将USB 3.0用于存储媒体应用

简介
通过加快内部和外部存储转化的性能，USB 3.0为存储器市场带来了一项根本性转变。由于USB 3.0能够使外部驱动器达到与PC内部驱动器相同的数据传输速度，因此用户当然可以比过去更加充分的利用外部存储器。

USB 3.0无需改变PC电脑中USB连接器的波型因数即可达到这种新的性能水平，并且在所有其它方面能够完全向后兼容。这样，在满足了存储需求外，USB 3.0还为各种存储器应用提供了理想的解决方案。

本文提供了USB 3.0的简介以及影响USB 3.0应用的各种因素。尽管这里我们关注的重点在于存储器的应用，但我们同样也涉及到了一些其它应用，因为USB的通用性是将这种接口用于外部磁盘驱动器的主要原因。

对于存储应用，假设将他们分别为用于外部和内部存储的接口，那么USB和SATA之间的关系特别有趣。由于现在的USB 3.0能够支持磁盘驱动器的最高转换速率，这样在很大程度上就可以将通用的SATA驱动器用作外部USB 3.0的外设。通过使用能够桥接USB3.0与SATA的器件，将USB 3.0接口填加到SATA驱动器是最直接的方式。

根据市场需求，富士通公司推出了世界首款高集成型USB3.0-SATA桥接芯片。利用能够与现有系统轻松匹配的波形因数，芯片大大简化了PC和Mac平台外部硬盘的实现，并提供了USB3.0端口与外部磁盘驱动器间透明的数据传输。因此，这款器件有助于利用那些由于性能原因，已经转向外部SATA（eSATA）的USB的应用，使得驱动器制造商可以轻松利用USB 3.0所承诺的通用连接性。

USB 3.0简介
USB 3.0 ―― 也被认为是SuperSpeed USB ――为那些与PC或音频/高频设备相连接的各种设备提供了一个标准接口。从键盘到高吞吐量磁盘驱动器，各种器件都能够采用这种低成本接口进行平稳运行的即插即用连接，用户基本不用花太多心思在上面。新的USB 3.0在保持与USB 2.0的兼容性的同时，还提供了下面的几项增强功能：

极大提高了带宽――高达5Gbps全双工（USB2.0则为480Mpbs单双工）
实现了更好的电源管理
能够使主机为器件提供更多的功率，从而实现USB-充电电池、LED照明和迷你风扇等应用。
能够使主机更快的识别器件
新的协议使得数据处理的效率更高

USB 3.0可以在存储器件所限定的存储速率下传输大容量文件（如HD电影）。例如，一个采用USB 3.0的闪存驱动器可以在3.3秒钟将1GB的数据转移到一个主机，而USB 2.0则需要33秒。

受到消费类电子器件不断增加的分辨率和存储性能需求的推动，希望通过宽带互联网连接能够实现更宽的媒体应用，因此，用户需要更快速的传输性能，以简化下载、存储以及对于多媒体的大量内容的共享。USB 3.0在为消费者提供其所需的简易连接性方面起到了至关重要的作用。

当用于消费类器件时，USB 3.0将解决USB 2.0无法识别无电池器件的问题。主机能够通过USB 3.0缓慢降低电流，从而识别这些器件，如电池已经坏掉的手机。

对于系统和ASIC开发者而言，USB 3.0芯片和IP的广泛的实用性保证了每个设计要求都可以及时得到满足。这种全方位的支持对于像USB 3.0这样的标准而言特别重要，因为速度、高级协议和各种电缆长度（从几英寸到几米）使得设计和标准兼容性成为一项挑战。

SATA与USB
最近几年来，在争相成为外部存储器接口的各种器件中，USB、eSATA和Firewire在个人计算机领域，都各自取得了多个瞩目的成绩。在这一点上，串行ATA（SATA）在消费类PC的内部驱动连接性上，取代了所有其它接口。尽管被称为CFast的新型CompactFlash版本将基于SATA构建，但较早的并行ATA（PATA）在将CompactFlash作为存储媒介的工业和嵌入式应用中仍在继续使用。
自从2004年推出以来，eSATA在外部存储器应用方面已经向USB 2.0和FireWire提出了挑战。eSATA在SATA内部驱动器所支持的相同速率下，与外部器件互相传输数据。值得一提的是，eSATA接口可以支持高达3Gbps的数据传输率。即使接照由编码所缩减的实际速率，eSATA的数据速率也完全足以用作最高速的硬盘驱动器，这种驱动器能够以120/秒的速度传输数据（约为90Mbps）.

尽管eSATA仅用于存储器应用，但它的这些性能使其能够抢占USB 2.0和FireWire的市场份额。SATA的其他优势还包括低处理器成本。USB 3.0的性能显著优于eSATA和FireWire 800。在5Gbps全双工下，USB 3.0比可以达到800Mbps的全双工的eSATA和FireWire 800的速度更快。（注意，eSATA的3Gbps数据是单双工的，而USB 3.0所提供的是全双工的。尽管我们在这里无法详尽的说明，但仍需提请注意的是USB 3.0包括可选装置，用于传输无序数据，是用于磁盘驱动搜索的最佳选择。）

富士通的USB 3.0 ―― SATA芯片解决方案
为了实现可以将SATA硬盘驱动器用于USB 3.0的简单方法，富士通推出了MB86C30A单芯片解决方案，用以将USB 3.0和基于SATA/ATA/ATAPI的大容量存储器进行桥接。这种桥接芯片将USB2.0和USB3.0的海量存储要求转移给SATA和ATA/ATAPI通信协议。

MB86C30A是世界首款USB 3.0从芯片，采用了富士通的高速串行I/O技术。不久的将来，利用65nm CMOS技术构建的芯片，在采用高速USB规格方面，将实现更低的功耗和更大的灵活性。富士通已经在“2009 SuperSpeed USB开发者协商会上”展示了其USB 3.0从芯片，并证明了它具有行业最快的传输速率。

此芯片符合于2008年11月发布的USB 3.0规格1.0以及SATA规格2.6版本的要求。芯片还符合USB Mass Storage 批量传输协议。图1显示了芯片的主要功能。

图1：富士通的MB86C30A USB3.0-SATA桥接芯片