如今，人們購買的所有計算機的后面幾乎都配有一個或多個通用串行總線接口。通過這些USB接口，您可以將從鼠標到打印機的各種設備連接到計算機上，既方便又快捷。此外，操作系統也支持USB，這使設備驅動程序的安裝變得快捷而簡單。與其他將設備與計算機相連的方式相比（包括并行接口、串行接口以及您在計算機機箱內安裝的特殊卡），USB設備真是簡單至極！

在本文中，我們將從用戶和技術這兩個角度來介紹USB接口。您將了解到USB系統為何如此靈活，它如何能夠支持如此多的設備。您將會切實感受到，這真是一種神奇的系統！

如果您使用計算機已有兩三年時間，那么一定知道，過去將設備連接到計算機上是一件讓人十分頭痛的事情，而這也正是通用串行接口在努力解決的問題。

• 過去，打印機都是連接到并行打印接口，而大多數計算機只有一個接口。諸如Zip驅動器之類的裝置需要與計算機建立高速連接，它們也要使用并行接口，但通常成功率很低，且速度不快。
• 調制解調器使用的是串行接口，而一些打印機以及諸如掌上電腦和數碼相機等的特殊設備也使用串行接口。大多數計算機最多有兩個串行接口，而且在多數情況下它們的速度都很慢。
  
• 那些需要高速數據傳輸的設備會被制成專用硬卡，這就需要將它們裝在計算機機箱的卡槽中。遺憾的是，這些卡槽的數目也是有限的，而且為某些硬卡安裝驅動程序非常復雜，您恐怕需要請一位專家幫忙才能搞定。

USB的目標就是結束這些令人頭痛的麻煩。通用串行總線提供的方法單一、規范且易于使用，它可以將多達127臺設備連接到計算機上。

如今生產的所有外設幾乎都配有USB端口。下面列舉了一些現在可以買到的USB設備：

• 打印機
• 掃描儀
• 鼠標
• 操縱桿
• 模擬飛行操縱桿
• 數碼相機
• 網絡攝像機
• 科學數據采集設備
• 調制解調器
• 揚聲器
• 電話
• 視頻電話
• 存儲設備，如Zip驅動器
• 網絡連接

將USB設備連接到計算機上非常簡單——您只需在計算機上找到USB接口，然后插入USB接頭即可。

個人計算機背面的典型USB插孔為方型插孔。

稱為“A”接口的典型USB接頭

如果是一個新設備，操作系統會自動檢測到它，并尋找驅動程序。如果設備已經安裝，則計算機會激活該設備，并開始與之對話。此后，您便可以隨時連接和斷開USB設備了。

許多USB設備都自帶內置線纜，線纜上配有“A”接口。如果未提供內置線纜，則設備上會有一個用于插入USB“B”接頭的插孔。

典型的“B”接頭

USB標準使用“A”和“B”兩種接頭以避免產生混淆：

• “A”接頭表示“向上”連接至計算機。
• “B”接頭表示“向下”連接到各個設備。

通過在上端和下端分別使用不同的接頭，就不會產生混淆了。您只需將USB線纜的“B”接頭連接到某臺設備，而將“A”接頭插入“A”插孔就行了。

如今出售的大部分計算機都會提供一到兩個USB插孔。目前市場上提供的USB設備很多，計算機上的插孔很快就會被用光了。比如在一臺計算機上，有一臺USB打印機、一臺USB掃描儀、一個USB網絡攝像機和一個USB網絡連接。但這臺計算機上只有一個USB接口。很明顯，現在的問題是“應該如何將這些設備都連接到計算機上”？

解決問題的簡單辦法就是購買一個價格不高的USB集線器。USB標準可支持多達127臺設備，而USB集線器也屬于該標準的一部分。

典型的USB四口集線器可插入4個“A”接頭。

集線器通常具有4個新端口，但也可能更多。您需要將集線器插入計算機，然后將設備（或其他集線器）插入集線器。通過將集線器串連在一起，您可以在一臺計算機上建立數十個可用的USB端口。

集線器有的帶電源，也有些不帶電源。正如您將在下一頁所看到的那樣，USB標準允許設備從它們的USB連接中獲取電能。顯而易見，打印機或掃描儀這樣的高功率設備將配有自己的電源，而像鼠標和數碼相機這樣的低功率設備則會靠總線供電，以簡化自身的構造。這些電能（5伏電壓可提供高達500毫安的電流）都來自計算機。如果您擁有許多自已供電的設備（如打印機和掃描儀），那么就不需要為集線器提供電源了——由于任何連接到該集線器的設備都不再需要額外電源，因而計算機自身便足以滿足集線器的需要了。反之，如果您有許多像鼠標和攝像機之類本身不提供電源的設備，則可能需要一個有電源的集線器。集線器配有自己的變壓器，它會為總線提供電源，以使設備不會加重計算機供電的負擔。

啟動主機后，它會查詢所有與總線相連的設備，并為每個設備分配一個地址。這個過程稱為枚舉——在將設備連接到總線時，主機也會枚舉它們。此外，主機還會查出每臺設備要執行的數據傳輸類型。

• 中斷——鼠標或鍵盤等設備發送的數據非常少，它們會選擇中斷模式。
  
• 批量——打印機等設備接收的數據包含在一個大的數據包中，它們會使用批量傳輸模式。這種模式會將大塊數據發送到打印機（塊的大小為64個字節），并對這些數據進行驗證，以確保它們的正確性。
  
• 同步——流式設備（如揚聲器）都使用同步模式。在這種模式下，設備與主機之間的數據是實時傳輸的，其間沒有數據糾正過程。

此外，主機還可以通過控制數據包發送命令或查詢參數。

列舉設備時，主機會一直跟蹤所有同步和中斷設備所請求的總帶寬情況。如果總帶寬為480Mbps（兆比特每秒），這些設備最多可占用90%的帶寬。在用完這部分帶寬后，主機就會拒絕訪問任何其他同步或中斷設備，控制數據包和用于批量傳輸的數據包將使用剩下的帶寬（至少有10%）。

通用串行總線會將可用帶寬分成多個幀，而主機則控制著這些幀。每個幀包含1,500個字節的數據，每隔一毫秒就會啟動一個新幀。在形成幀的過程中，將為同步和中斷設備分配一個槽，以便保證它們得到所需要的帶寬。批量和控制傳輸將使用剩下的空間來傳輸數據。如果想了解更多信息，您可以查看本文末尾的技術鏈接，它們提供了大量的詳細信息。

USB性能特點
通用串行總線具有以下性能特點：

• 計算機可以充當主機。
  
• 主機上可以連接多達127臺設備（可直接連接，也可以通過USB集線器連接）。
  
• 單根USB線纜可達5米之長；使用集線器后，設備最多可以在遠離主機30米的地方工作，這相當于六根線纜的長度。
  
• 使用USB 2.0時，總線的最大數據傳輸速率可達到每秒480兆比特。

• USB線纜包含兩根電源線（一根電壓為5伏的電線，另一根是地線）和一對用來承載數據的雙絞線。

• 在電源線上，計算機在5伏電壓下可提供高達500毫安的電流。

• 低功率設備（如鼠標）可以直接使用總線中的電流。高功率設備（如打印機）則配有自己的電源，總線只向它們提供很少一部分電能。集線器也自己有電源，能夠直接為與之相連的設備供電。

• USB設備都是熱插拔型的，這表示您隨時都可以將它們插入總線和拔掉它們。

• 當計算機進入省電模式時，主計算機可以將許多USB設備置于睡眠狀態。

與USB端口相連的設備依靠USB線纜來承載電源和數據。

USB線纜的內部構成：兩根電源線，其中一根是電壓為5伏的電線（紅色），另一根是地線（棕色）；一對用來承載數據的雙絞線（黃色和藍色）。該線纜還是屏蔽電纜。

USB 2.0
USB 2.0標準是USB 1.1的升級版本，于2000年4月推出。

USB 2.0（高速USB）為多媒體和存儲應用程序提供了額外帶寬，其數據傳輸速度比USB 1.1快40倍。為了讓消費者和制造商順利實現這一過渡，USB 2.0具有完全的向前和向后兼容性，它不僅可以用于原來的USB設備，而且還能使用之前USB制造的線纜和接口。

USB 2.0支持三種速度模式（每秒1.5、12和480兆比特），這樣它既可支持鍵盤和鼠標等低帶寬設備，也可支持高分辨率的網絡攝像機、掃描儀、打印機和高容量的存儲系統等高帶寬設備。隨著USB 2.0的廣泛應用，個人計算機（PC）領域的領導者可以加快新一代PC外設的開發，以跟上現有高性能PC的發展步伐。USB 2.0的傳輸速度也促進了新一代PC和應用程序的發展。除了改進功能和鼓勵創新外，USB 2.0還提高了用戶應用程序的效率，用戶可以同時運行多個PC應用程序或高性能外設。