Den ultimative guide til USB4 fra 40 Gbps hastighed, dynamisk båndbredde til fuldfunktionel forbindelse med ét kabel
Siden USB4's fremkomst har vi udgivet adskillige artikler og links for at dele relevante oplysninger. Populariteten har dog været så høj, at folk overalt spørger om USB4-markedet. Lige siden den tidlige USB 1.0-æra og 1,5 Mbps datatransmissionsgrænseflade har USB gennemgået flere generationer. Der har været flere specifikationer såsom USB 1.0, USB 2.0 og USB 3.0, og grænsefladeformerne og designskemaerne har inkluderet USB Type-A, USB Type-B og den i øjeblikket mest almindelige USB Type-C osv. USB4 har ikke kun en hurtigere transmissionshastighed, men har også bedre kompatibilitet (understøtter bagudkompatibilitet, dvs. kompatibilitet med ældre versioner). Den kan forbinde næsten alle enheder mere effektivt og oplade dem. Hvis din telefon, computer, skærm, printer osv. alle understøtter USB4, behøver du teoretisk set kun et datakabel, der understøtter USB4, for at tilslutte enhederne, hvilket gør hjemmekontoret meget mere praktisk. Du behøver ikke længere at købe forskellige grænsefladekonverteringskabler. Derfor kan USB4 gøre vores arbejdstilstand mere alsidig og bekvem. Derudover er en anden bemærkelsesværdig funktion ved USB4, at det forventes at blive anvendt i edge-enheder, der understøtter kunstig intelligens-beregning.
01 USB4 vs. USB3.2
USB 3.2 er en ny standard udgivet af USB-IF-organisationen. Den blev faktisk introduceret allerede i september 2017. Teknisk set er USB 3.2 en forbedring og et supplement til USB 3.1. Den primære ændring er, at dataoverførselshastigheden er blevet øget til 20 Gbps, og grænsefladen følger stadigType-Cordningen etableret i USB 3.1-æraen, understøtter ikke længere Type-A og Type-B-grænseflader. Både USB4 og USB3.2 bruger Type-C-grænseflader, men USB4 er meget mere kompleks. USB4 understøtter samtidig transmission og modtagelse af host-to-host, PCI Express® (PCIe®), DisplayPort audio/video og USB-data via den samme Type-C-grænseflade på samme link. To USB4-værter kan udveksle IP-datapakker via host-to-host-tunnelen; DisplayPort- og USB-tunneltransmission betyder, at lyd, video, data og strøm kan transmitteres via den samme grænseflade, hvilket er meget hurtigere end at bruge USB3.2. Derudover kan PCIe-tunneltransmission give høj båndbredde, lav latenstid og opnå høj gennemløbshastighed til lagring med stor kapacitet, kunstig intelligens på kanten og andre anvendelsesscenarier.
USB4 integrerer to transmissions- og modtagekanaler i et enkelt USB-C-interface med en hastighed på op til 20 Gbps og40 Gbps, og hver kanal kan have en datahastighed på cirka 10 Gbps eller 20 Gbps. For chipudviklere er disse data meget vigtige. De skal vide, at i Thunderbolt3-tilstand er datahastigheden på hver transmissions- og modtagekanal 10,3125 Gbps eller 20,625 Gbps. I den traditionelle USB-tilstand kører kun én transmissions-/modtagelseskanal med en hastighed på5 Gbps (USB 3.0) or 10 Gbps (USB 3.1), mens de to kanaler i USB 3.2 kører med en hastighed på 10 Gbps.
Med hensyn til holdbarhed er de kraftbærende komponenter i Type-C-grænsefladen primært det eksterne metalkabinet, som er stærkere og mindre tilbøjeligt til at beskadige. Den centrale datakanal er beskyttet af et bueformet dæksel, hvilket gør det vanskeligt at blive beskadiget. Designkravene indikerer, atUSB Type-Ckan modstå mere end 10.000 tilslutninger og frakoblinger uden at blive beskadiget. Hvis det beregnes ud fra 3 tilslutninger og frakoblinger om dagen, kan USB Type-C-grænsefladen bruges i mindst 10 år.
02 Accelereret implementering af USB4
Efter den officielle udgivelse af USB 3.2-protokollen annoncerede USB-organisationen hurtigt specifikationerne for USB 4 inden for kort tid. I modsætning til tidligere standarder som f.eks.USB 3.2, som var baseret på USB'ens egen protokol, anvender USB 4 ikke længere USB-specifikationerne på sit grundlæggende niveau, men i stedet Thunderbolt 3-protokollen, som Intel fuldt ud har afsløret. Dette er den største ændring i udviklingen af USB i løbet af de sidste årtier. Når man bruger et Type-C-stik til tilslutning, erstatter USB4's funktioner USB 3.2's, og USB 2.0 kan køre samtidigt. USB 3.2 Enhanced SuperSpeed forbliver den grundlæggende infrastruktur for "USB-data"-transmission på den fysiske USB 4-linje. Den største forskel mellem USB4 og USB 3.2 ligger i, at USB4 er forbindelsesorienteret. USB4 er designet med tunneler til at overføre data fra flere protokoller i fællesskab på en enkelt fysisk grænseflade. Således kan USB4's hastighed og kapacitet deles dynamisk. USB4 kan understøtte andre displayprotokoller eller vært-til-vært-kommunikation, mens datatransmissionen er i gang. Derudover har USB4 øget kommunikationshastigheden fra 20 Gbps (Gen2x2) for USB 3.2 til40 Gbps (Gen3x2)på den samme dual-lane, dual-simplex-arkitektur.
USB4 opnår ikke kun højhastigheds-USB (baseret på USB3), men definerer også skærmtunneller baseret på DisplayPort og indlæsnings-/lagringstunneller baseret på PCIe.
Skærmformat: USB4's skærmtunnelprotokol er baseret på DisplayPort 1.4a. DP 1.4a understøtter selv8k ved 60Hz or 4k ved 120HzUSB4-værten skal understøtte DisplayPort på alle downstream-porte. Hvis du bruger USB 4-porten til at overføre video og data samtidigt, vil porten allokere båndbredde i overensstemmelse hermed. Hvis videoen derfor kun kræver 20 % af båndbredden til at drive din 1080p-skærm (som også er en hub), kan de resterende 80 % af videoen bruges til at overføre filer fra en ekstern SSD.
Med hensyn til PCIe-tunneler: Understøttelse af PCIe fra USB4-værter er valgfri. USB4-hubs skal understøtte PCIe-tunneler, og der skal være en intern PCIe-switch til stede.
En vigtig del af USB 4-specifikationen er muligheden for dynamisk at justere mængden af tilgængelige ressourcer, når video og data sendes gennem den samme forbindelse. Så lad os antage, at du har maksimalt40 Gbps USB 4og kopierer store filer fra en ekstern SSD og sender dem til en 4K-skærm. Antag, at videokilden kræver cirka 12,5 Gbps. I dette tilfælde vil USB 4 allokere de resterende 27,5 Mbps til backupdrevet.
USB-C introducerer "alternativ tilstand", som er muligheden for at transmittere DisplayPort/HDMI-video fra en Type-C-port. Den nuværende 3.x-specifikation giver dog ikke en god metode til at opdele ressourcer. Ifølge Saunders kan DisplayPort alt-tilstanden præcist opdele båndbredden mellem USB-data og videodata i 50/50, mens HDMI alt-tilstanden ikke tillader samtidig brug af USB-data.
USB4 definerer en standard på 40 Gbps, der muliggør dynamisk deling af båndbredde, så et enkelt datakabel kan opfylde flere funktioner. Med USB4 er det muligt at overføre PCIe- og displaydata samtidigt over en enkelt linje, sammen med traditionelle USB-funktioner, og endda levere strøm (via USB PD) på en meget bekvem måde. I fremtiden kan de fleste perifere enheder, uanset om det er højhastighedsnetværk, eksterne grafikkort, HD-skærme, højhastighedslagerenheder med stor kapacitet eller endda én maskine og en anden maskine, forbindes via et Type-C-interface. Desuden, hvis disse enheder implementerer USB4 Hub, kan du også tilslutte flere enheder i serie eller forgreninger fra disse enheder, hvilket er yderst praktisk.
Udsendelsestidspunkt: 20. oktober 2025
