海量存儲等級vs.媒體傳輸協(xié)議

海量存儲等級（Mass Storage Class，MSC）是USB第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)格，目前海量存儲裝置都能通過USB物理連接支持這項(xiàng)傳輸協(xié)議。另一方面，由于數(shù)字版權(quán)管理與內(nèi)容保護(hù)需要考慮特殊的通訊協(xié)議，微軟因此又推出了媒體傳輸協(xié)議（MTP）作為傳統(tǒng)大容量存儲裝置的替代方案。

　　數(shù)字版權(quán)管理（DRM）與內(nèi)容保護(hù)需要運(yùn)用特別的通訊協(xié)議，在微軟的DRM引擎Janus中，底層采用的技術(shù)為MTP。MTP可被視為取代傳統(tǒng)MSC的方案，能傳送受保護(hù)的內(nèi)容。圖1是傳統(tǒng)海量存儲裝置應(yīng)用以及相關(guān)的軟件堆棧。

　　主流操作系統(tǒng)與海量存儲裝置都能通過USB物理連接支持MSC，USB閃存盤、iPod及USB DVD刻錄機(jī)都使用與USB Zip-100磁盤驅(qū)動器完全相同的指令。USB閃存盤與iPod甚至包括特殊的USB控制器，如Cypress半導(dǎo)體公司的EZ-USB AT2LP能將SCSI指令轉(zhuǎn)譯成閃存或硬盤的原生指令。

　　制定一套新協(xié)議的決策不能等閑視之，當(dāng)微軟決定要針對便攜式媒體裝置制定一套新標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，等于是對抗整個(gè)USB市場的成功基礎(chǔ)。既然如此，為何要大費(fèi)周章改變一套發(fā)展相當(dāng)成功的標(biāo)準(zhǔn)呢？

　　事實(shí)上，對于掌上型便攜式媒體裝置這種需要更精密的系統(tǒng)存取機(jī)制而言，MSC并不是理想的方案。MSC為硬盤配備的接口僅允許一個(gè)裝置與磁盤驅(qū)動器進(jìn)行傳輸，磁盤驅(qū)動器無法通過USB接口或DSP在音樂播放器中共用硬盤。由于USB接口無法探測裝置硬盤里的檔案系統(tǒng)，因此所有讀寫作業(yè)都是在邏輯塊地址（Logical Block Address，LBA）中進(jìn)行。這意味著USB裝置無法得知寫入作業(yè)何時(shí)完成，因此不能預(yù)測何時(shí)能與主控端切斷聯(lián)機(jī)。

　　MSC也有受困于設(shè)計(jì)而無法達(dá)到的功能，例如未設(shè)立調(diào)整音量或關(guān)閉影片播放裝置屏幕的功能，也沒有專門的機(jī)制向主控端發(fā)送更多指令。此外，MSC本身也不適合支持USB聯(lián)機(jī)。在裝置寫入數(shù)據(jù)途中拔掉USB接線時(shí)，USB裝置所使用的大多數(shù)檔案系統(tǒng)都無法做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。

　　通過修改現(xiàn)有的MSC協(xié)議來達(dá)成上述功能是很困難的，任何延伸方案都無法與現(xiàn)有基礎(chǔ)同時(shí)運(yùn)作。Mass Storage DWG多年來一直嘗試制定USB裝置開機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，但至今仍未達(dá)成目標(biāo)。與此同時(shí)，微軟決定在現(xiàn)有基礎(chǔ)上建置MTP。

　　圖3展示了一個(gè)典型的MTP系統(tǒng)。通過系統(tǒng)中的USB串行接口引擎（SIE），CPU可控制USB總線的通訊協(xié)議。系統(tǒng)中的CPU可連接至主控端作為一個(gè)MTP裝置，也可配合設(shè)計(jì)的需要作為海量存儲裝置。

　　MTP與MSC在不同層面上通過USB進(jìn)行通訊，MSC針對系統(tǒng)中的存儲單元放置一個(gè)極薄的數(shù)據(jù)容器，USB Mass Storage裝置不知道存儲裝置的檔案系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)讓USB裝置擁有極高的彈性，主控端可通過不同的方法 來控制存儲單元。固定功能的USB-to-ATA橋接控制芯片可對硬盤進(jìn)行格式化或?qū)VD-R設(shè)定成任何專利型格式，甚至是芯片在出廠時(shí)尚未問市的格式。

　　這是如何實(shí)現(xiàn)的呢？橋接芯片以透明化的模式將邏輯塊尋址層級的指令傳送給磁盤驅(qū)動器，而不會嘗試了解檔案系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。反觀圖像傳輸協(xié)議（Picture Transport Protocol，PTP）與MTP協(xié)議，則能在更高的功能層上進(jìn)行通訊。

　　圖像傳輸協(xié)議是相機(jī)與掃描儀用來傳送數(shù)據(jù)的通訊協(xié)議，擁有許多MTP需要的功能，支持雙向控制機(jī)制，計(jì)算機(jī)可控制掃描儀，也可在掃描儀上設(shè)計(jì)一個(gè)按鈕向PC要求進(jìn)行掃描。設(shè)計(jì)這套協(xié)議主要針對高速、無錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸，這也是掃描儀與便攜式媒體播放器所追求的目標(biāo)。

　　PTP與MTP協(xié)議允許主控端通過任何格式與存儲裝置進(jìn)行通訊，其中包括專利型相機(jī)檔案系統(tǒng)以及各種新推出的閃存裝置。PTP與MTP在這方面采用類似FTP協(xié)議的方法，這些協(xié)議將檔案視為對象而不是邏輯塊尋址。

　　圖4左圖顯示了轉(zhuǎn)譯至FAT格式硬盤數(shù)據(jù)的一個(gè)典型檔案讀取流程。在此之前，主控端已找到讀取目標(biāo)檔案所在目錄的邏輯塊地址。當(dāng)?shù)弥夸浰诘刂泛?，主控端就可以開始讀取檔案數(shù)據(jù)。若檔案中有更多數(shù)據(jù)，主控端就會讀取FAT（再次通過特定的邏輯塊地址）并判斷檔案數(shù)據(jù)所在的下一個(gè)叢集，將叢集編號轉(zhuǎn)譯成邏輯塊地址，然后讀取另一個(gè)特定的邏輯塊地址。這些功能都融入至主控端，USB橋接芯片僅擷取邏輯塊地址。

　　圖4右圖中顯示MTP或PTP裝置上類似的傳輸流程。USB聯(lián)機(jī)的裝置端必須充分了解裝置上的檔案結(jié)構(gòu)。第一個(gè)指令（get object handles）的功能較類似“read directory”，不像“read address 1234”。其后指令（GetObjectInfo）的功能較接近“dir mysong.mp3”，不像“read address 1234”。最后的指令（GetObject）要求裝置以串行模式傳出整個(gè)檔案，主控端不必瀏覽整個(gè)FAT表在裝置中找出所要的檔案。

　　MTP適合應(yīng)用在復(fù)雜的高端裝置，由于會增加設(shè)備的負(fù)擔(dān)，因此會產(chǎn)生較高的整體系統(tǒng)成本以及較長的研發(fā)時(shí)間。然而MTP也有許多優(yōu)勢，它支持各種功能，例如讓音樂播放設(shè)備能同時(shí)通過PC喇叭播放音樂以及下載檔案，并提供一套標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制，可通過PC或裝置來控制音量，還能針對編輯后的播放清單進(jìn)行同步化處理。MTP讓USB傳輸成為媒體播放器的延伸功能，而不是一種“特殊模式”。

　　MSC則較適合簡單的媒體播放器，并鎖定各種海量存儲裝置應(yīng)用。例如Sony的DVDirect DVD錄像機(jī)，可搭載足夠的智能功能，能刻錄DVD，并利用Roxio與Nero等商業(yè)DVD刻錄軟件的各種功能，這些軟件可以和各種高容量裝置進(jìn)行通訊。

　　MTP裝置的市場持續(xù)擴(kuò)張，加上數(shù)字音樂與影片內(nèi)容如雨后春筍般地成長，MSC與新型媒體傳輸協(xié)議的硬件平臺發(fā)展空間值得期待。MSC將繼續(xù)堅(jiān)守傳統(tǒng)角色，扮演搭載硬盤裝置的最佳選擇，并提供其他功能。MTP則將繼續(xù)擴(kuò)展高端、復(fù)雜型媒體播放裝置市場，在各種多功能硬件上提供極佳的使用者體驗(yàn)。