Den ultimate guiden til USB4 fra 40 Gbps hastighet, dynamisk båndbredde til fullfunksjonell én-kabeltilkobling
Siden USB4 kom frem, har vi publisert en rekke artikler og lenker for å dele relevant informasjon. Populariteten har imidlertid vært så høy at folk overalt spør om USB4-markedet. Helt fra den tidlige USB 1.0-æraen og dataoverføringsgrensesnittet på 1,5 Mbps har USB gått gjennom flere generasjoner. Det har vært flere spesifikasjoner som USB 1.0, USB 2.0 og USB 3.0, og grensesnittformene og designskjemaene har inkludert USB Type-A, USB Type-B og den for tiden vanligste USB Type-C, osv. USB4 har ikke bare en raskere overføringshastighet, men har også bedre kompatibilitet (støtter bakoverkompatibilitet, det vil si kompatibilitet med eldre versjoner). Den kan koble til nesten alle enheter mer effektivt og lade dem. Hvis telefonen, datamaskinen, skjermen, skriveren osv. støtter USB4, trenger du teoretisk sett bare en datakabel som støtter USB4 for å koble til enhetene, noe som gjør hjemmekontoret mye mer praktisk. Du trenger ikke lenger å kjøpe forskjellige grensesnittkonverteringskabler. Derfor kan USB4 gjøre arbeidsmodusen vår mer variert og praktisk. I tillegg er en annen bemerkelsesverdig funksjon ved USB4 at den forventes å bli brukt i edge-enheter som støtter kunstig intelligens-databehandling.
01 USB4 vs. USB3.2
USB 3.2 er en ny standard utgitt av USB-IF-organisasjonen. Den ble faktisk introdusert allerede i september 2017. Fra et teknisk perspektiv er USB 3.2 en forbedring og et supplement til USB 3.1. Hovedendringen er at dataoverføringshastigheten er økt til 20 Gbps, og grensesnittet følger fortsattType-Cordningen som ble etablert i USB 3.1-æraen, støtter ikke lenger Type-A- og Type-B-grensesnitt. Både USB4 og USB3.2 bruker Type-C-grensesnitt, men USB4 er mye mer komplekst. USB4 støtter samtidig overføring og mottak av vert-til-vert, PCI Express® (PCIe®), DisplayPort-lyd/video og USB-data gjennom det samme Type-C-grensesnittet på samme lenke. To USB4-verter kan utveksle IP-datapakker gjennom vert-til-vert-tunnelen. DisplayPort- og USB-tunneloverføring betyr at lyd, video, data og strøm kan overføres gjennom det samme grensesnittet, noe som er mye raskere enn å bruke USB3.2. I tillegg kan PCIe-tunneloverføring gi høy båndbredde, lav latens og oppnå høy gjennomstrømning for lagring med stor kapasitet, kunstig intelligens på kanten og andre bruksområder.
USB4 integrerer to overførings- og mottakskanaler i et enkelt USB-C-grensesnitt, med en hastighet på opptil 20 Gbps og40 Gbps, og hver kanal kan ha en datahastighet på omtrent 10 Gbps eller 20 Gbps. For chiputviklere er disse dataene svært viktige. De må vite at i Thunderbolt3-modus er datahastigheten på hver overførings- og mottakskanal 10,3125 Gbps eller 20,625 Gbps. I tradisjonell USB-modus kjører bare én overførings-/mottakskanal med en hastighet på5 Gbps (USB 3.0) or 10 Gbps (USB 3.1), mens de to kanalene til USB 3.2 kjører med en hastighet på 10 Gbps.
Når det gjelder holdbarhet, er de kraftbærende komponentene i Type-C-grensesnittet hovedsakelig det eksterne metalldekselet, som er sterkere og mindre utsatt for skade. Den sentrale datakanalen er beskyttet av et bueformet deksel, noe som gjør det vanskelig å bli skadet. Designkravene indikerer atUSB type-CTåler mer enn 10 000 plugger inn og ut uten å bli skadet. Hvis beregnet basert på 3 plugger inn og ut per dag, kan USB Type-C-grensesnittet brukes i minst 10 år.
02 Akselerert utrulling av USB4
Etter den offisielle utgivelsen av USB 3.2-protokollen annonserte USB-organisasjonen raskt spesifikasjonene for USB 4 innen kort tid. I motsetning til tidligere standarder somUSB 3.2, som var basert på USBs egen protokoll, tar ikke lenger USB 4 i bruk USB-spesifikasjonene på sitt grunnleggende nivå, men i stedet Thunderbolt 3-protokollen som Intel har offentliggjort fullt ut. Dette er den største endringen i utviklingen av USB de siste tiårene. Når man bruker en Type-C-kontakt for tilkobling, erstatter funksjonene til USB4 funksjonene til USB 3.2, og USB 2.0 kan kjøre samtidig. USB 3.2 Enhanced SuperSpeed er fortsatt den grunnleggende infrastrukturen for "USB-data"-overføring på den fysiske USB 4-linjen. Den største forskjellen mellom USB4 og USB 3.2 ligger i at USB4 er tilkoblingsorientert. USB4 er designet med tunneler for å overføre data fra flere protokoller i fellesskap på et enkelt fysisk grensesnitt. Dermed kan hastigheten og kapasiteten til USB4 deles dynamisk. USB4 kan støtte andre skjermprotokoller eller vert-til-vert-kommunikasjon mens dataoverføringen pågår. I tillegg har USB4 økt kommunikasjonshastigheten fra 20 Gbps (Gen2x2) til USB 3.2 til40 Gbps (Gen3x2)på den samme tofelts, dual-simplex-arkitekturen.
USB4 oppnår ikke bare høyhastighets-USB (basert på USB3), men definerer også skjermtunneler basert på DisplayPort og laste-/lagringstuneler basert på PCIe.
Skjermbilde: Skjermtunnelprotokollen til USB4 er basert på DisplayPort 1.4a. DP 1.4a støtter i seg selv8k ved 60Hz or 4k ved 120HzUSB4-verten må støtte DisplayPort på alle nedstrømsporter. Hvis du bruker USB 4-porten til å overføre video og data samtidig, vil porten tildele båndbredde deretter. Derfor, hvis videoen bare krever 20 % av båndbredden for å drive 1080p-skjermen din (som også er en hub), kan de resterende 80 % av videoen brukes til å overføre filer fra en ekstern SSD.
Når det gjelder PCIe-tunneler: Støtte for PCIe av USB4-verter er valgfritt. USB4-huber bør støtte PCIe-tunneler, og det bør være en intern PCIe-svitsj til stede.
En viktig del av USB 4-spesifikasjonen er muligheten til dynamisk å justere mengden ressurser som er tilgjengelige når du sender video og data gjennom samme tilkobling. Så anta at du har maksimalt40 Gbps USB 4og kopierer store filer fra en ekstern SSD og sender dem ut til en 4K-skjerm. Anta at videokilden krever omtrent 12,5 Gbps. I dette tilfellet vil USB 4 tildele de resterende 27,5 Mbps til sikkerhetskopieringsstasjonen.
USB-C introduserer «alternativ modus», som er muligheten til å overføre DisplayPort/HDMI-video fra en Type-C-port. Den nåværende 3.x-spesifikasjonen gir imidlertid ikke en god metode for å dele ressurser. Ifølge Saunders kan DisplayPort alt-modusen dele båndbredden presist mellom USB-data og videodata i 50/50, mens HDMI alt-modusen ikke tillater samtidig bruk av USB-data.
USB4 definerer en standard på 40 Gbps, som muliggjør dynamisk deling av båndbredde slik at en enkelt datakabel kan oppfylle flere funksjoner. Med USB4 er det mulig å overføre PCIe- og skjermdata samtidig over en enkelt linje, sammen med tradisjonelle USB-funksjoner, og til og med gi strøm (via USB PD) på en veldig praktisk måte. I fremtiden kan de fleste periferienheter, enten det er høyhastighetsnettverk, eksterne grafikkort, HD-skjermer, høyhastighetslagringsenheter med stor kapasitet, eller til og med én maskin og en annen maskin, kobles sammen via et Type-C-grensesnitt. Dessuten, hvis disse enhetene implementerer USB4 Hub, kan du også koble til flere enheter i serie eller forgreninger fra disse enhetene, noe som er ekstremt praktisk.
Publisert: 20. oktober 2025
