USB3.0 的 5Gbit/s 为何不能等同于 625MB/s？

上一篇文章，讲述了传输速率、传输速率的单位等。而这篇文章主要是诠释影响传输速率的关键因素——编码。

通用串行总线（USB）作为当下不可或缺的行业标准，与我们的生活息息相关。它包括 11 种不同的连接器，连接计算机和各种外围设备，这些技术让生活有了很多乐趣。

USB 在 2019 年 8 月 29 日更新至第四代，由 USB 实施者论坛（USB-IF）发布。USB 4支持 40Gbit/s 的吞吐量，与雷电 3 完全兼容。但在生产上由于各种各样的原因，如成本、技术、工艺等问题，市场还在大规模使用 USB 2.0 的标准，其传输速率支持 480Mbit/s(60MB/s)。不同版本的 USB 所传输的速度也有所不同，如图 1 所示。

图 1.USB 的传输速度

随着 5G 的到来，计算机、手机等设备都对数据的传输有了更高的要求。而 USB 2.0 的传输速率是不足以满足未来的市场使用需求，未来市场份额将是 USB 3.0 和 USB 4 的。从（图 1）可以看到，USB 3.0 的数据速率是 5Gbit/s，传输速度却只有 500MB/s。结合上一篇文章的内容，可以计算：

大家会发现结果不管这么算都不会等于 500MB/s 的传输速度，那么多出来的一百多兆的传输速度哪里去了呢？

USB 3.0 规范于 2008 年 11 月 12 日发布，其管理权从 USB 3.0 促进者小组转移到 USB 实施者论坛（USB-IF），并于 2008 年 11 月 17 日在 SuperSpeed USB 开发者大会上宣布。

USB 3.0 增加了SuperSpeed 传输模式，并具有向后兼容的插头，插座和电缆 SuperSpeed 插头和插座标有独特的徽标，标准格式的插座中带有蓝色插入物。

除了现有的三种传输模式外，SuperSpeed 总线还以 5.0 Gbit / s 的标称速率提供一种传输模式。它的效率取决于许多因素，包括物理符号编码和链路级开销。以 8b/10b 编码为 5 Gbit / s 的信令速率传输时，每个字节需要 10 位进行传输（而非 8 位，故有 20% 的损耗），因此原始吞吐量为 500 MB / s。即:

8b/10b 编码是什么？

在电信中，8b / 10b 是一种线路代码，它将 8 位字映射到 10 位符号以实现 DC 平衡和有界视差，同时提供足够的状态变化以允许合理的时钟恢复。这意味着至少 20 位的字符串中的 1 和 0 的计数之差不超过 2，并且一行中的位数不超过 5。这有助于减少对传输信号所需的通道的较低带宽限制的需求。

USB 3.1 和 USB 3.2 的传输速度是多少？

在 USB 3 版本中，除了 USB 3.0 的 5Gbit/s 存在以编码方案进行信号传输，USB 3.1 和 USB 3.2 也是以物理符号编码进行信号传输的，但是后两者（USB 3.1 和 USB 3.2）与前者（USB 3.0）的编码方案是不一样的。

2013 年 7 月发布的 USB 3.1 有两个版本。第一种 USB 3.0 的超高速传输模式和进行标记 USB 3.1，和第二个版本引入了新的超高速+的标签下传输模式 USB 3.1 的 Gen 2。SuperSpeed +将最大数据信令提高了一倍，达到 10 Gbit / s，同时通过将编码方案更改为 128b/132b，将线路编码开销降低到仅 3％。

USB 3.2 于 2017 年 9 月发布，保留了现有的 USB 3.1 SuperSpeed 和 SuperSpeed +数据模式，但通过 USB-Type C 连接器引入了两种新的 SuperSpeed +传输模式，数据速率为 10 和 20 Gbit / s（1.25 和 2.5 GB / s）。带宽的增加是对现有线路进行多通道操作的结果，这些线路旨在实现 USB-C 连接器的触发器功能。

USB 3.1 和 USB 3.2 传输速度的计算过程如下：

线路代码是什么？

在电信中，线路码是电压，电流，或用于表示数字数据的光子的图案发送向下一个传输线。在数据存储系统中，这种信号清单通常称为约束代码。当某些信号在通信通道上传输时，与其他信号相比，它们更容易出错，因为通信或存储介质的物理特性限制了可以可靠使用的信号的范围。

下一篇文章：解密 USB 3.0 数据传输所涉及的编码方案？

参考文献

1、“ USB 3.0 技术” （PDF）。HP。2012 年。原始内容存档于 2015 年 2 月 19 日。

2、“ USB 3.0 规范现在可用” （PDF）（新闻稿）。加利福尼亚州圣何塞，2008 年 11 月 17 日。

3、 通用串行总线 3.0 规范 （ ZIP）。惠普公司英特尔公司 微软公司 NEC 公司 ST-爱立信 德州仪器。2011 年 6 月 6 日。