Въведение в USB 4
USB4 е USB системата, посочена в спецификацията USB4. Форумът на разработчиците на USB пусна нейната версия 1.0 на 29 август 2019 г. Пълното наименование на USB4 е Universal Serial Bus Generation 4. Тя е базирана на технологията за предаване на данни „Thunderbolt 3“, съвместно разработена от Intel и Apple. Скоростта на предаване на данни на USB4 може да достигне до 40 Gbps, което е два пъти по-бързо от най-новото издание на USB 3.2 (Gen2×2).
За разлика от предишните стандарти за USB протокол, USB4 изисква USB-C конектор и се нуждае от поддръжката на USB PD за захранване. В сравнение с USB 3.2, той позволява създаването на тунели DisplayPort и PCI Express. Тази архитектура определя метод за динамично споделяне на една високоскоростна връзка с множество типове терминални устройства, което най-добре може да обработва предаването на данни по вид и приложение. USB4 продуктите трябва да поддържат пропускателна способност от 20 Gbit/s и могат да поддържат пропускателна способност от 40 Gbit/s. Поради тунелното предаване обаче, при предаване на смесени данни, дори ако данните се предават със скорост от 20 Gbit/s, действителната скорост на предаване на данни може да е по-висока от тази на USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2).
USB4 е разделен на две версии: 20Gbps и 40Gbps. Устройствата с USB4 интерфейс, предлагани на пазара, могат да предлагат или скоростта от 40Gbps на Thunderbolt 3, или намалена версия от 20Gbps. Ако искате да закупите устройство с най-висока скорост на предаване, т.е. 40Gbps, най-добре е да проверите спецификациите, преди да направите покупката. За сценарии, изискващи високоскоростно предаване, изборът на подходящ USB 3.1 C към C е от решаващо значение, тъй като той е ключовият носител за постигане на скорост от 40Gbps.
Много хора са объркани относно връзката между USB4 и Thunderbolt 4. Всъщност, както Thunderbolt 4, така и USB4 са изградени на базата на основния протокол на Thunderbolt 3. Те се допълват взаимно и са съвместими. Интерфейсите са Type-C, а максималната скорост е 40 Gbps и за двата.
Преди всичко, USB4 кабелът, за който говорим, е стандартът за предаване на USB, който представлява спецификация на протокола, свързана с производителността и ефективността на USB предаването. USB4 може да се разбира като „четвъртото поколение“ на тази спецификация.
Протоколът за USB предаване е предложен и разработен съвместно от множество компании, включително Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Nortel, през 1994 г. Той е издаден като версия USB V0.7 на 11 ноември 1994 г. По-късно, през 1995 г., тези компании създават организация с нестопанска цел за популяризиране и подкрепа на USB, наречена USB Implementers Forum, която е познатото USB-IF, а USB-IF сега е организацията за стандартизация на USB.
През 1996 г. USB-IF официално предложи спецификацията USB 1.0. Скоростта на предаване на USB 1.0 обаче беше само 1,5 Mbps, максималният изходен ток беше 5V/500mA и по това време имаше много малко периферни устройства, които поддържаха USB, така че производителите на дънни платки рядко проектираха директно USB интерфейси на дънната платка.
▲USB 1.0
През септември 1998 г. USB-IF пусна спецификацията USB 1.1. Този път скоростта на предаване беше увеличена до 12 Mbps и някои технически детайли в USB 1.0 бяха коригирани. Максималният изходен ток остана 5V/500mA.
През април 2000 г. беше въведен стандартът USB 2.0, със скорост на предаване от 480 Mbps, което е 60MB/s. Това е 40 пъти повече от USB 1.1. Максималният изходен ток е 5V/500mA и е с 4-пинов дизайн. USB 2.0 се използва и до днес и може да се каже, че е най-дългосъществуващият USB стандарт.
Започвайки от USB 2.0, USB-IF демонстрираха своя „уникален талант“ в преименуването.
През юни 2003 г. USB-IF преименува спецификациите и стандартите на USB, променяйки USB 1.0 на USB 2.0 Low-Speed версия, USB 1.1 на USB 2.0 Full-Speed версия и USB 2.0 на USB 2.0 High-Speed версия.
Тази промяна обаче не оказа голямо влияние върху настоящата ситуация по това време, тъй като USB 1.0 и 1.1 на практика са напуснали историческата сцена.
През ноември 2008 г., USB 3.0 Promoter Group, състояща се от индустриални гиганти като Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC и ST-NXP, завърши стандарта USB 3.0 и го пусна публично. Официалното наименование беше „SuperSpeed“. USB Promoter Group е основно отговорна за разработването и формулирането на стандартите за серията USB, като в крайна сметка стандартите ще бъдат предадени за управление на USB-IF.
Максималната скорост на предаване на USB 3.0 достига 5.0 Gbps, което е 640MB/s. Максималният изходен ток е 5V/900mA. Той е напълно съвместим с 2.0 и поддържа пълнодуплексно предаване на данни (т.е. може да приема и изпраща данни едновременно, докато USB 2.0 е полудуплексен), както и има по-добри възможности за управление на захранването и други функции.
USB 3.0 използва 9-пинов дизайн. Първите 4 пина са същите като тези на USB 2.0, докато останалите 5 пина са специално проектирани за USB 3.0. Следователно, можете да определите дали е USB 2.0 или USB 3.0 по пиновете.
През юли 2013 г. беше пуснат USB 3.1, със скорост на предаване от 10 Gbps (1280 MB/s), с претенции за SuperSpeed+, а максимално допустимото захранващо напрежение беше повишено до 20V/5A, което е 100W.
Надграждането на USB 3.1 в сравнение с USB 3.0 също беше много очевидно. Не след дълго обаче USB-IF преименува USB 3.0 на USB 3.1 Gen1, а USB 3.1 на USB 3.1 Gen2.
Тази промяна на името създаде проблеми на потребителите, тъй като много безскрупулни търговци само маркираха продуктите като поддържащи USB 3.1 на опаковката, без да посочват дали е Gen1 или Gen2. Всъщност, производителността на предаване на двата стандарта е доста различна и потребителите биха могли случайно да попаднат в капан. Следователно, тази промяна на името беше лош ход за повечето потребители.
През септември 2017 г. беше пуснат USB 3.2. USB Type-C поддържа два 10 Gbps канала за предаване на данни, със скорост до 20 Gb/s (2500 MB/s), а максималният изходен ток е все още 20V/5A. Други аспекти имат малки подобрения.
▲Процесът на промяна на името на USB устройството
Въпреки това, през 2019 г. USB-IF предложиха друга промяна на името. Те преименуваха USB 3.1 Gen1 (който беше оригиналният USB 3.0) на USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (който беше оригиналният USB 3.1) на USB 3.2 Gen2 и USB 3.2 на USB 3.2 Gen 2×2.
Сега и бъдеще: Скокът напред на USB4
След като стигнахме до USB4, нека да разгледаме подобренията и подобренията на този нов протоколен стандарт. Преди всичко, тъй като това е надграждане от „3“ на „4“, подобрението трябва да е значително.
Въз основа на цялата информация, която събрахме, новите функции на USB4 са обобщени, както следва:
1. Максимална скорост на предаване от 40 Gbps:
Чрез двуканално предаване, теоретичната максимална скорост на предаване на USB4 би трябвало да може да достигне 40 Gbps, което е същото като това на Thunderbolt 3 (наричан по-долу „Thunderbolt 3“).
Всъщност, USB4 ще има три скорости на предаване: 10 Gbps, 20 Gbps и 40 Gbps. Така че, ако искате да закупите устройство с най-висока скорост на предаване, т.е. 40 Gbps, по-добре е да проверите спецификациите преди покупка.
2. Съвместим с интерфейси Thunderbolt 3:
Някои (не всички) USB4 устройства могат да бъдат съвместими и с Thunderbolt 3 интерфейси. Тоест, ако вашето устройство има USB4 интерфейс, може да е възможно да свържете Thunderbolt 3 устройство и външно. Това обаче не е задължително. Дали е съвместимо или не, зависи от отношението на производителя на устройството.
3. Възможност за динамично разпределение на ресурсите за честотна лента:
Ако използвате USB4 порта, докато го използвате и за свързване на дисплей и прехвърляне на данни, портът ще разпредели съответната честотна лента според ситуацията. Например, ако видеото изисква само 20% от честотната лента за захранване на 1080p дисплей, тогава останалите 80% от честотната лента могат да се използват за други задачи. Това не беше възможно в USB 3.2 и предишните епохи. Преди това режимът на работа на USB беше да се редува.
4. Всички USB4 устройства ще поддържат USB PD
USB PD е USB Power Delivery (USB предаване на енергия), което е един от съвременните протоколи за бързо зареждане. Той е формулиран и от организацията USB-IF. Тази спецификация може да постигне по-високи напрежения и токове, като максималната предавана мощност достига до 100 W, а посоката на предаване на енергия може да се променя свободно.
Съгласно разпоредбите на USB-IF, стандартната форма на текущия USB PD интерфейс за зареждане трябва да бъде USB Type-C. В USB Type-C интерфейса има два пина, CC1 и CC2, които се използват за конфигурационни канали за PD комуникация.
5. Може да се използва само USB Type-C интерфейс
С горната характеристика е естествено да знаем и че USB4 може да работи само чрез USB Type-C конектори. Всъщност, не само USB PD, но и други най-нови стандарти на USB-IF, са приложими само за Type-C.
6. Може да бъде обратно съвместим с предишни протоколи
USB4 може да се използва заедно с USB 3 и USB 2 устройства и портове. Тоест, той може да бъде обратно съвместим с предишни протоколни стандарти. USB 1.0 и 1.1 обаче не се поддържат. В момента интерфейсите, използващи този протокол, почти са изчезнали от пазара.
Разбира се, когато свързвате USB4 устройство към USB 3.2 порт, то не може да предава данни със скорост от 40 Gbps. И старомодният USB 2 интерфейс няма да стане по-бърз само защото е свързан към USB4 интерфейс.
Време на публикуване: 21 юли 2025 г.
