Ghidul complet pentru USB4: de la viteză de 40 Gbps, lățime de bandă dinamică, până la conexiune completă cu un singur cablu
De la apariția USB4, am publicat numeroase articole și linkuri pentru a partaja informații relevante. Cu toate acestea, popularitatea a fost atât de mare încât oamenii de pretutindeni întreabă despre piața USB4. Începând cu începutul erei USB 1.0 și interfața de transmisie a datelor de 1.5 Mbps, USB a trecut prin mai multe generații. Au existat multiple specificații, cum ar fi USB 1.0, USB 2.0 și USB 3.0, iar formele și schemele de design ale interfețelor au inclus USB Type-A, USB Type-B și, în prezent, cel mai comun USB Type-C etc. USB4 nu numai că are o viteză de transmisie mai mare, dar are și o compatibilitate mai bună (suportând compatibilitatea inversă, adică compatibilitatea cu versiunile anterioare). Poate conecta aproape toate dispozitivele mai eficient și le poate încărca. Dacă telefonul, computerul, monitorul, imprimanta etc. acceptă USB4, atunci teoretic, aveți nevoie doar de un cablu de date care acceptă USB4 pentru a conecta dispozitivele, ceea ce face ca biroul de acasă să fie mult mai convenabil. Nu mai este nevoie să cumpărați diverse cabluri de conversie a interfeței. Prin urmare, USB4 ne poate face modul de lucru mai divers și mai convenabil. În plus, o altă caracteristică remarcabilă a USB4 este că se așteaptă să fie utilizat în dispozitive edge care suportă calculul cu inteligență artificială.
01 USB4 vs. USB3.2
USB 3.2 este un nou standard lansat de organizația USB-IF. A fost introdus încă din septembrie 2017. Din punct de vedere tehnic, USB 3.2 este o îmbunătățire și un supliment la USB 3.1. Schimbarea principală constă în creșterea vitezei de transmisie a datelor la 20 Gbps, iar interfața respectă în continuare standardele...Tip CSchema stabilită în era USB 3.1, nemaifiind compatibilă cu interfețele de tip A și tip B. Atât USB4, cât și USB3.2 utilizează interfețe de tip C, dar USB4 este mult mai complex. USB4 acceptă transmiterea și recepționarea simultană a datelor audio/video host-to-host, PCI Express® (PCIe®), DisplayPort și USB prin aceeași interfață Type-C pe aceeași legătură. Două gazde USB4 pot schimba pachete de date IP prin tunelul host-to-host; transmisia prin tunel DisplayPort și USB înseamnă că audio, video, date și energie pot fi transmise prin aceeași interfață, ceea ce este mult mai rapid decât utilizarea USB3.2. În plus, transmisia prin tunel PCIe poate oferi lățime de bandă mare, latență redusă și poate atinge un randament ridicat pentru stocare de mare capacitate, inteligență artificială edge și alte cazuri de utilizare.
USB4 integrează două canale de transmisie și recepție într-o singură interfață USB-C, cu o rată de până la 20 Gbps și40 Gbps, iar fiecare canal poate avea o rată de date de aproximativ 10 Gbps sau 20 Gbps. Pentru dezvoltatorii de cipuri, aceste date sunt foarte importante. Aceștia trebuie să știe că în modul Thunderbolt3, rata de date pe fiecare canal de transmisie și recepție este de 10,3125 Gbps sau 20,625 Gbps. În modul USB tradițional, un singur canal de transmisie/recepție rulează la o rată de5 Gbps (USB3.0) or 10 Gbps (USB3.1), în timp ce cele două canale USB 3.2 rulează la o rată de 10 Gbps.
În ceea ce privește durabilitatea, componentele portante ale interfeței Type-C sunt în principal carcasa metalică externă, care este mai rezistentă și mai puțin predispusă la deteriorare. Canalul central de date este protejat de un capac în formă de arc, ceea ce îl face dificil de deteriorat. Cerințele de proiectare indică faptul că...USB tip CPoate rezista la peste 10.000 de conectări și deconectări fără a se deteriora. Dacă se calculează pe baza a 3 conectări și deconectări pe zi, interfața USB Type-C poate fi utilizată timp de cel puțin 10 ani.
02 Implementare accelerată a USB4
După lansarea oficială a protocolului USB 3.2, organizația USB a anunțat prompt specificațiile USB 4 într-o perioadă scurtă de timp. Spre deosebire de standardele anterioare, cum ar fiUSB 3.2, care se bazau pe protocolul propriu al USB-ului, USB 4 nu mai adoptă specificațiile USB la nivelul său fundamental, ci adoptă protocolul Thunderbolt 3, dezvăluit complet de Intel. Aceasta este cea mai mare schimbare în dezvoltarea USB-ului în ultimele decenii. Atunci când se utilizează un conector Type-C pentru conectare, funcțiile USB4 le înlocuiesc pe cele ale USB 3.2, iar USB 2.0 poate rula simultan. USB 3.2 Enhanced SuperSpeed rămâne infrastructura de bază pentru transmiterea „datelor USB” pe linia fizică USB 4. Cea mai mare diferență dintre USB4 și USB 3.2 constă în faptul că USB4 este orientat pe conexiune. USB4 este conceput cu tuneluri pentru a transmite în comun date din mai multe protocoale pe o singură interfață fizică. Astfel, viteza și capacitatea USB4 pot fi partajate dinamic. USB4 poate suporta alte protocoale de afișare sau comunicare gazdă-la-gazdă în timp ce transmisia de date este în desfășurare. În plus, USB4 a crescut viteza de comunicare de la 20 Gbps (Gen2x2) a USB 3.2 la40 Gbps (Gen3x2)pe aceeași arhitectură cu două benzi și dual-simplex.
USB4 nu numai că realizează USB de mare viteză (bazat pe USB3), dar definește și tuneluri de afișare bazate pe DisplayPort și tuneluri de încărcare/stocare bazate pe PCIe.
Aspectul afișajului: Protocolul tunelului de afișare al USB4 se bazează pe DisplayPort 1.4a. DP 1.4a în sine acceptă8k la 60Hz or 4k la 120HzGazda USB4 trebuie să fie compatibilă cu DisplayPort pe toate porturile downstream. Dacă utilizați portul USB4 pentru a transmite simultan videoclipuri și date, portul va aloca lățimea de bandă în mod corespunzător. Prin urmare, dacă videoclipul necesită doar 20% din lățimea de bandă pentru a alimenta monitorul 1080p (care este și un hub), atunci restul de 80% din videoclip poate fi utilizat pentru a transfera fișiere de pe un SSD extern.
În ceea ce privește tunelurile PCIe: Suportul pentru PCIe de către gazdele USB4 este opțional. Hub-urile USB4 ar trebui să suporte tuneluri PCIe și ar trebui să existe un switch PCIe intern.
O parte importantă a specificației USB 4 este capacitatea de a ajusta dinamic cantitatea de resurse disponibile la trimiterea de videoclipuri și date prin aceeași conexiune. Așadar, să presupunem că aveți un maxim deUSB 4 de 40 Gbpsși copiază fișiere mari de pe un SSD extern și le transmit pe un afișaj 4K. Să presupunem că sursa video necesită aproximativ 12,5 Gbps. În acest caz, USB 4 va aloca restul de 27,5 Mbps unității de backup.
USB-C introduce „mod alternativ”, care reprezintă capacitatea de a transmite semnal video DisplayPort/HDMI de la un port Type-C. Cu toate acestea, specificația actuală 3.x nu oferă o metodă bună pentru împărțirea resurselor. Potrivit lui Saunders, modul alternativ DisplayPort poate împărți cu precizie lățimea de bandă între datele USB și datele video în proporție de 50/50, în timp ce modul alternativ HDMI nu permite utilizarea simultană a datelor USB.
USB4 definește un standard de 40 Gbps, permițând partajarea dinamică a lățimii de bandă, astfel încât un singur cablu de date să poată îndeplini mai multe funcții. Cu USB4, este posibilă transmiterea simultană a datelor PCIe și afișarea acestora pe o singură linie, alături de funcțiile USB tradiționale, și chiar furnizarea de energie (prin USB PD) într-un mod foarte convenabil. În viitor, majoritatea dispozitivelor periferice, fie că este vorba de rețele de mare viteză, plăci grafice externe, afișaje de înaltă definiție, dispozitive de stocare de mare capacitate sau chiar între două mașini, vor putea fi interconectate printr-o interfață Type-C. Mai mult, dacă aceste dispozitive implementează un Hub USB4, puteți conecta și mai multe dispozitive în serie sau ramificații de la aceste dispozitive, ceea ce este extrem de convenabil.
Data publicării: 20 oct. 2025
