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[WHDI] 新一代高速接口的盛宴(总结所有高速接口)--免费最新资讯
P:2009-10-07 09:41:18
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电脑升级了，接口技术也要跟进。进入2009年，新一代高速接口开始频频曝光，这些为新一代平台打造的高速接口使得IT平台的性能登上了一个新台阶，我们将迎来G比特接口的时代。
电脑CPU和GPU的性能提升固然能够给使用者带来更好的体验，但接口速度的升级更能让用户感受到实实在在的进步。以USB接口为例，它支持的“即插即用”特性使得电脑用户不必像以前一样在BIOS中调节各个中断以避免冲突，也不必一次又一次重新启动电脑来完成新设备的安装。更为可贵的是，当时USB1.1是传输最快的外部接口之一，它支持12Mb/s的传输速率。在它的带动下，闪存盘、移动硬盘、MP3等一大批设备开始流行。
随后出现的USB2 . 0接口更是颇具前瞻性地将传输速率提升到了480Mb/s，并扩展到手机、MID、游戏机、电子书、上网本、GPS，甚至机器人和汽车等平台。USB接口的出现和蓬勃发展，揭开了个人电脑平台上接口串行化的序幕，使用的便捷性和普及性更无人可及，CHIP也因此将USB接口列为IT界划时代的革命之一，其意义甚至超越了Pentium处理器的出现。
随着个人电脑平台的不断发展，未来数据传输的流量将达到TB级别。
目前电脑使用的数据传输方式，无论是USB 2.0，SATA和eSATA，还是基于无线的802.11g和802.11n，都显得跟不上潮流了，因此，新一代G比特级别的高速接口已经呼之欲出。它们包括USB 2.0的接班人——USB 3.0，下一代SATA接口——SATA Revision 3.0，用于视听产品的新接口——HDMI 1.4、Display Port v1.2和DiiVA、用于无线视频传输的Wireless HD、WHDI 和WiGig，以及其它形形色色的传输接口。这些高速接口采用了哪些新技术？它们的发展前景如何？请看本期前沿技术《高速接口的盛宴》。
再续辉煌 USB 3.0步入实用化
USB无疑是目前最成功的外部接口，CHIP曾在前沿技术栏目中第一时间为读者全面介绍了USB 3.0接口的工作原理和指标。目前，USB 3.0接口已经实用化，让我们看看它在实用化的道路上取得了哪些进展吧。
USB 3.0传输演示
早在2008年秋季IDF上，英特尔就已经演示了USB 3.0传输方式，在接下来的CES2009展会上，至少5家相关厂商也进行了USB 3.0传输演示实验。
值得注意的是，早期USB 3.0的传输速率仅仅稍快于USB 2.0，但在2009年5月日本东京举办的USB 3.0开发者大会
上，各厂商除了纷纷展出实物以外，USB 3.0接口的实际传输速率也达到了160MB/s，这还是在桥接芯片受限于SATA总线的速度（1.5Gb/s）下得到的。由于USB 3.0的技术特点，想要达到5Gb/s的理论传输速率较为困难，但实际传输速率在2010年达到300MB/s应该问题不大。
USB 3.0桥接芯片上市
随着各厂商USB 3.0芯片的物理层和逻辑层设计完成， USB 3.0桥接芯片也开始出货，最先上市的依然是日本厂商的产品。2009年5月，NEC发布的主控制器LSI μPD720200是全球首款USB 3.0控制器芯片，它采用10mm见方、176引脚的FBGA封装，支持两个USB 3.0端口，工作时的功率低于1瓦，售价大约1500日元，6月中旬开始供货。2009年7月，富士通的USB 3.0-SATA桥接芯片MB86C30A也开始样品供货，它采用7mm见方的LQFP封装。以65nm工艺技术制造，预定每月大约销售100万个。美国的TI等公司也准备在年内供货USB 3.0芯片。与此同时，太阳诱电、村田制作所等公司也推出了用于消除USB 3.0和DisplayPort等高速接口噪音的扼流线圈。随着这 些 用 于USB 3.0的芯片和附属元件上市，支持USB 3.0的硬件也如雨后春笋般地出现了。
支持USB 3.0的硬件
在USB 3.0桥接芯片出货之后不久，支持USB 3.0的硬件就纷纷上市。首先出场的是USB 3.0接口的扩展卡和各式USB 3.0线缆，扩展卡可以用于台式机和笔记本电脑，一般提供两个USB 3.0接口，另一端则是xHCI或者PCI-E 1X。2009年7月，华硕推出了最新的主板P6X58 Premium ，它板载了NEC的μPD720200，提供两个USB 3.0接口，这是第一款提供板载USB 3.0接口的主板。
此外，采用USB 3.0的移动硬盘盒也进行了展示。随着USB 3.0的进一步普及，未来厂商将在芯片组中加入对USB 3.0的支持，USB 3.0芯片也将扩展到数码相机、数码摄像机、手机等领域，续写USB2.0的辉煌。
支持USB 3.0的操作系统
在2008年11月的“Superspeed USB”开发者大会上，微软宣布将在Windows 7中提供对USB 3.0的支持，但在最初的版本中将不会加入USB 3.0驱动，对USB 3.0的支持将在未来用升级补丁的方式解决。
Windows Vista也将通过这种方式添加对USB 3.0的支持，但Windows XP可能将不会再次升级。在各类操作系统中，Linux是最早支持USB 3.0的，今年6月，英特尔的开发人员透露，到9月份Linux的用户将获得对USB 3.0的正式支持。苹果还没有给出Mac OS支持USB 3.0的具体时间表，形形色色的智能手机操作系统可能也会选择在明年之后才提供对USB 3.0的支持。
进一步发展
提高USB 3.0传输的速率是未来一段时间需要解决的问题，这有赖于更加成熟的芯片设计。内置USB 3.0的芯片组则会在2010~2011年完成，英特尔即将发布的P55芯片组并未提供内置的USB 3.0，AMD则准备在2011年才将USB 3.0加入芯片组，这可能是考虑到目前USB 3.0还有较大改进余地，而且USB 3.0还需要与内部的总线进一步整合的缘故。
虽然USB 3.0的5Gb/s的传输速率已经很高，并将进一步打压IEEE 1394接口的生存空间，不过USB-IF显然对此并不满足。
根据今年5月USB 3.0开发者大会上传出的消息，未来的USB接口有望达到25Gb/s的传输速率，在2012~2013年，USB-IF将开始讨论这一标准的制定。
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配合高速SSD SATA Revision 3.0与NVMHCI并存
SATA Revision 3.0与USB 3.0一起在2008年秋季IDF上亮相，它的理论传输速率高达6Gb/s。SATA Revision 3.0的出现，将会更好地支持以高速SSD为代表的存储设备。
NVMHCI则专为闪存开发，它可能在将来成为SSD的标准接口。
SATA Revision 3.0占据先机
2009年5月底，SATA标准化组织宣布SATA Revision 3.0的制定最终完成。与上一代的SATA 2.0相比，SATA Revision 3.0的传输速率达到了6.0Gb/s，是前者的两倍。
通过增加NCQ命令，以及对即时指令进行优先处理，SATA Revision 3.0进一步提高了执行效率。SATA Revision 3.0还采用了全新INCITS ATA8-ACS标准，不仅进一步改良了传输讯号，还大幅降低了SATA传输的功耗，并可兼容旧有的SATA设备。不过，与USB3.0一样，SATA Revision 3.0也尚未被加入芯片组中。目前想要在主板上采用SATA Revision 3.0技术必须通过第三方芯片。SiliconImage公司的芯片使用了一条PCI-E 1X通道，极限速度大约250MB/s，而Mar vell公司则采用PCI-E 2.0 1X，极限速度大约500MB/s。上文中提到的华硕P6X58 Premium主板就采用了板载Marvell控制芯片的方案，拥有两个SATA Revision 3.0接口。不幸的是，正是由于这颗芯片出现了瑕疵，导致这款全球首块同时板载SATA Revision 3.0和USB 3.0技术的高端产品夭折。
eSATA：加入供电能力
eSATA比USB 2.0更快，不过不具备供电能力也成为它的致命硬伤。2008年1月，SATA-IO宣布，将开始制定Power Over eSATA的标准，2008年年底，这一标准制定完成，但直到2009年上半年，支持Power Over eSATA接口的设备才逐渐出现。
加入供电能力将为eSATA插上腾飞的翅膀，因为对于目前拥有量巨大的SATA接口硬盘而言，有了Power Overe SATA，不需要硬盘盒也可以当作移动硬盘使用。同时，eSATA的传输速度目前已经高达3.0Gb/s，工作于SATA Revision 3.0之下更可达到6.0Gb/s，更加便于发挥移动式SSD硬盘的威力。虽然在各类外设的接口中，eSATA不像USB那样普及，但在移动存储设备中，Power Over eSATA可能更具备优势。
NVMHCI：更适合SSD应用
在此前前沿技术栏目的相关文章中，CHIP为读者分析了固态硬盘技术的发展，指出目前固态硬盘的一个技术瓶颈就是数据接口是针对传统硬盘的读写方式，而不是固态硬盘的读写方式来设计优化的，这就造成了不少SSD的性能不如人意，而且主控芯片对SSD的性能影响很大。以英特尔、微软为首的数十家厂商正在推进NVMHCI（非易失性存储器主机控制界面）的实用化，以便在未来发挥SSD的威力。
NVMHCI 1.0标准颁布于2008年4月，是一个操作系统驱动程序与内存控制器之间的接口标准，可以根据闪存的特点充分发挥闪存的效能，它集成于从英特尔5系列开始的芯片组中。目前这一接口的传输速率达到2.4Gb/s，但只搭载于主板上，供内部代号是Braidwood的扩展闪存加速卡（类似移动平台上的迅盘）使用。在2009年6月的Computex展会上，英特尔展示了这一技术。目前看起来，SATA和NVMHCI并无冲突，但是，未来也不排除在高速SSD普及之后，后者取代SATA成为通用的SSD接口的可能性。对于这一接口的发展，我们在未来还会持续关注。
高清视频传输 HDMI 1.4，DisplayPort 1.2和DiiVA的竞争
高清视频传输的需求是未来一段时间内接口面临的主要问题，早在数年前，HDMI接口就已经出现，并迅速占领了早期高清市场。不过现在，HDMI要面对DisplayPort和DiiVA的竞争，究竟谁最后会占据上风呢？
HDMI 1.4的新武器
2009年5月底，HDMI接口的最新规格——HDMI 1.4揭开了神秘的面纱。与更早的HDMI 1.3相比，HDMI 1.4的改进是巨大的：首先，HDMI 1.4规范将传输的视频规格提升到了4K×2K级别，能够与高端投影机和平板电视以同样的分辨率传输内容。支持的两种超高分辨率画面分别为3840×2160@24Hz/25Hz/30Hz和4096×2160@24Hz。在提高分辨率的同时，HDMI在色彩上也有很大的进步，它支持专为数码相机设计的色彩空间，包括sYCC601、Adobe RGB、AdobeYCC601，可在连接数码相机的时候显示更精确的色彩。同样，提高分辨率需要更大的带宽，这为HDMI 1.4支持两条1080P的视频流的3D显示提供了条件。其次，HDMI 1.4拓展了两项新功能，一是对互联网络的支持，HDMI 1.4版在线材上增加一条数据通道，支持该功能的互连设备能够通过百兆以太网发送和接收数据，可满足任何基于IP的应用。HDMI网络传输允许基于互联网的HDMI设备和其它HDMI设备共享互联网接入，也允许HDMI设备之间共享内容。二是增加了音频回传通道，该通道可减少音频向上传送、处理和播放所需要的线缆数量，并支持高清电视通过HDMI线把音频直接传送到功放上。最后，HDMI 1.4还扩展了接口规格和新的线缆规范，新增的Micro HDMI接口将比现在的19针普通接口小50％左右，可让便携设备支持最高1080p的分辨率。车载连接系统则专门为车载高清内容传输设计，可避免发热、震动、噪音等汽车内部常见环境的影响。不过需要指出的是，想要享受到HDMI 1.4，需要设备和线缆共同支持，这对用户来说，可是一笔不小的升级费用。
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DIsplayPort 1.2：逐渐壮大
DisplayPort是VESA（视频电子协会）颁布的主要面向PC平台的高清接口标准，比起面向家电的HDMI来，它可以算是后起之秀。不过，进入2009年以来，DisplayPort的发展势头相当迅猛，大有与HDMI分庭抗礼之势，DisplayPort 1.2规格的推出就是一个例子。
DisplayPort 1.2规格的主要改进体现在以下几个方面：一是大幅度提高了带宽，从而支持多视频流和超高的分辨率。单条DisplayPort 1.2通道的带宽可达5.4Gb/s，四条通道合并则高达21.6Gb/s，一条电缆可以支持同时传输4路WUXGA或两路WQXGA信号，或是直接以3840X2160@30Hz的 超 高 分 辨 率 显 示 视 频 。 同 时 ，DisplayPort 1.2也支持120Hz的1080P 3D讯号。在附加带宽方面，DisplayPort 1.2也有了较大提升，显示器内置的摄像头、US B接口和麦克风都可通过辅助通讯部分来传输信号。在物理规格上，苹果此前采用的mini DisplayPort也被纳入DisplayPort 1.2之中。
随着性能的提高，HDMI和DisplayPort开始变得针锋相对，比较HDMI 1.4和DisplayPort 1.2，二者无论是功能还是性能都相当类似，比如带宽几乎一致，都支持HDCP等等。前者的优势在于获得了家电厂商的支持，并且产品使用时间长，认知度广；后者的优势在于完全开放，无授权费用，得到电脑厂商的支持。看来很长一段时间内，二者将在PC和家电等平台上共存下去。
DiiVA：孤独的挑战者
从DVD到蓝光，国内业者进行了数次标准制定的尝试，这一次，中国电子视像行业协会又和国内的骨干企业一起，推出了全新的DiiVA接口。它的主要性能指标与DisplayPort 1.1a和HDMI 1.3较为接近，但增加了以太网络和设备控制指令的功能。DiiVA处理芯片的开发可能会交给联发科进行。
抛开支持民族产业的感情，笔者对Di iVA的前途并不看好，在HDMI和DisplayPort的激烈竞争下，DiiVA很难进入高端平板电视和PC平台。或许在国产蓝光碟机和国产平板电视上，我们能够见到DiiVA的身影，但仅有DiiVA接口，而不具备HDMI和DisplayPort的产品显然不会受到消费者的欢迎。
高速无线接口 Wireless HD，WHDI，WiGig的兴起
使用无线方式来传送数据并不新鲜，但想要传送全高清级别的视听数据可是有点难度。国外在这方面已经取得了不小的进展，以Wireless HD为代表的无线传输技术已经实用化，其他技术也纷纷登场亮相。
Wireless HD: 更大的潜力
2006年，日、美、韩三国七家厂商成立了Wireless HD联盟，制订使用60GHz的毫米波作为载体，采用无损方式传输Full HD信号的规范。到2008年2月，Wireless HD 1.0最终完成。在CES 2009上，松下、东芝等厂商展示了采用Wireless HD传输方式的电脑和平板电视，它们都采用SiBeam公司的芯片方案。
Wireless HD支持的带宽可以达到5Gb/s左右，延迟则很低，足以应付以60帧/秒进行全高清无线传输的需要。不过它的传输距离较短，仅为大约10米，而且不能穿透墙壁，此外Wireless HD的发射和接收部分尺寸都较大。尽管如此，因为该技术基于60GHz毫米波，所以发展潜力较大，被业界广泛看好。
WHDI：注重家庭应用
虽然Wireless HD的影响很大，且很早就得到松下、东芝和LG这样的大家电生产商支持，但它依然有一个强劲的对手，这就是WHDI（无线家庭数字接口）。在UWB（无线超宽带技术）退出竞争之后，两者的竞争变得越发激烈。
WHDI是以色列公司Amimon提出的无线传输技术，它采用了频率较低的5GHz频段。这一频段的优点是传输距离较长，而且可以穿透墙壁，但受限于频率，它未来的升级潜力低于Wireless HD。第一代WHDI芯片仅仅支持在20MHz带宽内传输1080i信号，但这一缺憾已经得到弥补，2009年5月，Amimon推出的第二代WHDI芯片已经可以支持40MHz带宽内传输1080P信号。除此之外，它还拥有动态频率选择(DFS)信道的雷达侦测功能，该功能有效地将芯片的可用带宽加倍。新芯片可同时支持5条信道，这意味着一个信号源可以为不同的电视用户提供节目，该功能非常符合家庭用户的需求。新的基带芯片在整合度上也有提升，它内置MIPS内核来实现音/视频控制，而第一代芯片组的这一部分采用了ST半导体的独立微处理器。
早在2008年年底，索尼已经在Bravia ZX-1上使用了WHDI技术，日立、三星等公司也支持WHDI。看起来，WHDI和Wireless HD之间的竞争在所难免，前者体积小，价格便宜，而且传输距离远，可穿透墙壁；后者的指标高，而且后劲十足。不过，它们也有共存之道：注重近距离室内应用（比如碟机到电视）的用户，可以选择Wireless HD，而注重较远距离应用（比如书房电脑到客厅的电视）的用户，可以使用WHDI。这是“In Room”和“In Home”的区别
cable system receiver - 电缆系统接收机 （0） 投诉
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虽然802.11n尚未最终确定，但它的接班人却已经开始在公众视野中频频亮相，这就是WiGig组织力推的60GHz毫米波无线通讯技术。由于毫米波频率高，抗干扰能力较强，因此很早就在雷达等方面获得应用，但得到民用无线传输技术的青睐还是近年来的事情。
WiGi g组织的全称是无线G比特联盟，它由英特尔、诺基亚、Atheros等15家业界领导企业创建。目前，该组织正在制定旨在达到6Gb/s传输速率的无线传输规范，预计在年底初步完成。WiGig组织主席阿萨德表示，WiGig并不针对Wireless HD和WHDI，它更侧重于电脑与其它设备的连接——当然也包括平板电视。
目前，WiGig已经成为802.11n呼声最高的候选者，尽管到9月本刊与读者见面时，经历7年之争的IEEE 802.11n正式标准才能揭晓，但IEEE至少已经有两个小组在研究下一代WiFi 技术，802.11ac小组关心<6GHz的无线传输方式 ，802.11ad小组则专研60GHz毫米波的问题，英特尔等厂商显然属意于后者。
毫米波的指向性和穿墙问题可能将会成为WiGig的绊脚石，采用带有RF天线的增益器或许是个不错的主意。NTT开发的毫米波抛物面天线仅有指尖大小，但却能使传输速率达到10Gb/s，距离也有所增加，若能安装多个增益器，覆盖WiFi范围将不成问题。
office cable - 局内电缆 （0） 投诉
,再加一層
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