海量存储等级vs.媒体传输协议

海量存储等级（Mass Storage Class，MSC）是USB第一个标准化的规格，目前海量存储装置都能通过USB物理连接支持这项传输协议。另一方面，由于数字版权管理与内容保护需要考虑特殊的通讯协议，微软因此又推出了媒体传输协议（MTP）作为传统大容量存储装置的替代方案。

　　数字版权管理（DRM）与内容保护需要运用特别的通讯协议，在微软的DRM引擎Janus中，底层采用的技术为MTP。MTP可被视为取代传统MSC的方案，能传送受保护的内容。图1是传统海量存储装置应用以及相关的软件堆栈。

　　主流操作系统与海量存储装置都能通过USB物理连接支持MSC，USB闪存盘、iPod及USB DVD刻录机都使用与USB Zip-100磁盘驱动器完全相同的指令。USB闪存盘与iPod甚至包括特殊的USB控制器，如Cypress半导体公司的EZ-USB AT2LP能将SCSI指令转译成闪存或硬盘的原生指令。

　　制定一套新协议的决策不能等闲视之，当微软决定要针对便携式媒体装置制定一套新标准时，等于是对抗整个USB市场的成功基础。既然如此，为何要大费周章改变一套发展相当成功的标准呢？

　　事实上，对于掌上型便携式媒体装置这种需要更精密的系统存取机制而言，MSC并不是理想的方案。MSC为硬盘配备的接口仅允许一个装置与磁盘驱动器进行传输，磁盘驱动器无法通过USB接口或DSP在音乐播放器中共用硬盘。由于USB接口无法探测装置硬盘里的档案系统，因此所有读写作业都是在逻辑块地址（Logical Block Address，LBA）中进行。这意味着USB装置无法得知写入作业何时完成，因此不能预测何时能与主控端切断联机。

　　MSC也有受困于设计而无法达到的功能，例如未设立调整音量或关闭影片播放装置屏幕的功能，也没有专门的机制向主控端发送更多指令。此外，MSC本身也不适合支持USB联机。在装置写入数据途中拔掉USB接线时，USB装置所使用的大多数档案系统都无法做出适当的反应。

　　通过修改现有的MSC协议来达成上述功能是很困难的，任何延伸方案都无法与现有基础同时运作。Mass Storage DWG多年来一直尝试制定USB装置开机的标准，但至今仍未达成目标。与此同时，微软决定在现有基础上建置MTP。

　　图3展示了一个典型的MTP系统。通过系统中的USB串行接口引擎（SIE），CPU可控制USB总线的通讯协议。系统中的CPU可连接至主控端作为一个MTP装置，也可配合设计的需要作为海量存储装置。

　　MTP与MSC在不同层面上通过USB进行通讯，MSC针对系统中的存储单元放置一个极薄的数据容器，USB Mass Storage装置不知道存储装置的档案系统。这种设计让USB装置拥有极高的弹性，主控端可通过不同的方法 来控制存储单元。固定功能的USB-to-ATA桥接控制芯片可对硬盘进行格式化或将DVD-R设定成任何专利型格式，甚至是芯片在出厂时尚未问市的格式。

　　这是如何实现的呢？桥接芯片以透明化的模式将逻辑块寻址层级的指令传送给磁盘驱动器，而不会尝试了解档案系统的结构。反观图像传输协议（Picture Transport Protocol，PTP）与MTP协议，则能在更高的功能层上进行通讯。

　　图像传输协议是相机与扫描仪用来传送数据的通讯协议，拥有许多MTP需要的功能，支持双向控制机制，计算机可控制扫描仪，也可在扫描仪上设计一个按钮向PC要求进行扫描。设计这套协议主要针对高速、无错的数据传输，这也是扫描仪与便携式媒体播放器所追求的目标。

　　PTP与MTP协议允许主控端通过任何格式与存储装置进行通讯，其中包括专利型相机档案系统以及各种新推出的闪存装置。PTP与MTP在这方面采用类似FTP协议的方法，这些协议将档案视为对象而不是逻辑块寻址。

　　图4左图显示了转译至FAT格式硬盘数据的一个典型档案读取流程。在此之前，主控端已找到读取目标档案所在目录的逻辑块地址。当得知目录所在地址后，主控端就可以开始读取档案数据。若档案中有更多数据，主控端就会读取FAT（再次通过特定的逻辑块地址）并判断档案数据所在的下一个丛集，将丛集编号转译成逻辑块地址，然后读取另一个特定的逻辑块地址。这些功能都融入至主控端，USB桥接芯片仅撷取逻辑块地址。

　　图4右图中显示MTP或PTP装置上类似的传输流程。USB联机的装置端必须充分了解装置上的档案结构。第一个指令（get object handles）的功能较类似“read directory”，不像“read address 1234”。其后指令（GetObjectInfo）的功能较接近“dir mysong.mp3”，不像“read address 1234”。最后的指令（GetObject）要求装置以串行模式传出整个档案，主控端不必浏览整个FAT表在装置中找出所要的档案。

　　MTP适合应用在复杂的高端装置，由于会增加设备的负担，因此会产生较高的整体系统成本以及较长的研发时间。然而MTP也有许多优势，它支持各种功能，例如让音乐播放设备能同时通过PC喇叭播放音乐以及下载档案，并提供一套标准机制，可通过PC或装置来控制音量，还能针对编辑后的播放清单进行同步化处理。MTP让USB传输成为媒体播放器的延伸功能，而不是一种“特殊模式”。

　　MSC则较适合简单的媒体播放器，并锁定各种海量存储装置应用。例如Sony的DVDirect DVD录像机，可搭载足够的智能功能，能刻录DVD，并利用Roxio与Nero等商业DVD刻录软件的各种功能，这些软件可以和各种高容量装置进行通讯。

　　MTP装置的市场持续扩张，加上数字音乐与影片内容如雨后春笋般地成长，MSC与新型媒体传输协议的硬件平台发展空间值得期待。MSC将继续坚守传统角色，扮演搭载硬盘装置的最佳选择，并提供其他功能。MTP则将继续扩展高端、复杂型媒体播放装置市场，在各种多功能硬件上提供极佳的使用者体验。