为什么 USB 2 速度从未达到最高 48MBps？

Question

USB 2 连接的限制因素是什么？接口为 480Mbps，相当于 8b/10b 编码后的 48MB/s。我有各种磁盘和存储卡，它们的速度可以超过 100MB/s，但它们在 USB 2 上的速度从未超过 34MB/s。我多年来一直知道这个限制，但我不知道为什么它没有接近 48MB/s。

Answer 1

480 Mbit/s 是原始容量总线。但不仅数据适合该容量；总线上的其他设备也需要时间，它嵌入时钟信号等等。但最重要的是总线协议的结构。

USB 传输始终由主机发起，而不是由设备发起（一个有趣的练习是将其与打断端点类型）。 因此，任何希望并准备好传输数据的设备都将等待，直到主机实际请求传输。

请求从主机发往设备，数据可以双向流动，但通常会有成功或失败的通知，因此无论如何都需要双向数据传输。USB1 和 USB2 使用单个差分对双向传输数据，以半双工方式使用。（更糟糕的是，它是用于数据传输的 LVDS，有时用作控制信息的两条独立线路。）所有线路都有电容和电感；因此，在我们切换信号方向（主机到设备或反之亦然）之前，我们需要引入一些延迟。（原始并行 PCI 总线具有相同的概念巴士周转出于同样的原因。与现代 PCI Express 相比，每个通道使用 4 条数据线、两个 LVDS 对，其中一个始终用于一个方向，另一个用于另一个方向，而 USB3 也有单独的 LVDS 对。）这会占用一些时间，并且在此期间，没有任何东西被转移。

总体而言，这次失去控制和扭转局面的份额实际上相当大，约为40%！所以在最佳条件下您将无法实现超过 30 MiB/s 的 USB 网络传输速度。

Answer 2

简而言之，虽然 USB 2.0（甚至 3.0）标准允许/具有能够提供最大速度的带宽，但其他因素也会发挥作用。当您说 USB 2.0 时，这是可用的标准/技术，但没有构建硬件来支持 USB 2 标准/设计的最大容量。涉及的硬件：

1. USB 接口（插头/插座）
2. USB 芯片组
3. USB 线（我认为是最大的罪魁祸首之一）
4. 内存速度（硬盘、闪存等）
5. 计算能力
6. 干扰（来自外部因素、电源线、甚至主板组件）
7. USB 端口电量充足

..和更多..

现在我确信，如果我们真的想接近极限，我们可以组装完美的硬件组件来真正突破极限，但经济学会发挥作用......东西会非常昂贵，人们不会真正购买它们。

硬盘也是如此。你知道制造商有能力开发可以使用 5-10 年的硬盘吗？事实上，2000 年初的硬盘似乎比我们现在的硬盘更耐用……我知道我有一台三星 40GB 硬盘，已经用了将近 10 年，除了这里那里有几个坏扇区外，它仍然运行良好。现在，即使是最坚固的硬盘，能用 3 年就算幸运了。

能力是存在的，科学也是存在的，但经济问题又出现了。为什么硬盘制造商要制造价格昂贵、使用寿命长的硬盘？这将非常难以营销和销售。但对于服务器级硬盘来说，情况可能并非如此。