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一文盡懂 USB4

2019-10-18 15:46:41來源:IT之家作者:汐元責編:汐元評論:

今年3月份,USB Promoter Group(領導小組)首次發布了USB4規范,即下一代USB架構。而在9月初,USB Promoter Group發布了最終的USB4規范標準,不出意外的話,明年不會太晚,你就可以使用基于USB4的設備。

不過在此之前,相信很多小伙伴對于USB4還不甚了解,包括對之前的USB 3.1、USB 3.2之類的概念認識也是比較模糊,今天IT之家小編不妨就圍繞USB4來做一些介紹,幫助大家認識USB4的優勢和本質。

歷史:復雜混亂的命名

首先,我們所說的USB4指的是USB的傳輸標準,是一種和USB傳輸性能和效能有關的協議規范,USB4可以理解為這種規范的“第4代”。

USB傳輸協議是于1994年由Compaq、DEC,IBM,Intel,Microsoft,NEC以及Nortel等多家公司聯合提出研發和制定的,并于1994年11月11日公布了USB V0.7版本。后來這幾家公司于1995年建立了一個推廣和支援USB的非營利性組織,名為USB Implementers Forum,也就是我們熟悉的USB-IF,USB-IF也就是現在的USB標準化組織。

USB-IF于1996年正式提出USB1.0規格,不過當時USB1.0傳輸速率僅有1.5Mbps,最大輸出電流5V/500mA,并且當時支持USB的周邊裝置很很少,所以主機板商很少將USB接口直接設計在主機板上。

▲USB 1.0

1998年9月,USB-IF發布USB 1.1規范,這次的傳輸速率提高到了12Mbps,并且對USB 1.0中的一些技術細節進行了修正,最大輸出電流仍為5V/500mA。

到了2000年4月,USB 2.0標準出臺,傳輸速率達到了480Mbps,也就是60MB/s,是USB 1.1的40倍,最大輸出電流5V/500mA,同時采用4個針腳設計。USB2.0從推出至今仍然在服役,可以說是最長壽的USB標準了。

從USB2.0開始,USB-IF就展現出他們在改名方面的“獨特天賦”。

2003年6月份,USB-IF重新命名了USB的規格和標準,把USB 1.0改名為USB 2.0低速(Low-Speed)版,USB 1.1改名為USB 2.0全速(Full-Speed)版,而USB 2.0則是USB 2.0高速(High-Speed)版。

不過當時這個改動對現在基本沒啥影響了,因為USB1.0和1.1目前已經基本退出歷史舞臺。

2008年11月,由Intel、微軟、惠普、德州儀器、NEC、ST-NXP等業界巨頭組成的USB 3.0 Promoter Group完成了USB 3.0標準并公開發布,對外稱號是SuperSpeed。USB Promoter Group主要是對USB系列標準的開發和制定,標準最終會移交給USB-IF來管理。

USB3.0最大傳輸速率達到5.0Gbps,即640MB/s,最大輸出電流5V/900mA,向下兼容2.0,并且支持全雙工數據傳輸(即可以同時接收數據和發送數據,USB2.0是半雙工)、擁有更好的電源管理能力等特性。

USB3.0采用9針腳的設計,前面4個與USB2.0一樣,后面的5個則是為USB3.0特別準備的,所以可以通過針腳來判斷USB2.0和USB3.0。

2013年7月,USB 3.1發布,傳輸速度提升到了10Gbps(1280MB/s),號稱SuperSpeed+,同時將供電的最高允許標準提高到了20V/5A,即100W。

USB 3.1相較于USB 3.0的升級也是非常明顯的,但是沒多久,USB-IF將USB 3.0改名為USB 3.1 Gen1,USB 3.1改名為USB 3.1 Gen2。

這次改名給消費者帶來了麻煩,因為很多奸商在產品包裝中都是只標注支持USB 3.1,不說明是Gen1還是Gen2,實際上兩者傳輸性能差別很大,消費者一不小心就會入坑。所以說,這次改名對于廣大消費者來說,是個昏招。

時間來到2017年9月,USB 3.2發布,在USB Type-C下支持雙10Gbps通道傳輸數據,速度可達20Gb/s(2500MB/s),最大輸出電流還是20V/5A,其他方面有微小改進。

▲USB的改名過程

然而在2019年,USB-IF又來改名了,他們將USB3.1 Gen 1(也就是原來的USB3.0)改名為USB 3.2 Gen 1,USB 3.1 Gen 2(即原來的USB3.1)改名為USB 3.2 Gen 2,而USB 3.2則被改名為USB 3.2 Gen 2x2。

還能不能讓人好好買數據線了?!

小結一下USB歷史版本的特性:

現在和未來:USB4的躍進式提升

終于說到了USB4,那么這新一代的協議標準有哪些升級改進呢?首先可以確定的是,既然是從“3”到“4”的跨代升級,那么改進的幅度一定不小。

IT之家小編這里綜合各種已經掌握的信息,對USB4的新特性進行梳理如下:

1、40 Gbps的最大傳輸速度:

通過雙通道傳輸,USB4的理論最大傳輸速度應該可以達到40 Gbps,這個和Thunderbolt 3(下面稱“雷電3”)的速度相同。

實際上USB4將有三種傳輸速度:10 Gbps,20 Gbps和40 Gbps。所以你想買最高傳輸速度,也就是40 Gbps的設備的話,最好在買之前查清楚規格。

2、能夠和雷電3接口兼容:

某些(不是全部)USB4的設備也可以兼容雷電3接口,也就是說你的設備上有USB4接口,就有可能也能外接雷電3的設備。不過這個不是強制的,具體要不要兼容,那就要看設備廠商的態度了。

3、有動態的帶寬資源分配能力:

如果你使用USB4端口的同時也用其來外接顯示器和傳輸數據,則該端口將根據情況來分配相應的帶寬。例如,如果視頻僅需要20%的帶寬來驅動1080p顯示器,那么其余80%的帶寬可以用來干別的事。這在USB 3.2以及之前的時代是辦不到的,在這之前,USB的工作方式都是要輪流著來的。

4、USB4設備將均支持USB PD

USB PD就是USB Power Delivery(USB電力傳輸),是目前主流的快充協議之一,這也是由USB-IF組織制定的,該規范可實現更高的電壓和電流,輸送的功率最高可達100W,并可以自由的改變電力的輸送方向。

根據USB-IF的規定,目前USB PD充電接口的標準形態應該是USB Type-C。在USB Type-C接口中有兩個引腳CC1和CC2,作用便是用于PD通信的配置信道。

5、僅可使用USB Type-C接口

有了上面這一條特性,很自然的,我們也可以知道,USB4僅可通過USB Type-C連接器運行,其實不僅USB PD,在USB-IF的其他最新標準中也僅適用于Type-C。

6、可以向后兼容過去的協議

USB4可與USB 3和USB 2設備和端口一起使用。也就是說,它可以向后兼容到以前的協議標準,不過USB 1.0和1.1就不支持了,目前市面上還使用這種協議的接口已經幾乎絕跡了。

當然啦,將USB4設備連接到USB 3.2端口時,其無法以40 Gbps的速度進行傳輸,而老式的USB 2接口也不會因為將其連接至USB4接口就變快了。

7、和雷電3是什么關系?成本咋樣?

目前可以確定的是,USB4的成本是高于USB 3.2的,盡管還不確定PC和設備供應商添加USB4接口的成本具體會增加多少,不過大家也是可以參考參考雷電3的~

今年3月,Intel將雷電3技術“捐獻”給了USB-IF組織(當然,Intel自己就是USB-IF的帶頭大哥),隨后不久USB4規范就問世了,事實上,USB4采用的就是雷電3的協議,兩者差別不大。Intel此舉也是為了進一步普及雷電3接口,奠定自己的“一統”地位。

當然,隨著未來USB4大規模的使用,成本也必然會降下來,這也是Intel樂于看到的。

8、關于命名

今年USB4的標準寫法是“USB4”,而不是“USB 4”,沒有空格。對于這一點,USB Promoter Group首席執行官布拉德·桑德斯(Brad Saunders)解釋說,刪除空格的目的是將重點從版本號轉移到品牌名稱上。

他說:“我們要傳達的信號之一是,我們不打算進入4.0、4.1、4.2的迭代路徑……而且我們不希望將它與具體的產品關聯……我們希望使它盡可能簡單。”

但愿這伙計說話算話吧。

9、什么時候可以用到?

盡管目前USB4的規范已經發布,但在2020年之前,我們幾乎不可能看到USB4的產品上市。根據桑德斯的介紹,新產品的典型開發周期是12至18個月。

至于支持USB4的筆記本電腦和臺式機,那可能就需要更久的時間了。舉個例子,USB Type-C的規范2014年就宣布了,而USB Type-C成為主流花了很長的時間,到現在許多筆記本電腦仍然沒有USB Type-C接口。

以上是IT之家小編已經掌握的目前關于USB4標準協議的信息,更具體的技術還沒有公布,當然,相信普通消費者也沒有特別的必要去了解。

不可否認的是,從之前對歷史的梳理中也可以看出,USB標準每次數字的迭代升級,功能和性能都會有躍進式的提升,這次USB4也不例外,至少,從目前已經了解的信息中還是很讓人期待的,滿足未來數年內的設備連接、數據傳輸、充電等各方面的需求應該是不成問題的。

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關鍵詞:USB4USB 3.2USB TypeC

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