Пълното ръководство за USB4: от скорост от 40 Gbps, динамична честотна лента до пълнофункционална връзка с един кабел
От появата на USB4, публикуваме множество статии и линкове, за да споделяме подходяща информация. Популярността му обаче е толкова висока, че хората навсякъде се питат за пазара на USB4. Започвайки от ранната ера на USB 1.0 и интерфейса за предаване на данни от 1.5Mbps, USB е преминал през няколко поколения. Има множество спецификации като USB 1.0, USB 2.0 и USB 3.0, а формите и дизайнерските схеми на интерфейса включват USB Type-A, USB Type-B и най-разпространения в момента USB Type-C и др. USB4 не само има по-бърза скорост на предаване, но и по-добра съвместимост (поддържа обратна съвместимост, т.е. съвместимост с по-стари версии). Той може да свързва почти всички устройства по-ефективно и да ги зарежда. Ако вашият телефон, компютър, монитор, принтер и др. поддържат USB4, тогава теоретично ви е необходим само кабел за данни, който поддържа USB4, за да свържете устройствата, което прави домашния офис много по-удобен. Вече не е необходимо да купувате различни кабели за преобразуване на интерфейси. Следователно, USB4 може да направи режима ни на работа по-разнообразен и удобен. Освен това, друга забележителна характеристика на USB4 е, че се очаква да се прилага в периферни устройства, които поддържат изчисления с изкуствен интелект.
01 USB4 срещу USB 3.2
USB 3.2 е нов стандарт, пуснат от организацията USB-IF. Всъщност той беше представен още през септември 2017 г. От техническа гледна точка, USB 3.2 е подобрение и допълнение към USB 3.1. Основната промяна е, че скоростта на предаване на данни е увеличена до 20 Gbps, а интерфейсът все още следва...Тип Cсхема, установена в ерата на USB 3.1, която вече не поддържа интерфейси Type-A и Type-B. Както USB4, така и USB3.2 използват интерфейси Type-C, но USB4 е много по-сложен. USB4 поддържа едновременно предаване и приемане на данни от хост към хост, PCI Express® (PCIe®), DisplayPort аудио/видео и USB данни чрез един и същ Type-C интерфейс по една и съща връзка. Два USB4 хоста могат да обменят IP пакети данни през тунела от хост към хост; предаването чрез DisplayPort и USB тунел означава, че аудио, видео, данни и захранване могат да се предават през един и същ интерфейс, което е много по-бързо от използването на USB 3.2. Освен това, предаването чрез PCIe тунел може да осигури висока честотна лента, ниска латентност и да постигне висока производителност за съхранение с голям капацитет, изкуствен интелект на периферията и други случаи на употреба.
USB4 интегрира два канала за предаване и приемане в един USB-C интерфейс, със скорост до 20 Gbps и...40 Gbps, като всеки канал може да има скорост на предаване на данни от приблизително 10 Gbps или 20 Gbps. За разработчиците на чипове тези данни са много важни. Те трябва да знаят, че в режим Thunderbolt3 скоростта на предаване на данни във всеки канал за предаване и приемане е 10.3125 Gbps или 20.625 Gbps. В традиционния USB режим само един канал за предаване/приемане работи със скорост от5 Gbps (USB 3.0) or 10 Gbps (USB 3.1), докато двата канала на USB 3.2 работят със скорост от 10 Gbps.
По отношение на издръжливостта, основните компоненти на Type-C интерфейса са външният метален корпус, който е по-здрав и по-малко податлив на повреди. Централният канал за данни е защитен от дъгообразен капак, което го прави трудно повредим. Изискванията за проектиране показват, чеUSB тип CМоже да издържи повече от 10 000 включвания и изключвания без да се повреди. Ако се изчисли въз основа на 3 включвания и изключвания на ден, USB Type-C интерфейсът може да се използва поне 10 години.
02 Ускорено внедряване на USB4
След официалното пускане на протокола USB 3.2, организацията USB бързо обяви спецификациите на USB 4 в кратък период от време. За разлика от предишни стандарти, като напримерUSB 3.2, които бяха базирани на собствения протокол на USB, USB 4 вече не приема USB спецификациите на фундаментално ниво, а вместо това приема протокола Thunderbolt 3, който Intel напълно разкри. Това е най-голямата промяна в развитието на USB през последните няколко десетилетия. Когато се използва Type-C конектор за свързване, функциите на USB4 заместват тези на USB 3.2 и USB 2.0 може да работи едновременно. USB 3.2 Enhanced SuperSpeed остава основната инфраструктура за предаване на „USB данни“ по физическата линия на USB 4. Най-голямата разлика между USB4 и USB 3.2 се състои в това, че USB4 е ориентиран към свързване. USB4 е проектиран с тунели за съвместно предаване на данни от множество протоколи на един физически интерфейс. По този начин скоростта и капацитетът на USB4 могат да бъдат споделяни динамично. USB4 може да поддържа други протоколи за дисплей или комуникация между хостове, докато предаването на данни е в ход. Освен това, USB4 е увеличил скоростта на комуникация от 20 Gbps (Gen2x2) на USB 3.2 до40 Gbps (Gen3x2)на същата двулентова, двусимплексна архитектура.
USB4 не само постига високоскоростно USB (базирано на USB3), но също така дефинира тунели за дисплей, базирани на DisplayPort, и тунели за зареждане/съхранение, базирани на PCIe.
Аспект на дисплея: Протоколът за тунел на дисплея на USB4 е базиран на DisplayPort 1.4a. Самият DP 1.4a поддържа8k при 60Hz or 4k при 120HzUSB4 хостът трябва да поддържа DisplayPort на всички downstream портове. Ако използвате USB 4 порта за едновременно предаване на видео и данни, портът ще разпредели съответно честотната лента. Следователно, ако видеото изисква само 20% от честотната лента, за да захранва вашия 1080p монитор (който е и хъб), тогава останалите 80% от видеото могат да се използват за прехвърляне на файлове от външен SSD.
По отношение на PCIe тунелите: Поддръжката за PCIe от USB4 хостове е по избор. USB4 хъбовете трябва да поддържат PCIe тунели и трябва да има вътрешен PCIe комутатор.
Важна част от спецификацията USB 4 е възможността за динамично регулиране на количеството налични ресурси при изпращане на видео и данни през една и съща връзка. Така че, да предположим, че имате максимум40 Gbps USB 4и копират големи файлове от външен SSD и ги извеждат на 4K дисплей. Да предположим, че видео източникът изисква приблизително 12,5 Gbps. В този случай USB 4 ще разпредели останалите 27,5 Mbps към резервното устройство.
USB-C въвежда „алтернативен режим“, който е възможността за предаване на DisplayPort/HDMI видео от Type-C порт. Настоящата спецификация 3.x обаче не предоставя добър метод за разделяне на ресурсите. Според Сондърс, алтернативният режим на DisplayPort може прецизно да раздели честотната лента между USB данни и видео данни 50/50, докато алтернативният режим на HDMI не позволява едновременно използване на USB данни.
USB4 определя стандарт от 40 Gbps, което позволява динамично споделяне на честотна лента, така че един кабел за данни да може да изпълнява множество функции. С USB4 е възможно едновременно предаване на PCIe и показване на данни по една линия, заедно с традиционните USB функции, и дори осигуряване на захранване (чрез USB PD) по много удобен начин. В бъдеще повечето периферни устройства, независимо дали става въпрос за високоскоростни мрежи, външни графични карти, дисплеи с висока разделителна способност, устройства за съхранение с голям капацитет и висока скорост или дори една машина с друга, могат да бъдат свързани помежду си чрез Type-C интерфейс. Освен това, ако тези устройства внедрят USB4 Hub, можете да свържете още устройства последователно или да се разклоняват от тези устройства, което е изключително удобно.
Време на публикуване: 20 октомври 2025 г.
