揭秘USB 2.0糟糕的实际传输速度

    目前由于设备传输速率限制以及USB 3.0 5Gbps传输带宽的冗余，USAP协议并没有急于展开，另外要实现USAP协议的支持，除了主控设备，终端设备也需要支持USAP，终端设备的芯片设计难度将会加大，这使得闪存等小型存储设备的成本和体积将会显著增加，不利于产品推广，现有的一些支持USAP的设置仅限于外置存储。 

30MB/s成了USB 2.0存储设备的实际极限速度

    回归到主流的USB 2.0设备上来，前文我们已经提到，受BOT传输协议、编码方式的影响USB 2.0传输速度被限制在35MB/s以下，也就是说USB 2.0传输带宽还有不小的提升空间。

    USB 2.0使用了NRZI（Non-Return-to-Zero Inverted）编码，它是基于串行传输模式，传输连续的0、1字符串。在RZ（Return-to-zero Code）编码中，正电平代表逻辑1，负电平代表逻辑0，并且每传输完一位数据，信号返回到零电平，也就是说，信号线上会出现3种电平：正电平、负电平、零电平。

    而零电平因为是附加的内容浪费传输带宽，所以需要去掉归零，于是就变化成了NRZ（Non-return-to-zero Code）编码。在USB传输中，每个USB数据包，最开始都有个同步域（SYNC），这个域固定为0000 0001，这个域通过NRZI编码之后，就是一串方波，接受者可以用这个SYNC域来同步之后的数据信号。此外，因为在USB的NRZI编码下，逻辑0会造成电平翻转，所以接受者在接受数据的同时，根据接收到的翻转信号不断调整同步频率，保证数据传输正确。

    但是，这样还是会有一个问题，就是虽然接受者可以主动和发送者的频率匹配，但是两者之间总会有误差。假如数据信号是1000个逻辑1，经过USB的NRZI编码之后，就是很长一段没有变化的电平，在这种情况下，即使接受者的频率和发送者相差千分之一，就会造成把数据采样成1001个或者999个1了。

   USB对这个问题的解决办法，就是强制插0，也就是传说中的bit-stuffing，如果要传输的数据中有7个连续的1，发送前就会在第6个1后面强制插入一个0，让发送的信号强制出现翻转，从而强制接受者进行频率调整。接受者只要删除6个连续1之后的0，就可以恢复原始的数据了。

    由于强制插0保持发送者和接收者频率同步会造成USB 2.0传输带宽的浪费，浪费的大小则根据插0的多少而不同。这样USB 2.0 60MB/s的传输带宽就要打一定折扣了。对于USB 3.0来说，由于要保证高达5Gbps数据传输的正确性，采用了时下流行的8b/10b编码方式，有效数据利用率为80%。也就是USB 3.0的有效数据传输带宽为500MB/s。

USB 2.0大提速！实战BOT协议改良

    除了编码方式，影响USB 2.0传输速率的还有BOT传输协议，BOT协议在操作系统下限制最大为64KB区块，而持续数据块大小为128KB。由于BOT协议的原因，BOT区块会因为串行处理而浪费大量等待时间，这又一次将有限的60MB/s传输带宽浪费了不少，NRZI和BOT双重限制下，有效传输带宽就剩下50%左右了。

    USB传输底层NRZI编码方式我们无法改变，不过我们可以扩大BOT协议的区块大小，增加USB带宽利用率，这对于持续传输尤其有效。

    修改BOT区块大小之前，我们要从微软官方下载一个补丁Windows6.1-KB2581464，补丁将Usbstor.sys驱动程序中的最大传输尺寸值从默认的64KB增加到2MB。

    安装补丁后，系统还无法直接为存储设备应用为2MB区块模式，这个时候我们还需要将存储设备的INF设备信息（INF设备信息是由VID_xxxx&PID_xxxx字符串组成，唯一的标识了这款产品）添加到Usbstor.sys下面。

    打开注册表，定位到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\usbstor”下面，新建一个INF存储设备项，然后建立“MaximumTransferLength”=dword:001fffe0（001fffe0十进制数值为2097120，也就是2MB）的DEWORD值，保存后重启系统就完成了INF信息配置。