USB - Host controller类型介绍

USB 主机控制器类型

USB 主机控制器是计算机系统中的重要组件,负责管理计算机与连接的 USB 设备之间的通信。多年来,针对不同的 USB 标准和数据传输速率,开发了多种类型的 USB 主机控制器。以下是主要 USB 主机控制器类型的概述:

1. UHCI(通用主机控制器接口):

    * USB 标准: USB 1.0 和 USB 1.1

    * 数据传输速率: 低速(1.5 Mbps)和全速(12 Mbps)

    * 开发商:英特尔

    * 特点: UHCI 使用轮询方法检查连接设备的状态,效率较低,但设计简单。它可处理 USB 1.x 设备,确保与旧版外设兼容。

2. OHCI(开放式主机控制器接口):

    * USB 标准: USB 1.0 和 USB 1.1

    * 数据传输速率: 低速(1.5 Mbps)和全速(12 Mbps)

    * 开发商 开发商:康柏、微软和美国国家半导体公司

    * 特点: OHCI 是 UHCI 的替代方案,其设计更为复杂,可将部分处理任务分担到硬件上,从而提高处理 USB 1.x 设备的性能和效率。

3. EHCI(增强型主机控制器接口):

    * USB 标准: USB 2.0

    * 数据传输速率: 高速(480 Mbps)

    * 开发商:英特尔

    * 特点 它通常与 UHCI 或 OHCI 控制器配对使用,以保持与 USB 1.x 设备的向后兼容性。

4. xHCI(可扩展主机控制器接口):

    * USB 标准: USB 3.x(包括 USB 3.0、USB 3.1、USB 3.2)和 USB 4.0

    * 数据传输速率: 超高速(USB 3.0 为 5 Gbps)、超高速+(USB 3.1 为 10 Gbps),USB 4.0 最高可达 40 Gbps

    * 开发商:英特尔

    * 特性:xHCI 为管理 USB 3.x 和 USB 2.x 设备提供了统一接口,简化了流程并提高了效率。它支持 USB 3.x 和 USB 4.0 更快的数据传输速率,同时确保向后兼容旧的 USB 版本。

演进和主要功能:

* USB 1.x: 由 UHCI 和 OHCI 管理,侧重于数据传输速率适中的基本外设连接。

* USB 2.0: 引入用于高速数据传输的 EHCI,大大提高了性能,支持要求更高的应用。

* USB 3.x: 利用 xHCI 处理更高的数据传输速率并增加功率传输,支持现代高速外设。

* USB 4.0: 继续使用 xHCI,但加入了增强功能,以支持更高的数据传输速率、改进的协议隧道(如 USB 上的 PCIe 和 DisplayPort)以及更好的资源分配。

小结

每种 USB 主机控制器类型都与特定的 USB 标准和功能集相对应,从最基本的 1.5 Mbps 的 USB 1.0 到 40 Gbps 的 USB 4.0。了解这些控制器有助于理解 USB 技术的发展,以及现代计算机系统对速度、效率和多功能性日益增长的需求。

USB Host Controller Types

USB host controllers are crucial components in a computer system that manage the communication between the computer and connected USB devices. Over the years, several types of USB host controllers have been developed, each corresponding to different USB standards and data transfer rates. Here is an overview of the main USB host controller types:

1. UHCI (Universal Host Controller Interface):

    * USB Standard: USB 1.0 and USB 1.1

    * Data Transfer Rates: Low Speed (1.5 Mbps) and Full Speed (12 Mbps)

    * Developed By: Intel

    * Characteristics: UHCI uses a polling method to check the status of connected devices, which can be less efficient but simpler in design. It handles USB 1.x devices, ensuring compatibility with older peripherals.

2. OHCI (Open Host Controller Interface):

    * USB Standard: USB 1.0 and USB 1.1

    * Data Transfer Rates: Low Speed (1.5 Mbps) and Full Speed (12 Mbps)

    * Developed By: Compaq, Microsoft, and National Semiconductor

    * Characteristics: OHCI is an alternative to UHCI with a more sophisticated design that offloads some of the processing tasks to the hardware, potentially improving performance and efficiency in handling USB 1.x devices.

3. EHCI (Enhanced Host Controller Interface):

    * USB Standard: USB 2.0

    * Data Transfer Rates: High Speed (480 Mbps)

    * Developed By: Intel

    * Characteristics: EHCI is designed for USB 2.0 devices, providing significantly faster data transfer rates compared to USB 1.x. It is often paired with UHCI or OHCI controllers to maintain backward compatibility with USB 1.x devices.

4. xHCI (Extensible Host Controller Interface):

    * USB Standard: USB 3.x (including USB 3.0, USB 3.1, USB 3.2) and USB 4.0

    * Data Transfer Rates: SuperSpeed (5 Gbps for USB 3.0), SuperSpeed+ (10 Gbps for USB 3.1), and up to 40 Gbps for USB 4.0

    * Developed By: Intel

    * Characteristics: xHCI provides a unified interface for managing USB 3.x and USB 2.x devices, streamlining the process and improving efficiency. It supports the faster data rates of USB 3.x and USB 4.0 while ensuring backward compatibility with older USB versions.

Evolution and Key Features:

* USB 1.x: Managed by UHCI and OHCI, focusing on basic peripheral connectivity with modest data rates.

* USB 2.0: Introduced EHCI for high-speed data transfer, significantly enhancing performance and enabling more demanding applications.

* USB 3.x: Leveraged xHCI to handle much higher data rates and increased power delivery, supporting modern high-speed peripherals.

* USB 4.0: Continues with xHCI but incorporates enhancements to support even higher data rates, improved protocol tunneling (e.g., PCIe and DisplayPort over USB), and better resource allocation.

Summary:

Each USB host controller type corresponds to a specific USB standard and set of capabilities, from the basic 1.5 Mbps of USB 1.0 to the 40 Gbps of USB 4.0. Understanding these controllers helps in appreciating the evolution of USB technology and the increasing demands for speed, efficiency, and versatility in modern computer systems.

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