USB 4 Introduksjon

USB 4 Introduksjon

USB4 er USB-systemet som er spesifisert i USB4-spesifikasjonen. USB Developers Forum ga ut versjon 1.0 29. august 2019. Det fulle navnet på USB4 er Universal Serial Bus Generation 4. Den er basert på dataoverføringsteknologien «Thunderbolt 3» utviklet i fellesskap av Intel og Apple. Dataoverføringshastigheten til USB4 kan nå opptil 40 Gbps, som er dobbelt så høy som hastigheten til den nyeste utgitte USB 3.2 (Gen2×2).

I motsetning til tidligere USB-protokollstandarder krever USB4 en USB-C-kontakt og trenger støtte fra USB PD for strømforsyning. Sammenlignet med USB 3.2 tillater den opprettelse av DisplayPort- og PCI Express-tunneler. Denne arkitekturen definerer en metode for dynamisk deling av en enkelt høyhastighetskobling med flere terminalenhetstyper, som best kan håndtere dataoverføring etter type og applikasjon. USB4-produkter må støtte en gjennomstrømning på 20 Gbit/s og kan støtte en gjennomstrømning på 40 Gbit/s. På grunn av tunneloverføring kan imidlertid den faktiske dataoverføringshastigheten være høyere enn for USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2) når blandede data overføres, selv om data overføres med en hastighet på 20 Gbit/s.

USB4 er delt inn i to versjoner: 20 Gbps og 40 Gbps. Enhetene med USB4-grensesnitt som er tilgjengelige på markedet, kan tilby enten 40 Gbps-hastigheten til Thunderbolt 3 eller en redusert versjon på 20 Gbps. Hvis du ønsker å kjøpe en enhet med den høyeste overføringshastigheten, det vil si 40 Gbps, er det best å sjekke spesifikasjonene før du kjøper. For scenarier som krever høyhastighetsoverføring, er det avgjørende å velge riktig USB 3.1 C TIL C, da det er den viktigste bæreren for å oppnå en hastighet på 40 Gbps.

Mange er forvirret over forholdet mellom USB4 og Thunderbolt 4. Faktisk er både Thunderbolt 4 og USB4 bygget basert på den underliggende protokollen til Thunderbolt 3. De utfyller hverandre og er kompatible. Grensesnittene er alle Type-C, og maksimalhastigheten er 40 Gbps for begge.

Først og fremst er USB4-kabelen vi refererer til overføringsstandarden for USB, som er en protokollspesifikasjon knyttet til ytelsen og effektiviteten til USB-overføring. USB4 kan forstås som den «fjerde generasjonen» av denne spesifikasjonen.

USB-overføringsprotokollen ble foreslått og utviklet i fellesskap av flere selskaper, inkludert Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC og Nortel, i 1994. Den ble utgitt som USB V0.7-versjon 11. november 1994. Senere etablerte disse selskapene en ideell organisasjon for å promotere og støtte USB i 1995, kalt USB Implementers Forum, som er den kjente USB-IF, og USB-IF er nå USB-standardiseringsorganisasjonen.

I 1996 foreslo USB-IF offisielt USB 1.0-spesifikasjonen. Overføringshastigheten til USB 1.0 var imidlertid bare 1,5 Mbps, den maksimale utgangsstrømmen var 5V/500mA, og på den tiden var det svært få periferienheter som støttet USB, så hovedkortprodusenter designet sjelden USB-grensesnitt direkte på hovedkortet.

▲USB 1.0

I september 1998 ga USB-IF ut USB 1.1-spesifikasjonen. Overføringshastigheten ble økt til 12 Mbps denne gangen, og noen tekniske detaljer i USB 1.0 ble korrigert. Maksimal utgangsstrøm forble 5 V/500 mA.

I april 2000 ble USB 2.0-standarden introdusert, med en overføringshastighet på 480 Mbps, som er 60 MB/s. Det er 40 ganger raskere enn USB 1.1. Maksimal utgangsstrøm er 5 V/500 mA, og den har et 4-pinners design. USB 2.0 er fortsatt i bruk den dag i dag og kan sies å være den lengstvarende USB-standarden.

Med utgangspunkt i USB 2.0 demonstrerte USB-IF sitt «unike talent» innen navneendringer.

I juni 2003 endret USB-IF spesifikasjonene og standardene til USB, og endret USB 1.0 til USB 2.0 lavhastighetsversjon, USB 1.1 til USB 2.0 fullhastighetsversjon og USB 2.0 til USB 2.0 høyhastighetsversjon.

Denne endringen hadde imidlertid liten innvirkning på den nåværende situasjonen på den tiden, fordi USB 1.0 og 1.1 i utgangspunktet har forlatt det historiske stadiet.

I november 2008 fullførte USB 3.0 Promoter Group, bestående av industrigiganter som Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC og ST-NXP, USB 3.0-standarden og ga den ut offentlig. Det offisielle navnet var «SuperSpeed». USB Promoter Group er hovedansvarlig for utvikling og formulering av USB-seriens standarder, og standardene vil etter hvert bli overlevert til USB-IF for administrasjon.

Den maksimale overføringshastigheten til USB 3.0 når 5,0 Gbps, som er 640 MB/s. Den maksimale utgangsstrømmen er 5 V/900 mA. Den er fullt kompatibel med 2.0 og støtter full-dupleks dataoverføring (dvs. den kan motta og sende data samtidig, mens USB 2.0 er halv-dupleks), i tillegg til å ha bedre strømstyringsmuligheter og andre funksjoner.

USB 3.0 bruker en 9-pinners design. De første 4 pinnene er de samme som på USB 2.0, mens de resterende 5 pinnene er spesialdesignet for USB 3.0. Derfor kan du avgjøre om det er USB 2.0 eller USB 3.0 ut fra pinnene.

I juli 2013 ble USB 3.1 utgitt, med en overføringshastighet på 10 Gbps (1280 MB/s), som hevdet å være SuperSpeed+, og den maksimalt tillatte strømforsyningsspenningen ble hevet til 20V/5A, som er 100W.

Oppgraderingen av USB 3.1 sammenlignet med USB 3.0 var også veldig tydelig. Ikke lenge etterpå omdøpte USB-IF imidlertid USB 3.0 til USB 3.1 Gen1, og USB 3.1 til USB 3.1 Gen2.

Denne navneendringen forårsaket problemer for forbrukerne fordi mange skruppelløse selgere bare merket produkter som støttende USB 3.1 på emballasjen uten å angi om det var Gen1 eller Gen2. Faktisk er overføringsytelsen til de to ganske forskjellig, og forbrukere kan ved et uhell falle i en felle. Derfor var denne navneendringen et dårlig trekk for de fleste forbrukere.

I september 2017 ble USB 3.2 lansert. Under USB Type-C støtter den to 10 Gbps-kanaler for dataoverføring, med en hastighet på opptil 20 Gb/s (2500 MB/s), og den maksimale utgangsstrømmen er fortsatt 20V/5A. Andre aspekter har mindre forbedringer.

▲Prosessen med USB-navneendringer

I 2019 kom imidlertid USB-IF opp med et nytt navnebytte. De omdøpte USB 3.1 Gen1 (som var den originale USB 3.0) til USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (som var den originale USB 3.1) til USB 3.2 Gen2, og USB 3.2 til USB 3.2 Gen 2×2.

Nå og i fremtiden: USB4s sprang fremover

Nå som vi har kommet til USB4, la oss ta en titt på oppgraderingene og forbedringene av denne nye protokollstandarden. Først og fremst, siden det er en oppgradering på tvers av generasjoner fra «3″ til «4″, må forbedringen være betydelig.

Basert på all informasjonen vi har samlet, er de nye funksjonene til USB4 oppsummert som følger:

1. Maksimal overføringshastighet på 40 Gbps:

Gjennom tokanalsoverføring skal den teoretiske maksimale overføringshastigheten til USB4 kunne nå 40 Gbps, som er den samme som for Thunderbolt 3 (referert til som «Thunderbolt 3» nedenfor).

Faktisk vil USB4 ha tre overføringshastigheter: 10 Gbps, 20 Gbps og 40 Gbps. Så hvis du ønsker å kjøpe en enhet med den høyeste overføringshastigheten, det vil si 40 Gbps, bør du sjekke spesifikasjonene før du kjøper.

2. Kompatibel med Thunderbolt 3-grensesnitt:

Noen (ikke alle) USB4-enheter kan også være kompatible med Thunderbolt 3-grensesnitt. Det vil si at hvis enheten din har et USB4-grensesnitt, kan det også være mulig å koble til en Thunderbolt 3-enhet eksternt. Dette er imidlertid ikke obligatorisk. Om den er kompatibel eller ikke, avhenger av enhetsprodusentens holdning.

3. Dynamisk båndbredderessursallokeringskapasitet:

Hvis du bruker USB4-porten samtidig som du kobler til en skjerm og overfører data, vil porten tildele den tilsvarende båndbredden i henhold til situasjonen. Hvis for eksempel videoen bare krever 20 % av båndbredden for å drive en 1080p-skjerm, kan de resterende 80 % av båndbredden brukes til andre oppgaver. Dette var ikke mulig med USB 3.2 og tidligere epoker. Før det var USBs arbeidsmodus å bytte på modus.

4. USB4-enheter vil alle støtte USB PD

USB PD står for USB Power Delivery (USB-strømoverføring), som er en av de nåværende vanlige hurtigladeprotokollene. Den ble også formulert av USB-IF-organisasjonen. Denne spesifikasjonen kan oppnå høyere spenninger og strømmer, med en maksimal effektoverføring på opptil 100 W, og kraftoverføringsretningen kan endres fritt.

I henhold til forskriftene til USB-IF, bør standardformen for det nåværende USB PD-ladegrensesnittet være USB Type-C. I USB Type-C-grensesnittet er det to pinner, CC1 og CC2, som brukes til konfigurasjonskanaler for PD-kommunikasjon.

5. Kun USB Type-C-grensesnitt kan brukes

Med funksjonen ovenfor er det naturlig at vi også kan vite at USB4 kun kan fungere via USB Type-C-kontakter. Faktisk gjelder det ikke bare for USB PD, men også i andre nyeste standarder for USB-IF, bare for Type-C.

6. Kan være bakoverkompatibel med tidligere protokoller

USB4 kan brukes sammen med USB 3- og USB 2-enheter og -porter. Det vil si at den kan være bakoverkompatibel med tidligere protokollstandarder. USB 1.0 og 1.1 støttes imidlertid ikke. For øyeblikket har grensesnittene som bruker denne protokollen nesten forsvunnet fra markedet.

Når man kobler en USB4-enhet til en USB 3.2-port, kan den selvsagt ikke overføre med en hastighet på 40 Gbps. Og det gammeldagse USB 2-grensesnittet blir ikke raskere bare fordi det er koblet til et USB4-grensesnitt.