Ultimátny sprievodca USB4: od rýchlosti 40 Gb/s, dynamickej šírky pásma až po plnofunkčné pripojenie jedným káblom
Od vzniku USB4 sme publikovali množstvo článkov a odkazov na zdieľanie relevantných informácií. Popularita je však taká vysoká, že sa ľudia všade pýtajú na trh s USB4. Počnúc ranou érou USB 1.0 a rozhraním pre prenos dát 1,5 Mbps prešlo USB niekoľkými generáciami. Existuje viacero špecifikácií, ako napríklad USB 1.0, USB 2.0 a USB 3.0, a tvary a dizajnové schémy rozhraní zahŕňajú USB Type-A, USB Type-B a v súčasnosti najbežnejší USB Type-C atď. USB4 má nielen vyššiu prenosovú rýchlosť, ale má aj lepšiu kompatibilitu (podporuje spätnú kompatibilitu, teda kompatibilitu so staršími verziami). Dokáže efektívnejšie pripojiť a nabíjať takmer všetky zariadenia. Ak váš telefón, počítač, monitor, tlačiareň atď. podporujú USB4, potom teoreticky potrebujete na pripojenie zariadení iba dátový kábel, ktorý podporuje USB4, čo značne uľahčuje prácu v domácej kancelárii. Už nemusíte kupovať rôzne káble na konverziu rozhrania. USB4 preto môže urobiť náš pracovný režim rozmanitejším a pohodlnejším. Ďalšou pozoruhodnou vlastnosťou USB4 je, že sa očakáva jeho použitie v zariadeniach na okraji siete, ktoré podporujú výpočty s umelou inteligenciou.
01 USB4 verzus USB 3.2
USB 3.2 je nový štandard, ktorý vydala organizácia USB-IF. V skutočnosti bol predstavený už v septembri 2017. Z technického hľadiska je USB 3.2 vylepšením a doplnkom k USB 3.1. Hlavnou zmenou je, že rýchlosť prenosu dát sa zvýšila na 20 Gbps a rozhranie stále zodpovedá štandardu...Typ Cschéma zavedená v ére USB 3.1, ktorá už nepodporuje rozhrania typu A a typu B. Rozhrania USB4 aj USB 3.2 používajú rozhrania typu C, ale USB 4 je oveľa zložitejšie. USB 4 podporuje simultánny prenos a príjem dát medzi hostiteľmi, PCI Express® (PCIe®), DisplayPort audio/video a USB dát cez to isté rozhranie typu C na tom istom spojení. Dva hostitelia USB 4 si môžu vymieňať dátové pakety IP cez tunel medzi hostiteľmi; prenos cez DisplayPort a USB tunel znamená, že zvuk, video, dáta a napájanie je možné prenášať cez to isté rozhranie, čo je oveľa rýchlejšie ako pri použití USB 3.2. Okrem toho môže prenos cez tunel PCIe poskytnúť vysokú šírku pásma, nízku latenciu a dosiahnuť vysokú priepustnosť pre veľkokapacitné úložiská, umelú inteligenciu na okraji siete a ďalšie prípady použitia.
USB4 integruje dva prenosové a prijímacie kanály do jedného rozhrania USB-C s rýchlosťou až 20 Gb/s a...40 Gb/sa každý kanál môže mať dátovú rýchlosť približne 10 Gbps alebo 20 Gbps. Pre vývojárov čipov sú tieto údaje veľmi dôležité. Potrebujú vedieť, že v režime Thunderbolt3 je dátová rýchlosť na každom prenosovom a prijímacom kanáli 10,3125 Gbps alebo 20,625 Gbps. V tradičnom režime USB beží iba jeden prenosový/prijímací kanál rýchlosťou5 Gb/s (USB 3.0) or 10 Gb/s (USB 3.1), zatiaľ čo dva kanály rozhrania USB 3.2 pracujú s rýchlosťou 10 Gb/s.
Pokiaľ ide o odolnosť, komponenty rozhrania typu C, ktoré prenášajú silu, sú najmä vonkajšie kovové puzdro, ktoré je pevnejšie a menej náchylné na poškodenie. Centrálny dátový kanál je chránený oblúkovitým krytom, vďaka čomu je ťažké ho poškodiť. Konštrukčné požiadavky naznačujú, žeUSB typu CZnesie viac ako 10 000 zapojení a odpojení bez poškodenia. Ak sa vypočíta na základe 3 zapojení a odpojení za deň, rozhranie USB typu C sa dá používať najmenej 10 rokov.
02 Zrýchlené nasadenie USB4
Po oficiálnom vydaní protokolu USB 3.2 organizácia USB v krátkom čase oznámila špecifikácie USB 4. Na rozdiel od predchádzajúcich štandardov, ako napríkladUSB 3.2, ktoré boli založené na vlastnom protokole USB, USB 4 už neprijíma špecifikácie USB na svojej základnej úrovni, ale namiesto toho prijíma protokol Thunderbolt 3, ktorý spoločnosť Intel plne zverejnila. Toto je najväčšia zmena vo vývoji USB za posledných niekoľko desaťročí. Pri použití konektora typu C na pripojenie nahrádzajú funkcie USB 4 funkcie USB 3.2 a USB 2.0 môže bežať súčasne. USB 3.2 Enhanced SuperSpeed zostáva základnou infraštruktúrou pre prenos „dát USB“ na fyzickej linke USB 4. Najväčší rozdiel medzi USB 4 a USB 3.2 spočíva v tom, že USB 4 je orientované na pripojenie. USB 4 je navrhnuté s tunelmi na spoločný prenos dát z viacerých protokolov na jednom fyzickom rozhraní. Rýchlosť a kapacitu USB 4 je teda možné dynamicky zdieľať. USB 4 môže podporovať iné zobrazovacie protokoly alebo komunikáciu medzi hostiteľmi počas prebiehajúceho prenosu dát. Okrem toho USB 4 zvýšil komunikačnú rýchlosť z 20 Gbps (Gen2x2) USB 3.2 na40 Gb/s (Gen3x2)na rovnakej dvojpruhovej, dvojsimplexnej architektúre.
USB4 nielenže dosahuje vysokorýchlostné USB (založené na USB3), ale tiež definuje zobrazovacie tunely založené na DisplayPort a tunely na načítanie/ukladanie založené na PCIe.
Aspekt displeja: Protokol tunela displeja rozhrania USB4 je založený na rozhraní DisplayPort 1.4a. Samotný DP 1.4a podporuje...8k pri 60Hz or 4k pri 120 HzHostiteľský systém USB4 musí podporovať DisplayPort na všetkých portoch pre prenos dát. Ak používate port USB 4 na súčasný prenos videa a dát, port podľa toho pridelí šírku pásma. Ak teda video vyžaduje iba 20 % šírky pásma na napájanie vášho monitora s rozlíšením 1080p (ktorý je zároveň rozbočovačom), zvyšných 80 % videa sa môže použiť na prenos súborov z externého SSD disku.
Pokiaľ ide o tunely PCIe: Podpora PCIe hostiteľmi USB4 je voliteľná. Rozbočovače USB4 by mali podporovať tunely PCIe a mal by byť prítomný interný prepínač PCIe.
Dôležitou súčasťou špecifikácie USB 4 je schopnosť dynamicky upravovať množstvo dostupných zdrojov pri odosielaní videa a dát cez to isté pripojenie. Predpokladajme teda, že máte maximálne40 Gb/s USB 4a kopírujú veľké súbory z externého SSD disku a prenášajú ich na 4K displej. Predpokladajme, že zdroj videa vyžaduje približne 12,5 Gb/s. V tomto prípade rozhranie USB 4 pridelí zvyšných 27,5 Mb/s záložnému disku.
USB-C zavádza „alternatívny režim“, čo je schopnosť prenášať video DisplayPort/HDMI z portu Type-C. Súčasná špecifikácia 3.x však neposkytuje dobrú metódu na rozdelenie zdrojov. Podľa Saundersa dokáže alternatívny režim DisplayPort presne rozdeliť šírku pásma medzi dáta USB a video dáta v pomere 50/50, zatiaľ čo alternatívny režim HDMI neumožňuje súčasné používanie dát USB.
USB4 definuje štandard 40 Gb/s, čo umožňuje dynamické zdieľanie šírky pásma, takže jeden dátový kábel môže plniť viacero funkcií. S USB4 je možné súčasne prenášať dáta PCIe a zobrazovať dáta cez jednu linku spolu s tradičnými funkciami USB a dokonca veľmi pohodlne napájať (prostredníctvom USB PD). V budúcnosti bude možné väčšinu periférnych zariadení, či už ide o vysokorýchlostné siete, externé grafické karty, displeje s vysokým rozlíšením, veľkokapacitné vysokorýchlostné úložné zariadenia alebo dokonca jeden počítač a druhý počítač, prepojiť prostredníctvom rozhrania Type-C. Navyše, ak tieto zariadenia implementujú USB4 Hub, môžete k nim pripojiť aj viac zariadení sériovo alebo rozvetvene, čo je mimoriadne pohodlné.
Čas uverejnenia: 20. októbra 2025
