USB 4 ievads
USB4 ir USB sistēma, kas norādīta USB4 specifikācijā. USB izstrādātāju forums izlaida tās 1.0 versiju 2019. gada 29. augustā. Pilns USB4 nosaukums ir Universal Serial Bus Generation 4 (Universālā seriālā kopne 4. paaudze). Tas ir balstīts uz datu pārraides tehnoloģiju “Thunderbolt 3”, ko kopīgi izstrādājuši Intel un Apple. USB4 datu pārraides ātrums var sasniegt pat 40 Gb/s, kas ir divreiz lielāks nekā jaunākajam izlaistajam USB 3.2 (Gen2×2).
Atšķirībā no iepriekšējiem USB protokola standartiem, USB4 ir nepieciešams USB-C savienotājs un USB PD atbalsts barošanas avotam. Salīdzinot ar USB 3.2, tas ļauj izveidot DisplayPort un PCI Express tuneļus. Šī arhitektūra definē metodi viena ātrgaitas savienojuma dinamiskai koplietošanai ar vairākiem termināļu ierīču tipiem, kas vislabāk var apstrādāt datu pārraidi atkarībā no veida un lietojumprogrammas. USB4 produktiem ir jāatbalsta 20 Gbit/s caurlaidspēja, un tiem var būt jāatbalsta 40 Gbit/s caurlaidspēja. Tomēr tuneļa pārraides dēļ, pārraidot jauktus datus, pat ja dati tiek pārraidīti ar ātrumu 20 Gbit/s, faktiskais datu pārraides ātrums var būt lielāks nekā USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2).
USB4 ir iedalīts divās versijās: 20 Gb/s un 40 Gb/s. Tirgū pieejamās ierīces ar USB4 saskarni var piedāvāt vai nu Thunderbolt 3 40 Gb/s ātrumu, vai samazinātu 20 Gb/s versiju. Ja vēlaties iegādāties ierīci ar vislielāko pārraides ātrumu, t. i., 40 Gb/s, pirms pirkuma veikšanas vislabāk ir pārbaudīt specifikācijas. Situācijās, kad nepieciešama ātrgaitas pārraide, ir ļoti svarīgi izvēlēties atbilstošu USB 3.1 C TO C, jo tas ir galvenais nesējs 40 Gb/s ātruma sasniegšanai.
Daudzi cilvēki ir apjukuši par saistību starp USB4 un Thunderbolt 4. Patiesībā gan Thunderbolt 4, gan USB4 ir veidoti, pamatojoties uz Thunderbolt 3 pamatā esošo protokolu. Tie viens otru papildina un ir saderīgi. Visas saskarnes ir C tipa, un maksimālais ātrums abiem ir 40 Gbps.
Pirmkārt, USB4 kabelis, par kuru mēs runājam, ir USB pārraides standarts, kas ir protokola specifikācija, kas saistīta ar USB pārraides veiktspēju un efektivitāti. USB4 var saprast kā šīs specifikācijas "ceturto paaudzi".
USB pārraides protokolu 1994. gadā kopīgi ierosināja un izstrādāja vairāki uzņēmumi, tostarp Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC un Nortel. Tas tika izlaists kā USB V0.7 versija 1994. gada 11. novembrī. Vēlāk šie uzņēmumi 1995. gadā izveidoja bezpeļņas organizāciju USB popularizēšanai un atbalstam ar nosaukumu USB Implementers Forum, kas ir pazīstamais USB-IF, un USB-IF tagad ir USB standartizācijas organizācija.
1996. gadā USB-IF oficiāli ierosināja USB 1.0 specifikāciju. Tomēr USB 1.0 pārraides ātrums bija tikai 1,5 Mb/s, maksimālā izejas strāva bija 5 V/500 mA, un tajā laikā bija ļoti maz perifērijas ierīču, kas atbalstīja USB, tāpēc mātesplatēs ražotāji reti tieši projektēja USB saskarnes mātesplatē.
▲USB 1.0
1998. gada septembrī USB-IF izlaida USB 1.1 specifikāciju. Šoreiz pārraides ātrums tika palielināts līdz 12 Mb/s, un tika labotas dažas USB 1.0 tehniskās detaļas. Maksimālā izejas strāva saglabājās 5 V/500 mA.
2000. gada aprīlī tika ieviests USB 2.0 standarts ar pārraides ātrumu 480 Mb/s, kas ir 60 MB/s. Tas ir 40 reizes ātrāks nekā USB 1.1. Maksimālā izejas strāva ir 5 V/500 mA, un tam ir 4 kontaktu konstrukcija. USB 2.0 joprojām tiek izmantots līdz pat šai dienai, un to var uzskatīt par visilgāk pastāvošo USB standartu.
Sākot ar USB 2.0, USB-IF demonstrēja savu “unikālo talantu” pārdēvēšanā.
2003. gada jūnijā USB-IF pārdēvēja USB specifikācijas un standartus, mainot USB 1.0 uz USB 2.0 Low-Speed versiju, USB 1.1 uz USB 2.0 Full-Speed versiju un USB 2.0 uz USB 2.0 High-Speed versiju.
Tomēr šīm izmaiņām bija maza ietekme uz pašreizējo situāciju tajā laikā, jo USB 1.0 un 1.1 būtībā ir atstājuši vēsturisko stadiju.
2008. gada novembrī USB 3.0 veicinātāju grupa, kurā ietilpst tādi nozares giganti kā Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC un ST-NXP, pabeidza USB 3.0 standarta izstrādi un publiski to publicēja. Oficiālais nosaukums bija “SuperSpeed”. USB veicinātāju grupa galvenokārt ir atbildīga par USB sērijas standartu izstrādi un formulēšanu, un standarti galu galā tiks nodoti USB-IF pārvaldībai.
USB 3.0 maksimālais pārraides ātrums sasniedz 5,0 Gbps, kas ir 640 MB/s. Maksimālā izejas strāva ir 5 V/900 mA. Tas ir pilnībā saderīgs ar 2.0 un atbalsta pilna dupleksa datu pārraidi (t. i., tas var vienlaikus saņemt un sūtīt datus, savukārt USB 2.0 ir pusduplekss), kā arī tam ir labākas enerģijas pārvaldības iespējas un citas funkcijas.
USB 3.0 ir 9 kontaktu dizains. Pirmie 4 kontakti ir tādi paši kā USB 2.0, bet atlikušie 5 kontakti ir īpaši izstrādāti USB 3.0. Tādēļ pēc kontaktiem var noteikt, vai tas ir USB 2.0 vai USB 3.0.
2013. gada jūlijā tika izlaists USB 3.1 ar pārraides ātrumu 10 Gbps (1280 MB/s), kas dēvēts par SuperSpeed+, un maksimāli pieļaujamais barošanas spriegums tika paaugstināts līdz 20 V/5 A, kas ir 100 W.
USB 3.1 jauninājums salīdzinājumā ar USB 3.0 arī bija ļoti acīmredzams. Tomēr neilgi pēc tam USB-IF pārdēvēja USB 3.0 par USB 3.1 Gen1 un USB 3.1 par USB 3.1 Gen2.
Šī nosaukuma maiņa radīja problēmas patērētājiem, jo daudzi negodīgi tirgotāji uz iepakojuma atzīmēja produktus kā tādus, kas atbalsta USB 3.1, tikai tad, ja tie atbalsta 1. vai 2. paaudzi. Patiesībā abu pārraides veiktspēja ir diezgan atšķirīga, un patērētāji varētu nejauši iekrist slazdā. Tāpēc šī nosaukuma maiņa lielākajai daļai patērētāju bija slikts solis.
2017. gada septembrī tika izlaists USB 3.2. USB Type-C atbalsta divus 10 Gb/s kanālus datu pārraidei ar ātrumu līdz 20 Gb/s (2500 MB/s), un maksimālā izejas strāva joprojām ir 20 V/5 A. Citos aspektos ir nelieli uzlabojumi.
▲USB nosaukuma maiņas process
Tomēr 2019. gadā USB-IF nāca klajā ar vēl vienu nosaukuma maiņu. Viņi pārdēvēja USB 3.1 Gen1 (kas bija oriģinālais USB 3.0) par USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (kas bija oriģinālais USB 3.1) par USB 3.2 Gen2 un USB 3.2 par USB 3.2 Gen 2×2.
Tagadne un nākotne: USB4 lēciens uz priekšu
Tagad, kad esam nonākuši līdz USB4, aplūkosim šī jaunā protokola standarta jauninājumus un uzlabojumus. Pirmkārt un galvenokārt, tā kā tas ir vairāku paaudžu jauninājums no “3” uz “4”, uzlabojumam jābūt ievērojamam.
Balstoties uz visu mūsu apkopoto informāciju, USB4 jaunās funkcijas ir apkopotas šādi:
1. Maksimālais pārraides ātrums 40 Gb/s:
Izmantojot divkanālu pārraidi, USB4 teorētiskajam maksimālajam pārraides ātrumam vajadzētu sasniegt 40 Gbps, kas ir tāds pats kā Thunderbolt 3 (turpmāk tekstā saukts par “Thunderbolt 3”).
Faktiski USB4 būs trīs pārraides ātrumi: 10 Gbps, 20 Gbps un 40 Gbps. Tātad, ja vēlaties iegādāties ierīci ar vislielāko pārraides ātrumu, proti, 40 Gbps, pirms pirkšanas labāk pārbaudīt specifikācijas.
2. Saderīgs ar Thunderbolt 3 saskarnēm:
Dažas (ne visas) USB4 ierīces var būt saderīgas arī ar Thunderbolt 3 saskarnēm. Tas nozīmē, ka, ja jūsu ierīcei ir USB4 saskarne, var būt iespējams arī ārēji pievienot Thunderbolt 3 ierīci. Tomēr tas nav obligāti. Saderība ir atkarīga no ierīces ražotāja attieksmes.
3. Dinamiskās joslas platuma resursu piešķiršanas iespēja:
Ja izmantojat USB4 portu vienlaikus ar displeja pievienošanu un datu pārsūtīšanu, ports piešķirs atbilstošo joslas platumu atbilstoši situācijai. Piemēram, ja video signālam 1080p displeja darbināšanai nepieciešami tikai 20% joslas platuma, atlikušos 80% joslas platuma var izmantot citiem uzdevumiem. Tas nebija iespējams USB 3.2 un iepriekšējās ērās. Pirms tam USB darbības režīms bija pārmaiņus.
4. Visas USB4 ierīces atbalstīs USB PD
USB PD ir USB Power Delivery (USB jaudas pārraide), kas ir viens no pašreizējiem galvenajiem ātrās uzlādes protokoliem. To arī izstrādāja USB-IF organizācija. Šī specifikācija var sasniegt augstāku spriegumu un strāvu, maksimālajai jaudas pārraidei sasniedzot līdz pat 100 W, un jaudas pārraides virzienu var brīvi mainīt.
Saskaņā ar USB-IF noteikumiem, pašreizējās USB PD uzlādes saskarnes standarta formai jābūt USB Type-C. USB Type-C saskarnē ir divi kontakti, CC1 un CC2, kas tiek izmantoti PD komunikācijas konfigurācijas kanāliem.
5. Var izmantot tikai USB C tipa saskarni
Ņemot vērā iepriekš minēto funkciju, ir dabiski, ka mēs varam arī zināt, ka USB4 var darboties tikai caur USB C tipa savienotājiem. Patiesībā ne tikai USB PD, bet arī citos jaunākajos USB-IF standartos tas attiecas tikai uz C tipu.
6. Var būt atpakaļsaderīgs ar iepriekšējiem protokoliem
USB4 var izmantot kopā ar USB 3 un USB 2 ierīcēm un portiem. Tas nozīmē, ka tas var būt atpakaļsaderīgs ar iepriekšējiem protokolu standartiem. Tomēr USB 1.0 un 1.1 netiek atbalstīti. Pašlaik saskarnes, kas izmanto šo protokolu, ir gandrīz pazudušas no tirgus.
Protams, pievienojot USB4 ierīci USB 3.2 portam, tā nevar pārraidīt ar ātrumu 40 Gbps. Un vecmodīgā USB 2 saskarne nekļūs ātrāka tikai tāpēc, ka tā tiks pievienota USB4 saskarnei.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 21. jūlijs
