你不一定了解的USB 4.0

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USB是技术应用的最成功案例之一。在过去20年来,USB通用标准一直都是有线数据和电源传输的中心。但是近年来,由于USB 3.x的标准具有多种不同电缆类型,使得情况变得有些混乱。另外,将多个连接标准纳入其中的一部分,这也变得更加令人困惑。

USB 3.x的标准具有多种不同介面类型,使用上也令人困惑

图一: USB 3.x的标准具有多种不同介面类型,使用上也令人困惑。

USB 4就是为了解决这个问题而生。USB 4使用单一标准连接器,也就是USB type-C,并将多个连接标准整合在一起。USB 4标准在Intel的第11代Core处理器,以及从MacBook Air、MacBook Pro 13和Mac mini开始的Apple Silicon Macs中都开始支援该标准。

USB 4规格发表时间在2019年底,一般来说,一旦新标准首次公布后,通常需要18个月左右的时间让设备进入市场。目前有大约超过50家的公司参与了USB标准的开发,特别值得注意的是USB Promoter Group的支持者,包括了苹果、惠普、英特尔、微软、意法半导体和德州仪器等。

Thunderbolt发展状况

所有USB 4设备和介面将主动与Thunderbolt设备兼容,来实现单一线缆的超快速数据传输以及高速设备充电。

在过去几年中,产生困惑的原因之一,是来自于Apple提出而由英特尔设计的Thunderbolt快速数据传输技术。现在市场上有超过400种配备Thunderbolt 3的PC,以及450种兼容的周边设备。

在今天,Thunderbolt可以透过USB-C连接器来运作(以前在USB-C普及之前,它可以透过DisplayPort连接线进行数据传输工作)。我们要先来了解一下Thunderbolt存在的两个关键问题:

首先,并非所有设备都具有Thunderbolt接口,除非设计人员已经掌握了规格表,否则就会搞不清楚究竟有哪些设备支援或者不支援Thunderbolt。这混乱主要是因为USB-C接口可以是Thunderbolt介面,但也可以是标准USB 3.x介面,或者现在的USB 4介面。

第二,在于即使它们看起来相同,然而相同的设备上,也可以同时具有与Thunderbolt相容的接口,和一些与Thunderbolt不相容的接口。这常为使用者带来非常大的困扰。

将Thunderbolt兼容USB 4

为了简化起见,英特尔已经宣布其在Thunderbolt上的工作交由USB Promoter Group来接手,该组织将负责定义USB的标准。这意味着Thunderbolt基本上将成为USB 4的基础技术,因此,所有USB 4设备和介面将主动与Thunderbolt设备兼容,来实现单一线缆的超快速数据传输以及高速设备充电。

而设备制造商也将能够在不向英特尔支付专利费用的情况下,制造新的Thunderbolt相容设备,这将使得该技术的采用变得更容易而没有门槛。

英特尔现在也正在将Thunderbolt 3整合到英特尔的CPU中,这项工作已经开始于英特尔2019年生产的第十代Core处理器上。

USB 4特色

USB 4将带来许多应用上的好处,提供更快的传输速度

图二: USB 4将带来许多应用上的好处,提供更快的传输速度。

在2020年发布的USB 4,是USB标准最被期待的版本。事实上,USB 4是USB标准中的最新版本,它可以提供更快的传输速度。正如USB Promoter小组所宣布的那样,最新的USB标准将包括Thunderbolt 3,这不仅能提高传输速度,并将与许多现有的标准相容。

要了解USB 4和USB 3.1之间的区别,可以比较一下该技术发展的层次。USB 3.0于2008年首次亮相,传输速度为5 Gbps ,而USB-C(或Type-C)是在2014年首次亮相,它使用了USB 3.1技术,新的连接器介面取代了旧的设计。至于USB 3.2是于2017年发布,可提供高达20 Gbps的传输速率。

与以前的USB 版本相比,新的USB 4标准具有三个主要优点:

第一,最高速度为40 Gbps:透过使用两条通道电缆,某些设备将能够以40 Gbps的速度运行,该速度与Thunderbolt 3相同。

第二,与Thunderbolt 3设备相容:某些USB 4设备将可以与Thunderbolt 3设备一起使用,它还向下相容了USB 3.2、USB 3.1、USB 3.0、USB 2.0等。

第三,提供更好的视讯和数据频宽分配:如果使用者同时使用USB 4传输视讯和数据,则会相对应地分配频宽。举例来说,如果视讯传输需要占用到20%的频宽,则剩余的80%将分配用于传输数据。

结语

USB 4将带来许多应用上的好处,包括更快的传输速度、更好的视讯频宽管理,以及与Thunderbolt 3的相容性。

与过去其他USB版本的命名方式不同,USB 4标准的正式写法,是在版本号码前没有空格。虽然大多数人可能会将其写为有空格的USB 4,但要注意的是官方名称是USB4。USB Promoter Group删除空格的目的,是希望能将重点从版本号码转移到品牌名称上。因为在未来,USB 4的发展并不打算进入4.0、4.1、4.2版本的演进,该组织希望USB 4尽可能简单。

USB 4速度可达到40Gbps

图三: USB 4速度可达到40Gbps

【技术线上】USB发展历史

●1995年:USB 1.0首次问世,紧随其后的是USB 1.1,它也可以与较旧的设备一起使用。同时导入了众所皆知的USB接口。

●1998年:iMac G3是第一款大众市场PC,它采用USB取代了串列和并列接口。

●2000年:USB 2.0进入竞争状态,并开始提供了一些电源传输选项,该标准也是为手机充电的先驱。同时USB随身碟同时问世。

●2008年:USB 3.0首次亮相,传输速度达到5Gbps。USB 3.1是升级版本。

●2014年:USB-C或USB Type-C首次问世。它使用了USB 3.1技术,也具有取代旧式USB接口的新连接器。有点类似苹果公司的Lightning介面一样,它是对称的,可以不同方向插入。

●2017年:市场首次讨论了USB 3.2,该标准可提供高达20Gbps的数据速率。USB 3.2在2019年上市。以下比较一下USB 3.2各代的速度差异。

★USB 3.2 Gen 1称为USB 3.0,最高速度5 Gbps。

★USB 3.2 Gen 2称为USB 3.1,最高速度10 Gbps。

★USB 3.2 Gen 2x2,普遍被认为是USB 3.2,最高速度可达20Gbps。

●2019年:USB 3.2在市面上推出相关产品,同时宣布USB 4。

●2020年:Apple Silicon Mac和Intel的第11代Core处理器均开始支援USB 4。

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