USB2.1与USB3.0的区别是什么?

USB 2.1 和 USB 3.0 之间，说实话，并没有一个叫做“USB 2.1”的标准。你提到的“USB 2.1”很可能是一种误解，或者是指的是 USB 2.0 的某个特定版本或者一些厂商为了宣传而使用的非标准叫法。

所以，我们主要来聊聊 USB 2.0 和 USB 3.0 之间的主要区别，这才是大家通常比较关心的。它们之间的差距，就好比从自行车升级到摩托车，使用体验上会有质的变化。

核心区别：速度，速度，还是速度！

这是最直观也是最重要的区别。

USB 2.0 (HighSpeed USB):
理论最高传输速度：480 Mbps (Megabits per second)。
实际传输速度： 考虑到协议开销和设备效率，实际速度通常在 2030 MB/s (Megabytes per second) 左右。这已经是当时相当不错的速度了，足以满足我们日常传输文件、连接鼠标键盘、打印机等的需求。

USB 3.0 (SuperSpeed USB):
理论最高传输速度：5 Gbps (Gigabits per second)。
实际传输速度： 实际速度可以达到 300400 MB/s 甚至更高，这比 USB 2.0 快了差不多 1020 倍！

形象点说：

如果把数据传输比作运送货物：

USB 2.0 就像是一辆卡车，一次能运不少东西，速度也不慢。
USB 3.0 则像是一列高速火车，一次能拉更多集装箱，而且速度是卡车的十几倍。

为什么 USB 3.0 这么快？

这得益于几个关键的技术升级：

1. 更多的传输通道：
USB 2.0: 有两个数据通道，一个用于发送（Tx），一个用于接收（Rx）。它是半双工的，意思是一次只能发送数据，或者接收数据，不能同时进行。
USB 3.0: 引入了四个新的数据通道，同样是成对出现，总共有五个数据通道。这四个新通道是全双工的，意味着它可以同时进行数据的发送和接收。这就大大提高了效率。

2. 更先进的信号编码方式：
USB 2.0: 使用的是 8b/10b 编码，每传输 8 位数据，需要发送 10 位信号。
USB 3.0: 使用的是 128b/132b 编码，效率更高。每传输 128 位数据，只需要发送 132 位信号，开销更小。

3. 更低的电压和更低的功耗：
USB 3.0 在空闲状态下，会降低电压，从而减少功耗。这一点对于移动设备尤其重要。

外观上的区别（最容易辨认的）：

虽然它们在内部技术上有很大差异，但从外观上，我们也能很容易区分它们：

USB 3.0 的插头内部通常是蓝色的。 这是为了区分，也是为了让你一眼就知道这是支持高速传输的接口。
USB 2.0 的插头内部通常是黑色的（或者白色的）。

当然，不是所有蓝色的 USB 口都是 3.0，但绝大多数情况下，蓝色是 USB 3.0 的标志。

兼容性：

好消息是，USB 3.0 是向下兼容的。

你可以把 USB 2.0 的设备插到 USB 3.0 的接口上，它会以 USB 2.0 的速度工作。
你也可以把 USB 3.0 的设备插到 USB 2.0 的接口上，但它只能以 USB 2.0 的速度工作。

所以，不必担心老设备无法使用新接口，只是速度会受限。

总结一下：

| 特性 | USB 2.0 (HighSpeed) | USB 3.0 (SuperSpeed) |
| : | : | : |
| 理论速度 | 480 Mbps | 5 Gbps |
| 实际速度 | 2030 MB/s | 300400 MB/s 以上 |
| 数据通道 | 2 (半双工) | 5 (4个新通道，全双工) |
| 编码方式 | 8b/10b | 128b/132b |
| 接口颜色 | 黑色/白色 | 蓝色 |
| 主要优势 | 普及、够用 | 极高的传输速度、低功耗 |
| 应用场景 | 鼠标、键盘、打印机、U盘（旧） | 移动硬盘、高速U盘、外置显卡等 |

为什么你可能听过“USB 2.1”？

前面提到了，“USB 2.1”这个标准并不存在。如果有人提到，可能是：

误记： 记错了，其实说的是 USB 2.0。
厂商宣传： 某些厂商可能在 USB 2.0 的基础上进行了一些小的优化，或者使用了新的芯片组，为了区别市场上的普通 USB 2.0 设备，而给出了一个非官方的命名。但从技术规范上讲，它仍然是 USB 2.0 的范畴。
对 USB 3.0 的初步认知： 有些用户在 USB 3.0 刚出来的时候，可能对它的速度感到惊艳，但还没完全理解它就是 USB 3.0，于是给了它一个过渡性的称呼。

总而言之，大家现在最需要关注的是 USB 2.0 和 USB 3.0 (及其后续的 3.1, 3.2, USB4 等) 之间的区别，特别是速度的飞跃。 如果你现在购买存储设备或者需要高速传输的设备，尽量选择支持 USB 3.0 或更高版本的，你会感受到明显的不同。

USB3.0实际上不兼容USB2.0，所以向下兼容无从谈起。

USB3.0采用的方法是，线缆和接口把两种模式的线都放到一块去。下图是USB3.0的例子，红色圈里的是USB2.0，紫色的是USB3.0，如果主机支持USB3.0，则使用USB3.0的线路，否则就使用USB2.0的线路。

主机那边，采用的是一个USB3.0 Hub，同样采用类似的接口，如果是2.0设备，走EHCI（USB2.0控制器），否则就是XHCI（USB3.0控制器）。

其实，如果确认主机和设备都支持USB3.0，那么USB2.0的线缆是多余的。