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  • USB2.0实际传输速度

    2021-01-08 17:03:37
    USB2.0规范中传输速度是480 Mbps(即60 MB/s)。但是很多USB2.0设备在实际工作时的数据传输速度却与此相差甚远,比如用PC用U盘拷个东西,往往比60MB/s慢很多,这是为什么呢? 其实想想也能知道一些原因,USB总线中...

    USB2.0规范中传输速度是480 Mbps(即60 MB/s)。但是很多USB2.0设备在实际工作时的数据传输速度却与此相差甚远,比如用PC用U盘拷个东西,往往比60MB/s慢很多,这是为什么呢?

    其实想想也能知道一些原因,USB总线中传输数据的就一对差分线,单是其要同时支持各种设备(一个USB HOST设备通过USB HUB下面挂多个从设备是可以同时用的),支持双向传输,必然存在复杂的协议,协议上面的开销肯定不少,另外对于其中的单个设备来说也只能得到部分传输带宽。

     

    总的来说,主要有以下几个因素:

    USB协议开销,USB带宽的分配,硬件结构,USB设备驱动程序

     

    USB协议开销

    在USB数据通信的过程中,总线上传输的并不是所有都是有效信息,还要包括诸如同步信号、类型标识、校验码、握手信号等各种协议信息。因此实际数据传输的速率根本没有可能达到总线传输的极限速度480 Mbps。且对不同的传输类型,存在不同的协议开销。

    USB有4中传输模式:控制传输、批量传输、中断传输、同步传输。

    根据USB协议,USB2.0的告诉模式,1秒有8个微帧,计算4中模式的最大速度传输如下:

    传输类型

    数据包长度/Byte

    每微帧最大传输次数

    最大速度/(MB/s)

    控制传输

    64

    31

    15.137

    中断传输

    1024

    3

    23.436

    批量传输

    512

    13

    50.781

    同步传输

    1024

    3

    24.436

     

    控制传输:控制传输是双向传输,数据量通常较小,主要用来进行查询、配置和给 USB 设备发送通用的命令。

    中断传输:中断传输方式主要用于定时查询设备是否有中断数据要传送,该传输方式应用在少量的、分散的、不可预测的数据传输场合。键盘,鼠标等。

    批量传输:在访问USB总线时,相对其他传输类型具有最低的优先级,USB HOST总是优先安排其他类型的传输,当总线带宽有富余时才安排批量传输,打印机,扫描仪,存储设备等。

    同步传输:同步传输适用于以固定速率传输,可以容忍偶尔错误的数据上。实时传输一般用于UVC 摄像头等设备。数据传错时不会重传。

     

    USB带宽的分配

    USB协议规定,控制传输应确保在低/全速时能够使用10%的带宽,高速时能够使用20%的带宽。而批量传输并没有保留任何带宽。即批量传输只有在控制传输和其它传输不需要使用其带宽的情况下,方能使用剩下的带宽。因此,尽管总线闲置时批量传输可以在一段时间里尽快地传输大量的数据,但总线忙时批量传输就可能工作很慢。

    通常主机同时使用鼠标、键盘、摄像头、打印机和扫描仪等多种USB设备,它们分别采用不同的传输方式。如果开始只有一个设备以批量传输方式独占系统的全部带宽,速度会很快(接近53 MB/s)。但如果新插入的若干设备需要使用控制传输全部20%的保留带宽,那么先前设备批量传输的可用带宽就会下降到原先的80%,传输速度可能变为42 MB/s以下。作为一种更极端情况是批量传输设备插入前,已有设备以控制传输方式完全占有了20%的保留带宽。其它设备也以中断或者同步传输方式共同占据了剩下的80%带宽,那么批量传输设备就会因为没有保留带宽,只能处于等待的状态。

     

    硬件结构

    其实常用USB接口的硬件结构如下图,一个USB HUB下面挂了多个设备,即时我们用PC时是直接用的电脑的USB接口,那也是因为厂家把USB HUB做到PC里面了,这样才能有这么多的USB接口。

    USB HUB的外设(Device端)所有的数据之和是和HOST端一样的,而HOST端也不能超过480Mb/s,所以480Mb/s的速度是大家共享的,而不是独享。

     

    USB设备驱动程序

    USB设备的驱动可以分为设备驱动程序、USB总线驱动程序、USB控制器驱动程序三个部分。应用程序通过使用API函数与USB设备驱动程序联系。USB设备驱动程序通过调用驱动程序完成对设备的数据读写。USB总线驱动程序和USB2.0控制器驱动程序由操作系统提供。设备驱动通过构造URB(USB Request Block),并传给总线驱动程序来完成与总线驱动程序的通信。

    通常情况下设备驱动程序需要频繁产生中断。而设备驱动程序系统优先级并不高,当计算机负荷较重或者有其它优先级较高的中断发生时,它的中断得不到处理而需要等待。如果设备驱动程序向USB总线传递URB的时候设置一个较大的缓冲区.便可减少了中断的频率而减少等待时间。从而提高数据传输的速度。此外,调整驱动程序中诸如命令排队策略、改变请求包大小等措施,也能对USB的数据传输速度产生一定的影响。

     

    综上所述,通常所说的480 Mbps是USB2.0总线速度的上限.考虑通信协议的开销后,实际数据的传输速度存理论上最高也只有53 MB/s(426Mbps).实际综合条件下15 MB/s至25 MB/s都可以作为合理的高速目标。

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  • USB2.0规范中传输速度是480 Mbps(即60 MB/s)。但是很多USB2.0设备在实际工作时的数据传输速度却与此相差甚远,比如用PC用U盘拷个东西,往往比60MB/s慢很多,这是为什么呢? 其实想想也能知道一些原因,USB总线中...

    USB2.0规范中传输速度是480 Mbps(即60 MB/s)。但是很多USB2.0设备在实际工作时的数据传输速度却与此相差甚远,比如用PC用U盘拷个东西,往往比60MB/s慢很多,这是为什么呢?

    其实想想也能知道一些原因,USB总线中传输数据的就一对差分线,单是其要同时支持各种设备(一个USB HOST设备通过USB HUB下面挂多个从设备是可以同时用的),支持双向传输,必然存在复杂的协议,协议上面的开销肯定不少,另外对于其中的单个设备来说也只能得到部分传输带宽。

     

    总的来说,主要有以下几个因素:

    USB协议开销,USB带宽的分配,硬件结构,USB设备驱动程序

     

    USB协议开销

    在USB数据通信的过程中,总线上传输的并不是所有都是有效信息,还要包括诸如同步信号、类型标识、校验码、握手信号等各种协议信息。因此实际数据传输的速率根本没有可能达到总线传输的极限速度480 Mbps。且对不同的传输类型,存在不同的协议开销。

    USB有4中传输模式:控制传输、批量传输、中断传输、同步传输。

    根据USB协议,USB2.0的告诉模式,1秒有8个微帧,计算4中模式的最大速度传输如下:

    传输类型

    数据包长度/Byte

    每微帧最大传输次数

    最大速度/(MB/s)

    控制传输

    64

    31

    15.137

    中断传输

    1024

    3

    23.436

    批量传输

    512

    13

    50.781

    同步传输

    1024

    3

    24.436

     

    控制传输:控制传输是双向传输,数据量通常较小,主要用来进行查询、配置和给 USB 设备发送通用的命令。

    中断传输:中断传输方式主要用于定时查询设备是否有中断数据要传送,该传输方式应用在少量的、分散的、不可预测的数据传输场合。键盘,鼠标等。

    批量传输:在访问USB总线时,相对其他传输类型具有最低的优先级,USB HOST总是优先安排其他类型的传输,当总线带宽有富余时才安排批量传输,打印机,扫描仪,存储设备等。

    同步传输:同步传输适用于以固定速率传输,可以容忍偶尔错误的数据上。实时传输一般用于UVC 摄像头等设备。数据传错时不会重传。

     

    USB带宽的分配

    USB协议规定,控制传输应确保在低/全速时能够使用10%的带宽,高速时能够使用20%的带宽。而批量传输并没有保留任何带宽。即批量传输只有在控制传输和其它传输不需要使用其带宽的情况下,方能使用剩下的带宽。因此,尽管总线闲置时批量传输可以在一段时间里尽快地传输大量的数据,但总线忙时批量传输就可能工作很慢。

    通常主机同时使用鼠标、键盘、摄像头、打印机和扫描仪等多种USB设备,它们分别采用不同的传输方式。如果开始只有一个设备以批量传输方式独占系统的全部带宽,速度会很快(接近53 MB/s)。但如果新插入的若干设备需要使用控制传输全部20%的保留带宽,那么先前设备批量传输的可用带宽就会下降到原先的80%,传输速度可能变为42 MB/s以下。作为一种更极端情况是批量传输设备插入前,已有设备以控制传输方式完全占有了20%的保留带宽。其它设备也以中断或者同步传输方式共同占据了剩下的80%带宽,那么批量传输设备就会因为没有保留带宽,只能处于等待的状态。

     

    硬件结构

    其实常用USB接口的硬件结构如下图,一个USB HUB下面挂了多个设备,即时我们用PC时是直接用的电脑的USB接口,那也是因为厂家把USB HUB做到PC里面了,这样才能有这么多的USB接口。

    USB HUB的外设(Device端)所有的数据之和是和HOST端一样的,而HOST端也不能超过480Mb/s,所以480Mb/s的速度是大家共享的,而不是独享。

     

    USB设备驱动程序

    USB设备的驱动可以分为设备驱动程序、USB总线驱动程序、USB控制器驱动程序三个部分。应用程序通过使用API函数与USB设备驱动程序联系。USB设备驱动程序通过调用驱动程序完成对设备的数据读写。USB总线驱动程序和USB2.0控制器驱动程序由操作系统提供。设备驱动通过构造URB(USB Request Block),并传给总线驱动程序来完成与总线驱动程序的通信。

    通常情况下设备驱动程序需要频繁产生中断。而设备驱动程序系统优先级并不高,当计算机负荷较重或者有其它优先级较高的中断发生时,它的中断得不到处理而需要等待。如果设备驱动程序向USB总线传递URB的时候设置一个较大的缓冲区.便可减少了中断的频率而减少等待时间。从而提高数据传输的速度。此外,调整驱动程序中诸如命令排队策略、改变请求包大小等措施,也能对USB的数据传输速度产生一定的影响。

     

    综上所述,通常所说的480 Mbps是USB2.0总线速度的上限.考虑通信协议的开销后,实际数据的传输速度存理论上最高也只有53 MB/s(426Mbps).实际综合条件下15 MB/s至25 MB/s都可以作为合理的高速目标。

     

     

    更多资料,微信公众号:硬件工程师炼成之路。

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  • USB2.0传输速率

    千次阅读 2014-08-20 18:56:24
    USB 2.0分为三种: USB 2.0低速版(Low-Speed) :1.5Mbps(192KB/s) USB 2.0全速版(Full-Speed) :12Mbps(1.5MB/s) USB 2.0高速版(High-Speed) :480Mbps(60MB/s) 上面的速度只是理论速度,另外: USB 3.0:5...

    USB2.0与USG3.0速率

    USB 2.0分为三种:

    USB 2.0低速版(Low-Speed) :1.5Mbps(192KB/s)  
    USB 2.0全速版(Full-Speed) :12Mbps(1.5MB/s)  
    USB 2.0高速版(High-Speed) :480Mbps(60MB/s)  
    上面的速度只是理论速度,而实际测试速率远达不到上述标准。即便是高速USB2.0实测速率也通常在20~40MB范围。

    USB 3.0:5Gbps(640MB/s)超速(Super-Speed)

    USB2.0与USB1.1

    USB2.0除了拥有USB1.1中规定的1.5Mbps和12Mbps两个传输模式以外,还增加了480Mbps高速数据传输模式(注:第二版USB2.0的传输速率将达800Mbps,最高理想值1600Mbps)。虽然USB2.0的传输速度大大提升了,但其工作原理和模式是完全与USB1.1一样的,而提高到480 Mbps的传输速度的最关键技术就是提高单位传输速率。USB1.1的单位数据传输时间是1毫秒,而USB2.0的单位数据传输时间则达到了125微秒。 

    USB2.0的最高传输速率为480Mbps,即60MB/s。不过,需要注意这是理论传输值,如果几台设备共用一个USB通道,主控制芯片会对每台设备可支配的带宽进行分配、控制。如在USB1.1中,所有设备只能共享1.5MB/s的带宽。如果单一的设备占用USB接口所有带宽的话,就会给其他设备的使用带来困难。 
    USB2.0 High Speed:理论速度是480Mbps,对应之前的USB2.0
    USB2.0 Full Speed:理论速度是12Mbps,也就是过去的USB1.1

    USB2.0与USB3.0实测数据对比
    引用网上的一篇实测对比数据(引自:http://www.pc841.com/article/20110505-2418.html   点击打开链接

    测试平台:这里我们以一个权威软件测试+实际复制文章测试相结合来给出最终的结论。测试电脑配置平台为win7。配置为目前中端电脑。

    软件测试 :HD Tune传输性能测试:

    HD Tune是一款较常用的硬盘工具软件,能检测出硬盘的固件版本、序列号、容量、缓存大小以及当前的Ultra DMA模式等基本信息,另外硬盘传输速率测试、健康状态检测、温度检测及磁盘表面扫描等功能。其中硬盘传输速率测试常被用户用于检测硬盘的性能。

    USB2.0与USB3.o  HD Tune测试结果图:

    传输速度测试结果对比
    传输速度测试结果对比 (usb3.0传输能力是usb2.02倍多)
     
    硬盘性能与稳定测试结果对比
    硬盘性能与稳定测试结果对比
     
    日常操作测试:以复制同一文件速度与性能对比
     
    直接复制文章操作速度对比结果
    直接复制文章操作速度对比结果

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  • 数据从移动硬盘向台式机硬盘拷贝的过程中,有以下几个步骤,每个步骤都会影响到实际的传输速率 1. 移动硬盘本身的读写速度 ...4. 台式机南桥芯片的数据传输带宽 (一般远大于USB2.0传输速度) 5. 台式机本地硬
    数据从移动硬盘向台式机硬盘拷贝的过程中,有以下几个步骤,每个步骤都会影响到实际的传输速率

    1. 移动硬盘本身的读写速度 (5400转硬盘一般为15MB/s到30MB/s)
    2. USB 2.0传输线的传输速度 (理论最大传输速度60MB/s)
    3. 台式机CPU的速度 (略微影响数据复制速度)
    4. 台式机南桥芯片的数据传输带宽 (一般远大于USB2.0传输速度)
    5. 台式机本地硬盘的接口传输速度 (SATA2理论传输速度可达300MB/s)
    6. 台式机硬盘本身的读写速度 (7200转一般大于60MB/s)

    通常来说,主要限制还是在于移动硬盘本身的读写速度,USB 2.0接口的理论传输速度可以达到60MB/s左右,大于一般5400转2.5英寸移动硬盘的读写速度;而台式机的南桥芯片只要不是非常老的机器,其内部数据传输带宽也都远高于USB等外部接口的传输速度;台式机硬盘接口一般为SATA2,可以提供300MB/s的传输带宽,也不构成瓶颈;台式机硬盘普遍为7200转,一般都能达到60MB/s - 80MB/s的读写速度。

    因此,如果是同样的移动硬盘,本身读写速度不变的情况下,在其他电脑上传输速度有变化的原因主要可能是CPU,好的CPU能一定程度的提高数据传输速度。此外,也和移动硬盘以及台式机硬盘上的磁盘碎片状况以及复制的数据本身有关,如果要拷贝到的台式机硬盘存在大量磁盘碎片,也会降低实际数据传输速度。如果复制的是大块连续的数据,如视频文件,要比复制大量琐碎小文件,如图片、系统文件等要快一些。
    展开全文
  • USB2.0传输带宽

    万次阅读 热门讨论 2013-12-21 14:51:36
    摘要:针对USB2.0高速数据传输在实际应用中存在的具体问题,深入分析了诸如协议开销、带宽分配、工作环境、主机硬件结构和操作系统配置、设备驱动程序等影响速度提高的种种因素。同时重点阐述了USB2.0设备接口中端点...
  • USB2.0规范中传输速度是480 Mbps(即60 MB/s)。但是很多USB2.0设备在实际工作时的数据传输速度却与此相差甚远,比如用PC用U盘拷个东西,往往比60MB/s慢很多,这是为什么呢?其实想想也能知道一些原因,USB总线中传输...
  • USB接口具有传输速度快,可以广泛地应用在各类的高速数据传输当中,相比于大家熟悉的串口数据传输要快出不知道多少倍了。 我们最常见的当属USB2.0和USB3.0,这两个之间可以通用,但是也有区别: 1.USB3.0的速率是5...
  • 块传输是指每次传输一个数据块,区别于中断等传输方式。...理论上USB1.1的传输速度可以达到12Mbps/秒,而USB2.0则可以达到速度480Mbps/秒,并且可以向下兼容USB1.1。  1 USB2.0接口芯片CY7C68013简介  (1)内置U
  • 可以通用,3.0接口设计为向下兼容。2.0采用4针脚设计,3.0采取9针脚设计;...同样,usb2.0插上usb3.0也是usb2.0传输速度。 1、接口内部的区别: USB2.0采用4针脚设计,而USB3.0则采取9针脚设计,相比而言US
  • 没有USB3.0先提升一下USB2.0速度

    千次阅读 2013-12-11 09:52:04
    虽然Intel和AMD配备USB 3.0控制器的主板已经大量上市,但对于已经选择了只有USB 2.0的主板的用户来说,用USB 2.0闪存... 大家都知道USB 2.0的理论带宽是480Mbps,也就是60MB/s的数据传输速率,但实际使用中我们会发现
  • USB2.0的最高传输速率

    2016-10-06 11:51:00
    USB2.0除了拥有USB1.1中规定的1.5...虽然USB2.0传输速度大大提升了,但其工作原理和模式是完全与USB1.1一样的,而提高到480 Mbps的传输速度的最关键技术就是提高单位传输速率:USB1.1的单位数据传输时间是1毫秒,...
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  • UTMI及USB 2.0 PHY高速传输特性分析

    千次阅读 2017-06-14 14:18:05
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    2020-06-18 16:56:19
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空空如也

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usb2.0传输速度