宽带的提高

　　在USB 2．0规范下如何提高传输的带宽。其中，针对可以使用的带宽，数据的传输带宽速度由原先的8 Mbps左右提高至400 Mbps。这样一个大幅度的带宽增加主要是归功于USB 2．0规范运用了如微帧（micro－frame），可容纳更多信息的传输封包，更频繁的传输次数，分割式的传输处理以及一些新的令牌（如PING、DATA2等）等新增的技术。

　　此外，在USB 2．0设备的结构中，同时增加了两项全新的描述符设置——设备认可（device qualifier）与其他的速度配置字段数值。用户可以用来明确地标示出数据传输设各在其他运行速度下的功能表现。

　　USB 1．x规范所拥有1 ms帧中，系统可以利用这段帧来排定传输数据的次序。但在全新的USB 2．0规范中，则将每1 ms的帧分割成8个各有125μs的微帧。这些微帧并没有采用新的传输权证，反而是将SOF令牌传送8次，且若必要时，高速设各还可计算出SOF令牌的重复使用次数，并计算出微帧的数量。通过这种缩短微帧周期时间的方式，便可减少高速设各对于缓冲存储器的需求。

　　此外，一般的USB低速传输处理过程须通过主机发送一组前置同步信号（利用PRE特殊封包），随后连接配合1．5 MHz的低速传输信号后，完成整段数据传输过程。这种前置的全速设各信号可以通过忽略低速传输信号以及连接端口的开启中继器（repeaters）动作，一同将信号传送至下端的低速设各中。虽然这套传输机制能通过搭配连接端口，为低速设各提供一套使用简易且价格低廉的运作模式，但它却会浪费大量的带宽。这尤其是在控制信号的传输过程中，特别严重。所以USB 2．0的传输接口并未采用这种传输模式。

　　为了降低向下兼容（backwards compatibility）的影响，USB 2．0采用了一组通信协议的延伸技术与针对连接端口研发的全新硬件组件：传输翻译器（transactIon translator，简称TT）。通过传输翻译器，可以用来处理低速／全速的数据交易。因此，如图1所示的起始分割与完成分割数据交易都由传输翻译器来加以实现。

　　图1 分割传输过程图示

　　传输翻译器的缓冲存储器，可以利用全速与低速传输设备进行存取，直接与连接端口进行连接传输。在主机与连接端口之间的数据传送速率可达480 MHz。但因高速连接端口能将低速传输的数据储存于缓冲区，系统不须另外消耗额外的资源来处理较低速的数据传输。

　　低速与高速设备之间的传输会分割成两个部分，包含传输过程中所刚开始的起始分割数据交易（SSPLIT）以及完成分割数据交易（CSPLIT）。二者交错置人其他高速数据传输过程并结合成一个完整的分割传输过程。主机控制器在全速或低速设备进行连接时，会激活起始分割数据交易，并将信息传送到传输翻译器中的高速连接端口。传输翻译器会以适当的速度向设备传送信号，并将所得结果存储于缓冲区中。在与其他的高速设备发送传输信号的一段时间后，主机控制器会发送出完成分割传输的信号，传输翻译器便会回传传输结果的信息给主机控制器。图1就显示了一个分割传输的范例过程。

　　如图2所示，传输翻译器可以支持两种不同的选项，如所有的连接端口共享一组传输翻译器（one transactIon translator perhub），并通过一个标准的主机控制器支持所有的连接端口（图2的右半部），或是每个连接端口各自使用一组专属的传输翻译器（one per port）（图2的左半部），所配置的标准型主机控制器则能支持每一个连接端口。从用户的角度来看，传输翻译器所支持的第2种模式能支持用户同时使用多组标准型的USB外围设备。这些设各以往都必须占用大量的传输带宽。如果在所有的连接端口共享一组传输翻译器的模式下，用户仅能进行一组全速摄影机的传输连接；但是在每个连接端口各自使用一组专属的传输翻译器的模式下，用户可同时进行多组全速摄影机的传输连接。

　　图2 高速连接端口的图示

　　在传统的USB传输过程中，传输批量传输未成功（naking bulk）与控制OUT端点（control OUT endpoint）的信号往往会占用大量的带宽。为了降低高速批量与控制OUT端点信号所产生的带宽损耗的影响，USB 2．0规范采用了PING令牌封包（PINGtoken）。当系统发送出整批或是对控制端点发出OUT传输信息或是NAK信息时，主机控制器会向高速非固定端点询问是否有足够的内存，以PING传输方式接收可容纳wMaxPacketSize大小的数据负载（data payload），端点则以ACK握手信号响应是否有足够的缓冲存储器来接收数据负载；若是没有办法的话，则会传回NAK信号以示拒绝接收。

　　高速的非周期性OUT端点也可接收一组NYET的信号响应，以通知主机控制器可以接收数据负载，但是端点并没有足够的缓冲存储器去接收其他的数据负载。而之后，主机会持续使用PING传输方式进行数据传送，直到端点表示有足够的缓冲存储器支持下一个OUT传输。

　　另一种可提供主机信息并能提升带宽效率的管理方式，是通过端点描述符号的blnterval间隔字段值。blnterval字段值的计算公式为2N—1，通常不会以实际数字表示。对于高速或全速的同步传输端点而言，blnterval值必须介于1～16之间，并可支持较缓慢的同步传输速率。对于中断端点而言，在高速、全速以及低速端点等环境下，blnterval值必须分别介于1～16、1～255以及10～255的范围内。对于高速批量与控制OUT端点而言，这项计算值代表每通过NAK所产生的微帧数字，若端点没有进行通信传输，就不会产生NAK信号。这项统计信息能协助主机控制器适当地安排作业流程顺序，并将带宽损耗降至。

　　针对高速设备的需求，USB 2．0规范传输接口已简化了所能承载的数据封包容量之大小选择。批量端点仅有512字节大小，控制端点则仅有64字节。高速中断与等时端点所能承载的封包容量介于1至1025字节之间，然而这些容量仍须视固定周期端点（periodic endpoint）是否为高速带宽的端点以及其他条件的限制而定。

　　高速带宽端点为固定周期端点，在单一微帧中能同时传送多3组的数据传输，提供在单一固定周期端点中，支持组件速度可超过23 MB／s的高容量数据传输机制。若符合以上特点，那么所能承载的封包容量大小限制值，请参阅表所列。

　　表 全新同步与中断端点的可承载封包容量限制

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