《資訊新知》

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  談USB, IEEE1394, Device Bay新傳輸埠（作者：黃耀輝）

    一、前言

      當您面對電腦主機背後雜亂的插槽與連接線時，有不知所措的困

    擾嗎？當您安裝或更換週邊設備時，有找不到適合的介面卡與安裝

    驅動程式的難題嗎？當您的設備增加時，有發現連接埠、介面卡插

    槽或IRQ已不敷使用，必須不斷開機關機及拆機殼來更換這些設備

    與設定值的煩惱嗎？或者，您曾夢想過利用電腦操控家裡的電器嗎？

      USB、IEEE1394、Device Bay等新輸出入傳輸埠標準的出現，即

    將提供您解決上述問題的最佳方案。他們也可能對傳統電腦週邊設

    備帶來革命性的影響，甚具發展潛力與競爭優勢，而引起電腦族的

    高度注意。以下即針對USB、IEEE 1394、Device Bay做一簡單的介

    紹。

    二、什麼是USB？

      如果您常用電腦，那麼，您對於傳統介面或連接頭（例如串列埠、

    PS/2、鍵盤埠、並列埠，音效卡上的Line in, Line out ,mic,

    speaker out, game、SCSI卡埠、傳真卡上的RJ-11、網路卡上的

    RJ-45或BNC等）應相當熟悉。不過，也許您現在電腦主機或週邊設

    備上已有USB埠，或者監視器已備有USB Hubs，只是您從不知道他們

    的作用而已。USB（Universal Serial Bus），中文譯為「通用性串

    列匯流排」，是經由IBM、Intel、Microsoft、NEC、Compaq、DEC、

    Digital、Northern Telecom等數個國際個人電腦大廠共同制訂出來

    的規格，用意在於簡化個人電腦的週邊連接埠，外部不同的週邊設備

    之輸出／輸入埠提供一個單一規格的介面，統一了各種週邊設備的連

    接頭，簡化外部週邊設備與主機之間的連線，利用一條傳輸線上並列

    串接各類週邊設備，包含通訊介面、印表機介面、顯示器輸出、音效

    輸出入裝置、儲存設備等，都可採用相同的USB規格，好像「萬用插頭」

    一般容易。

      USB介面具有隨插即用（Plug-and-Play）功能，並能自動偵測

    device，並自動回報系統載入驅動程式，系統資源自動配置及「熱

    插拔」（Hot Attach & Detach）等特性，裝置的插拔不用重新開機

    或設定。USB傳輸速率為1.5Mbs至12Mbs（Mega Bits per Second），

    比現有平行傳輸埠快上十倍；比現有序列傳輸埠快上百倍；可雙向傳

    輸資料，處理視訊會議所需的壓縮影像訊號比其他傳統I/O介面快速，

    每個埠（Port）可用BUS網路方式利用集線器（Hub）連接，最多可同

    時串接127個裝置，且不需額外IRQ，I/O 位址或DMA資源，並支援隨插

    即用與可以在不關閉電源情況下作熱Hot- Plugging）（註1）。USB

    Cable有四蕊，各為（1.VCC +5 VDC、2.D-Data -、3.D+ Data +、

    4.GND Ground），USB接線一端為A type插頭，連接USB週邊產品；

    另一端為B type插頭，與電腦或另一個USB Hub相連接。使用USB週邊

    設備的電源可由電腦主機或集線器，如用電量不大，可不需要另外加

    裝電源供電器，目前Intel已將USB功能納入Pentium系統晶片組中，

    微軟之最新平台作業系統Windows98 ＆Windows NT 5.0即有內建之

    驅動程式，新一代主機板也大都配置有二個USB埠。蘋果電腦新近推

    出的麥金塔iMac即配備兩個USB連接週邊設備，是一部相當容易安裝

    使用的多媒體電腦，在美、日等國深受歡迎。USB已儼然現代PC用週

    邊設備的標準連接介面，讓個人電腦更具人性化。

      讀者看完上面的介紹可別過早樂觀，欲享用USB的方便也必須付出

    相當地代價，首先，您的電腦要有一片BIOS及晶片組中支援USB功能

    的主機板，如果沒有，就還要增購具有USB連接埠的USB擴充卡。另外，

    作業系統也必須支援USB。至於傳統介面的週邊設備，更必須選用合

    適的轉接器或轉接線，以及轉換驅動程式，來連接二種不同規格的連

    接埠。另外，如果設備過多，還需考慮加設USB Hub（集線器，可另

    含印表機埠、序列埠等多種模組）作連結的工作，如此一來，在功能、

    經濟上將大幅減低效益。因此短期內是否值得汰換具有USB功能的產品

    或加裝轉換器，尚需再三評估。

    三、什麼是IEEE 1394（又稱FireWire, 火線）

      IEEE 1394（註2）如同USB，也是一個萬用介面，皆擁有便利安裝

    使用的特性，支援隨插即用及熱插拔功能，但IEEE 1394技術較USB

    專業且價格較昂貴，適合高速傳輸並可外接高達63個周邊節點，例

    如攝錄影機（DV、D8）或硬碟機；USB則適合低速傳輸並可外接高達

    127個週邊節點，例如印表機、掃描器、鍵盤、滑鼠、數位相機、數

    據機等。

     IEEE 1394原是蘋果電腦（Apple）所研發的傳輸規格，後由IEEE所

   制訂的高效能串列匯流排，傳輸率高達100-400Mbps，比USB速度快33

   倍多，應用點對點通訊結構，支援非同步及同步資料傳輸，且支援

   Isochronous，可保證在一定的時間內傳輸完畢影像和聲音的資料，具

   數碼歸一之應用能力，提供簡單且全新的多媒體數據接駁方式，足以

   勝任高畫質的影像裝置和大量儲存裝置，並具直接聯繫結合影音家電

   產品的能力。

     微軟新一代作業系統Windows 2000已支援IEEE 1394規格，目前國

   內廠商已有生產內建IEEE 1394高速連接埠的主機板，相關週邊設備

   也陸續上市，他是整合資訊與家電之重要關鍵技術之一，具建立家

   電、電腦及通訊等三大領域的共通介面之能力，將成為新一代之PC內

   部儲存裝置使用之共同標準，及下一代數位家電的主流界面，意謂著

   未來我們將可能用電腦去控制家電產品。

    四、什麼是Device Bay

      Device Bay係由康柏（Compaq）、英特爾（Intel）與微軟（Microsoft）

    所共同制訂的新擴充槽標準規格，Device Bay重新定義了擴充槽的

    標準與週邊設備硬體的機械規範，意即，未來所有週邊設備製造廠

    商，可以據此規格來發展“標準化”的週邊設備，讓週邊設備全部

    能被安置在相同的標準插槽中，包括擴充硬式磁碟機、軟式磁碟機、

    數位影音光碟、數據機、網路卡等裝置，以及所有USB及IEEE 1394

    相容的裝置，都能隨插即用地被安裝在相同的介面槽（抽取匣）中。

      電腦主機內與外接擴充盒上的Device Bay標準中皆內含四種電路，

    IEEE 1394連結層電路（link layer）、實體層（physical layer）、

    USB控制電路以及Device Bay控制電路，週邊設備本身則只需要兩個

    IEEE 1394或USB控制電路。目前多家系統晶片組廠商已把USB控制電

    路整合進系統晶片組中，未來系統晶片組整合IEEE 1394（Link layer）

    的介面積體電路時，週邊設備不需再透過PCI來完成與主系統介面溝

    通（Host System），而改透過Device Bay控制器來支援與系統晶片

    組之間的連接，再者，因IEEE 1394的實體層傳輸電路為類比技術，

    而系統晶片組為數位電路，兩者是否整合？則需考慮系統晶片研發

    的成本效益與週邊設備的相容性。但無論如何，未來此類技術將日

    臻成熟，造福更多使用者。

      由於Device Bay控制迴路被置放在介面槽內，因此需透過IEEE

    1394（FireWire）或USB介面與設備連接，使用者可選用外接擴充盒

    來安裝更多的週邊設備，像使用PCMCIA（註3）裝置一樣能夠簡易地

    抽換設備。Device Bay能在新設備加入時自動辨認並設定所需驅動程

    式，因此使用者不需要打開電腦機殼、也不必關閉電源，更不必拔插

    PCI與ISA匯流排上之各種介面卡，就能隨時輕鬆地增減任何週邊設備，

    就如同插入軟碟片一樣。

      Device Bay連接器備有端子（leads）供應電源給週邊設備（包括

    電路與驅動馬達），一般週邊設備無需另設置插頭或連接器取得額

    外電源。若Device Bay搭配IEEE 1394或USB連接埠來使用，新一代的

    PC機殼內將可能只有電源供應器、主機板及CPU，所有驅動程式及裝

    置均是外接式。甚至可由電腦操控一般消費性家電用品，實現家庭

    多媒體網路之夢。

    五、結語

      由於新傳輸技術之出現，未來的個人電腦的週邊連接方式可能完全

    採用USB及IEEE 1394介面，安裝使用精簡快速，讓電腦很容易連接，

    免除使用伺服器的困擾，更由於週邊設備易於更換，使用者將更樂於

    與他人共享設備資源，可增加設備使用效率與節約空間。而且個人電

    腦與家電之結合，將促使人類生活邁入新的家庭多媒體網路電腦時代。

                                     （本文作者任職於本院科工所）

    註釋：

      註1：Hot Plugging指能在電腦開機狀態下抽換，且能通知作業系統

          （OS）裝置變化的設備，支援Hot Plugging的規格有IEEE 1394、

           PCMCIA與USB。

      註2：IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers

           電子電機工程師協會，由相關產業的工程技術人員所組成的機

           構。

      註3：PCMCIA, Personal Computer Memory Card International

           Association為一個由數百家公司所組成的記憶體（MEMORY）

           擴充卡規格定義組織，定義的記憶體擴充卡規格稱為PC CARD，

           通常直接稱為PCMCIA卡。