤其是在面對「擴充」周邊這一個議題上─一直到1995年Compaq、Digital、NEC、Northern、Intel、Microsoft與IBM等國際大廠提出了序列串流匯流排(Universal Serial Bus;USB)標準,這個議題的解答才終於浮現了一道曙光。


不過這個大家投以熱烈期待的新介面標準,在業界推動初期,可以說是標準的「叫好不叫座」─這可以大略歸咎於作業系統的支援不完整,以及最終消費者對此介面的不熟悉所導致。不過當時序進入1998年,USB總算媳婦熬成婆,在透過各大資訊、電腦製造商不斷地大力推動,以及全面支援USB介面標準的iMac與微軟公司的Windows 98的推波助瀾下,我們以往熟悉的介面裝置終於有越來越多的比例是採用新一代的USB介面標準,舉凡滑鼠、鍵盤、掃描器、印表機、數位喇叭、PC Camera、數位相機、光碟機、硬碟機等,我們都可以輕易看到採用USB介面標準所生產的產品。


而在現今最熱門的數據機、纜線數據機、XDSL數據機或數不清的IA裝置如機頂盒、PDA等產品中,我們也都可以看到USB介面的蹤影。因此在講究方便、快速、對使用者來說易於使用等趨勢的電腦應用上,USB介面標準所扮演的角色不可避免的將越來越吃重。


USB介面的特點

簡單的來說,USB是一種可以讓電腦使用者在連接周邊設備與主機電腦時,不必重新做系統配置(如調IRQ),也不必打開機殼安裝其他介面卡的一種連接標準。當我們在電腦上接入一台USB介面的周邊設備時,電腦將會自動辨識該裝置,同時自動或半自動地為你安裝適當的驅動程式,這即是所謂的「即插即用」(Plug and Play)。另外,採用USB介面的周邊裝備也同時被賦予一種對使用者來說十分方便的能力,即所謂「熱插拔」(Hot Attachment)的功能,如此一來,使用者將不必於開機前就得將所有可能用到的周邊都啟動,以便讓電腦主機可以認得該周邊,而是可以在想使用的時候才連接到主機就可以使用了。


此外,由於USB採用了統一規格的連接器(接Host端的A type與接在Device端的B type),因此可以設計用來取代傳統介面如並列埠、序列埠或PS/2介面等,這樣的作法除了簡化系統設計所花的功夫外,同時也讓使用者享受到易於使用與減少犯錯的好處。另外,由於USB在架構上是支援周邊設備串接的(最高可支援到127個周邊設備),因此也造就了現在我們在市面上可以看到純USB介面的電腦機種之出現(如iMac即是)的現象。


USB產品應用分析

由於USB支援的傳輸速度不同(12Mbps以及1.5Mbps),因此在市場上的應用自然也會有所不同。低速傳輸模式的應用主要是集中在滑鼠、鍵盤或搖桿等屬於人機介面產品方面的應用;而高速傳輸模式的應用,則比較常在掃描器、印表機、數位喇叭、數位相機、記憶體讀卡機、硬碟或光碟轉接盒等產品上見到。


行文至此,接下來我們將來探討一些市場現象。若我們可以接受美國為世界PC標準的市場領先指標,則觀察美國市場的變化就有其意義所在。(圖一)列出了1999年七月在美國零售市場調查所得之「USB介面的銷售百分比」,從該圖我們可以觀察到,在一年前,以USB作為介面的產品事實上在美國就已經相當普遍了,其中以Video Conference(筆者認為應該指的就是PC Camera)所佔的比例最高,已經超過70%,這跟筆者所感覺的市場現況很接近。這個一度也是屬於叫好不叫座的PC Camera,幾乎放眼所見都是採用USB作為介面(序列埠拿來傳輸影像說真的實在太慢),而只有一個的並列埠又已經插著印表機(說不定還有掃描器、ZIP Drive等),因此,採用USB作為介面似乎成了一個不得不的選擇。



《圖一 Percent of US Retail Market of USB for June'99》
《圖一 Percent of US Retail Market of USB for June'99》

而另一長久以來因為成本的關係,而大量採用並列埠作為平價機種介面主流的周邊─掃描器,則以50%的銷售比列名列第二。這無非是因為USB介面比傳統並列埠要來得快,同時安裝要比並列埠來得簡單的緣故(這一點我想安裝過並列埠掃描器的使用者都可以感同身受),因此當掃描器一採用此介面,便相當受到使用者的歡迎。另外,根據資策會新出爐的2000年五月的掃描器產銷研究報告指出,今年第一季台灣所出貨的掃描器中,已經有66.6%是採用USB介面作為連接標準了(台灣掃描器的出貨量約佔全球90%的市場,大約是年產2200萬台),而在第二季則更將高達77.1%!因此我們可以說,在掃描器市場中,USB介面的採用似乎已是一股沛然莫之能禦的趨勢了。


而在其他周邊如搖桿、鍵盤、滑鼠、印表機等產品上,採用USB介面者雖然比例上不若前述之PC Camera以及掃描器般普及(主要原因是採用這些傳統介面的產品售價實在太低了,你見過一隻報價不到美金一元的滑鼠嗎?),但是筆者見過的許多特殊應用,卻都是往USB介面來靠攏,例如附有指紋辨識系統的鍵盤、應用於特殊安全(Security)機制的滑鼠等。此外,現在除了iMac之外,在PC上我們也已經可以見到一些遵循Easy PC標準的純USB介面電腦系統的出現,再加上廠商製作USB周邊之技術越趨成熟,以及USB控制晶片的成本下降等因素,我們似乎也可以預見,這些低速USB周邊的普及,應該也是一件不會令人意外的事。


USB 2.0問世

USB 2.0這個規格是要比我們前面提到的USB 1.1快40倍的新一代介面標準,為目前電腦業界的最熱門的話題之一。這個新標準來勢洶洶,其所標榜的特點第一個當然就是大家最愛提到、也是玩家最喜歡挑剔的傳輸速度(480Mbps)。其次,就是它繼承所有USB 1.1標準所具有的特點(Hot Attachment、Plug and Play等),同時還具有向下相容(Backward Compatible)的特性(亦即USB 1.1介面的周邊設備,將來可以插在支援USB 2.0標準的主機系統上;同理,採用USB 2.0介面設計的周邊設備,也可以用在支援較老舊的USB 1.1標準之主機系統上)。


不過,根據筆者的瞭解,目前在HOST端,除了Intel必定支援之外,另外還有NEC、Philips會有產品推出。而在國內三大晶片廠方面(威盛、矽統與揚智),則可能是因為市場競爭的關係,雖然廠商都各自宣稱已有支援的計畫在著手進行中,但是卻都沒有明確表態。不過一般來說,相關HOST端的產品,業界普遍認為應該會在明年第一季陸續會有產品問世。


但是,在周邊設備這一端看起來就不是這麼一回事了。前面提到USB 2.0提供了對USB 1.1向下相容的特點,因此在現階段對周邊設備製造廠而言,支援USB 2.0的主機是否很多對他們來說似乎並不是很關鍵,反而更重要的,是他們能不能在自家產品中用USB 2.0來作為號召或是賣點,甚至在眾多競爭者中勝出,這才是他們關心的問題。


所以我們可以看到掃描器製造廠、硬碟製造大廠、數位喇叭製造商,以及外接式儲存裝置製造商等比較需要高速傳輸介面的周邊製造廠商,都已經在IC市場中努力尋求USB 2.0的控制晶片,以幫助自己的產品能在市場上搶得先機。至於我們可以在什麼時間點見到遵循USB 2.0標準所設計的周邊裝置現身?據筆者瞭解,快則在今年第四季,慢則在明年第一季應該就陸續可以見到這樣的產品問世了。


結語

最後,筆者還是提一下與USB 2.0有瑜亮情節的IEEE 1394。一個相當有趣的現象是,大家每每喜歡拿IEEE 1394來跟USB 2.0互相比較,尤其是1394 Trade Association幾乎是一有可以講話的機會,就一定非得糗USB幾句話不可。其實筆者認為,兩種介面標準是各有其市場訴求點:USB 2.0走的是主從架構,並以其低價位的訴求將市場集中在PC相關周邊的應用;而1394則以其高速(以1394a與USB 1.1比較而言)、點對點的應用架構之特性而鎖定在家電、消費性電子等領域。


當然,因為在兩者的市場中間還是存有滿多的灰色地帶,因此踩來踩去的機會其實還是很多,尤其現在到處充斥著「資訊家電化」或者「家電資訊化」的應用趨勢,更為這兩大陣營各自增添了不少想像空間。不過,若單純只就PC市場的相關應用來看的話,以USB在目前市場上的斬獲,加上Intel捍衛PC市場的決心(雖說該公司最近似乎流年不利),1394若想要在這個領域有所表現的話,似乎還得再加把勁!


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