usb集線器使用很多，對(duì)于usb集線器，大家并不陌生。但大家對(duì)于usb集線器的了解僅停留在使用層面，對(duì)usb集線器的工作原理卻未必知曉。為增進(jìn)大家對(duì)usb集線器的了解，本文將對(duì)該知識(shí)予以介紹，一起來(lái)了解下吧。

無(wú)論你是一名電腦初學(xué)者，還是資深發(fā)燒友，有一種電腦設(shè)備你幾乎每天都在與其打交道，這就是各種基于USB 接口的外設(shè)，例如USB 鼠標(biāo)、USB 鍵盤(pán)、USB 攝像頭、USB打印機(jī)、移動(dòng)硬盤(pán)、閃盤(pán)等

實(shí)際上，USB 接I 1自誕生以來(lái)，其具有可熱插拔、即插即用兩大優(yōu)異的特性，很快便贏得了用戶(hù)的青睞。一時(shí)間各種基于USB 接[ 1的外設(shè)層出不窮，逐步將過(guò)去采用并口及串口的老舊設(shè)備淘汰出局。然而，這些品種繁多的USB 設(shè)備的出現(xiàn)，卻使得用戶(hù)不得不面臨著一個(gè)新 的問(wèn) 題---USB 接口不夠用了。

提起USB Hub，相信通多童鞋對(duì)它都是“又愛(ài)又恨”。愛(ài)的是，它能解決電腦USB接口數(shù)量不夠用的尷尬，恨的是，速度慢、帶不動(dòng)移動(dòng)硬盤(pán)、每個(gè)接口的速度都還不一樣。那你有沒(méi)有想過(guò)，為啥USB Hub會(huì)如此招人恨呢?

說(shuō)USB Hub速度慢，那你可是冤枉它了。只要USB Hub采用了品質(zhì)足夠好的主控芯片就不是問(wèn)題，出問(wèn)題的都是廉價(jià)貨。

USB HUB工作原理

USB HUB用于設(shè)備擴(kuò)展連接，所有USB DEVICE都連接在USB HUB的端口上。一個(gè)USB HOST總與一個(gè)根HUB (USB ROOT HUB)相連。USB HUB為其每個(gè)端口提供100mA電流供設(shè)備使用。同時(shí)，USB HUB可以通過(guò)端口的電氣變化診斷出設(shè)備的插拔操作，并通過(guò)響應(yīng)USB HOST的數(shù)據(jù)包把端口狀態(tài)匯報(bào)給USB HOST。一般來(lái)說(shuō)，USB設(shè)備與USB HUB間的連線長(zhǎng)度不超過(guò)5m，USB系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)不能超過(guò)5級(jí)(包括ROOT HUB)。

USB Hub的下游各個(gè)接口會(huì)平分上游接口帶寬，加上USB Hub本身也需要傳輸控制信號(hào)，所以下游各個(gè)設(shè)備的帶寬是必然要小于上游設(shè)備的總帶寬。

實(shí)際情況是，現(xiàn)在主流的USB 3.0設(shè)備都很難占滿(mǎn)總帶寬(5Gbps)，比如主流的3.0 U盤(pán)大概只有100MB~200MB/s的傳輸速度，折合帶寬也不到2Gbps，所以實(shí)際情況是不一定。

USB Hub的原理比較復(fù)雜，USB協(xié)議規(guī)范里最復(fù)雜的部分就是Hub的章節(jié)，USB Hub與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(以太網(wǎng))的Hub原理相差很多，如果真要類(lèi)比的話，復(fù)雜度大概相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備里的路由器。

USB協(xié)議中有控制傳輸、Bulk傳輸、中斷傳輸、同步傳輸四種模式，其中：

控制傳輸用于傳輸控制設(shè)備一級(jí)的指令;

Bulk傳輸(中文名可能叫批傳輸)主要用于傳輸U(kuò)SB各種大塊數(shù)據(jù)，比如U盤(pán)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù);

中斷傳輸，用于傳輸小塊數(shù)據(jù)，鼠標(biāo)鍵盤(pán)主要使用中斷傳輸;

同步傳輸，用于傳輸實(shí)時(shí)性不夠強(qiáng)的數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)不保證可靠性，部分USB音頻設(shè)備使用這種傳輸;

USB Hub負(fù)責(zé)整合下游設(shè)備的各種傳輸信號(hào)，其中同步傳輸有一定限制，如果超過(guò)總帶寬的某個(gè)比例(記憶中是20%)，那么超出比例的同步傳輸將被丟棄;中斷傳輸和控制傳輸占用的是保留帶寬，不允許丟棄;Bulk傳輸占用剩下的帶寬，如果沒(méi)有同步傳輸，那么Bulk傳輸大概能占到90%以上的總帶寬。

USB Hub整合數(shù)據(jù)以后向上游設(shè)備發(fā)送，如果上游還有USB Hub，那么上游的設(shè)備還會(huì)繼續(xù)做同樣的操作。另外，需要說(shuō)明的是，通常來(lái)說(shuō)主機(jī)上的USB接口，本身就是一個(gè)Root Hub，如果一個(gè)PC上有多個(gè)接口，可能是多個(gè)接口共用一個(gè)控制器，每個(gè)控制器上有一個(gè)Root Hub。

所以USB Hub相當(dāng)于重新封裝了各種數(shù)據(jù)包，類(lèi)似于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備里的路由器，而不像交換機(jī)或者集線器(Hub)那么簡(jiǎn)單。

同時(shí)USB Hub自身還是一個(gè)USB設(shè)備，負(fù)責(zé)向上級(jí)匯報(bào)自己的下級(jí)有多少個(gè)設(shè)備，它本身也要占用一些帶寬周期性匯報(bào)自己的狀態(tài)。

由于以太網(wǎng)等很多網(wǎng)絡(luò)(常見(jiàn)共享HUB連接的內(nèi)部網(wǎng))是基于總線方式，物理上是廣播的，就是當(dāng)一個(gè)機(jī)器發(fā)給另一個(gè)機(jī)器的數(shù)據(jù)，共享HUB先收到然后把它接收到的數(shù)據(jù)再發(fā)給其他的(來(lái)的那個(gè)口不發(fā)了)每一個(gè)口，所以在共享HUB下面同一網(wǎng)段的所有機(jī)器的網(wǎng)卡都能接收到數(shù)據(jù)。

交換式HUB的內(nèi)部單片程序能記住每個(gè)口的MAC地址，以后就該哪個(gè)機(jī)器接收就發(fā)往哪個(gè)口，而不是像共享HUB那樣發(fā)給所有的口，所以交換HUB下只有該接收數(shù)據(jù)的機(jī)器的網(wǎng)卡能接收到數(shù)據(jù)，當(dāng)然廣播包還是發(fā)往所有口。顯然共享HUB的工作模式使得兩個(gè)機(jī)器傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候其他機(jī)器別的口也占用了，所以共享HUB決定了同一網(wǎng)段同一時(shí)間只能有兩個(gè)機(jī)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，而交換HUB兩個(gè)機(jī)器傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候別的口沒(méi)有占用，所以別的口之間也可以同時(shí)傳輸。這就是共享HUB與交換HUB不同的兩個(gè)地方，共享HUB是同一時(shí)間只能一個(gè)機(jī)器發(fā)數(shù)據(jù)并且所有機(jī)器都可以接收，只要不是廣播數(shù)據(jù)交換HUB同一時(shí)間可以有對(duì)機(jī)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸并且數(shù)據(jù)是私有的。

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