Pengenalan USB 4

Pengenalan USB 4

USB4 ialah sistem USB yang dinyatakan dalam spesifikasi USB4. Forum Pembangun USB telah mengeluarkan versi 1.0 pada 29 Ogos 2019. Nama penuh USB4 ialah Universal Serial Bus Generation 4. Ia berdasarkan teknologi penghantaran data "Thunderbolt 3" yang dibangunkan bersama oleh Intel dan Apple. Kelajuan penghantaran data USB4 boleh mencapai sehingga 40 Gbps, iaitu dua kali ganda kelajuan USB 3.2 (Gen2×2) yang dikeluarkan terkini.

Tidak seperti piawaian protokol USB sebelumnya, USB4 memerlukan penyambung USB-C dan memerlukan sokongan USB PD untuk bekalan kuasa. Berbanding dengan USB 3.2, ia membolehkan penciptaan terowong DisplayPort dan PCI Express. Seni bina ini mentakrifkan kaedah untuk berkongsi pautan berkelajuan tinggi tunggal secara dinamik dengan berbilang jenis peranti terminal, yang boleh mengendalikan penghantaran data mengikut jenis dan aplikasi dengan sebaik-baiknya. Produk USB4 mesti menyokong daya pemprosesan 20 Gbit/s dan boleh menyokong daya pemprosesan 40 Gbit/s. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh penghantaran terowong, apabila menghantar data campuran, walaupun data dihantar pada kadar 20 Gbit/s, kadar penghantaran data sebenar mungkin lebih tinggi daripada USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2).

USB4 dibahagikan kepada dua versi: 20Gbps dan 40Gbps. Peranti dengan antara muka USB4 yang terdapat di pasaran mungkin menawarkan sama ada kelajuan 40Gbps Thunderbolt 3 atau versi 20Gbps yang lebih rendah. Jika anda ingin membeli peranti dengan kelajuan penghantaran tertinggi, iaitu 40Gbps, adalah lebih baik untuk menyemak spesifikasi sebelum membuat pembelian. Bagi senario yang memerlukan penghantaran berkelajuan tinggi, memilih USB 3.1 C KE C yang sesuai adalah penting kerana ia merupakan pembawa utama untuk mencapai kadar 40Gbps.

Ramai orang keliru tentang hubungan antara USB4 dan Thunderbolt 4. Malah, kedua-dua Thunderbolt 4 dan USB4 dibina berdasarkan protokol asas Thunderbolt 3. Kedua-duanya saling melengkapi dan serasi. Antara muka semuanya Jenis-C, dan kelajuan maksimumnya ialah 40 Gbps untuk kedua-duanya.

Pertama sekali, Kabel USB4 yang kita maksudkan ialah piawaian penghantaran USB, iaitu spesifikasi protokol yang berkaitan dengan prestasi dan kecekapan penghantaran USB. USB4 boleh difahami sebagai "generasi keempat" spesifikasi ini.

Protokol penghantaran USB telah dicadangkan dan dibangunkan bersama oleh pelbagai syarikat termasuk Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC dan Nortel pada tahun 1994. Ia dikeluarkan sebagai versi USB V0.7 pada 11 November 1994. Kemudian, syarikat-syarikat ini menubuhkan sebuah organisasi bukan berasaskan keuntungan untuk mempromosikan dan menyokong USB pada tahun 1995, yang dinamakan Forum Pelaksana USB, yang merupakan USB-IF yang biasa, dan USB-IF kini merupakan organisasi penyeragaman USB.

Pada tahun 1996, USB-IF secara rasminya mencadangkan spesifikasi USB1.0. Walau bagaimanapun, kadar penghantaran USB1.0 hanya 1.5 Mbps, arus keluaran maksimum ialah 5V/500mA, dan pada masa itu, terdapat sangat sedikit peranti persisian yang menyokong USB, jadi pengeluar papan induk jarang mereka bentuk antara muka USB secara langsung pada papan induk.

▲USB 1.0

Pada bulan September 1998, USB-IF mengeluarkan spesifikasi USB 1.1. Kadar penghantaran telah ditingkatkan kepada 12 Mbps kali ini, dan beberapa butiran teknikal dalam USB 1.0 telah diperbetulkan. Arus keluaran maksimum kekal 5V/500mA.

Pada April 2000, piawaian USB 2.0 telah diperkenalkan, dengan kadar penghantaran 480 Mbps, iaitu 60MB/s. Ia adalah 40 kali ganda daripada USB 1.1. Arus keluaran maksimum ialah 5V/500mA, dan ia menggunakan reka bentuk 4-pin. USB 2.0 masih digunakan sehingga hari ini dan boleh dikatakan sebagai piawaian USB yang paling tahan lama.

Bermula dari USB 2.0, USB-IF menunjukkan "bakat unik" mereka dalam penamaan semula.

Pada bulan Jun 2003, USB-IF telah menamakan semula spesifikasi dan piawaian USB, menukar USB 1.0 kepada versi USB 2.0 Berkelajuan Rendah, USB 1.1 kepada versi USB 2.0 Berkelajuan Penuh dan USB 2.0 kepada versi USB 2.0 Berkelajuan Tinggi.

Walau bagaimanapun, perubahan ini tidak banyak memberi kesan kepada situasi semasa pada masa itu, kerana USB 1.0 dan 1.1 pada dasarnya telah meninggalkan pentas sejarah.

Pada November 2008, Kumpulan Promoter USB 3.0, yang terdiri daripada syarikat gergasi industri seperti Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC dan ST-NXP, telah menyiapkan piawaian USB 3.0 dan mengeluarkannya secara terbuka. Nama rasmi yang diberikan ialah "SuperSpeed". Kumpulan Promoter USB bertanggungjawab terutamanya untuk pembangunan dan penggubalan piawaian siri USB, dan piawaian tersebut akhirnya akan diserahkan kepada USB-IF untuk pengurusan.

Kadar penghantaran maksimum USB 3.0 mencapai 5.0 Gbps, iaitu 640MB/s. Arus output maksimum ialah 5V/900mA. Ia serasi sepenuhnya dengan 2.0 dan menyokong penghantaran data dupleks penuh (iaitu, ia boleh menerima dan menghantar data secara serentak, manakala USB 2.0 adalah separuh dupleks), serta mempunyai keupayaan pengurusan kuasa dan ciri-ciri lain yang lebih baik.

USB 3.0 menggunakan reka bentuk 9-pin. 4 pin pertama adalah sama seperti USB 2.0, manakala 5 pin yang tinggal direka khas untuk USB 3.0. Oleh itu, anda boleh menentukan sama ada ia USB 2.0 atau USB 3.0 melalui pin tersebut.

Pada Julai 2013, USB 3.1 telah dikeluarkan, dengan kelajuan penghantaran 10 Gbps (1280 MB/s), mendakwa sebagai SuperSpeed+, dan voltan bekalan kuasa maksimum yang dibenarkan telah dinaikkan kepada 20V/5A, iaitu 100W.

Penaiktarafan USB 3.1 berbanding USB 3.0 juga sangat ketara. Walau bagaimanapun, tidak lama kemudian, USB-IF menamakan semula USB 3.0 sebagai USB 3.1 Gen1, dan USB 3.1 sebagai USB 3.1 Gen2.

Perubahan nama ini menimbulkan masalah kepada pengguna kerana ramai peniaga yang tidak bertanggungjawab hanya menandakan produk sebagai menyokong USB 3.1 dalam pembungkusan tanpa menunjukkan sama ada ia Gen1 atau Gen2. Malah, prestasi penghantaran kedua-duanya agak berbeza, dan pengguna mungkin secara tidak sengaja terjerumus ke dalam perangkap. Oleh itu, perubahan nama ini merupakan langkah yang buruk bagi kebanyakan pengguna.

Pada bulan September 2017, USB 3.2 telah dikeluarkan. Di bawah USB Jenis-C, ia menyokong saluran dwi-10 Gbps untuk penghantaran data, dengan kelajuan sehingga 20 Gb/s (2500 MB/s), dan arus keluaran maksimum masih 20V/5A. Aspek-aspek lain mempunyai sedikit penambahbaikan.

▲Proses perubahan nama USB

Walau bagaimanapun, pada tahun 2019, USB-IF telah membuat perubahan nama yang lain. Mereka menamakan semula USB 3.1 Gen1 (yang merupakan USB 3.0 asal) sebagai USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (yang merupakan USB 3.1 asal) sebagai USB 3.2 Gen2, dan USB 3.2 sebagai USB 3.2 Gen 2×2.

Kini dan Masa Depan: Lonjakan Ke Hadapan USB4

Sekarang kita telah mencapai USB4, mari kita lihat peningkatan dan penambahbaikan piawaian protokol baharu ini. Pertama sekali, memandangkan ia merupakan peningkatan merentas generasi daripada “3″ kepada “4″, penambahbaikan itu mestilah ketara.

Berdasarkan semua maklumat yang telah kami kumpulkan, ciri-ciri baharu USB4 diringkaskan seperti berikut:

1. Kelajuan penghantaran maksimum 40 Gbps:

Melalui penghantaran dwi-saluran, kelajuan penghantaran maksimum secara teori USB4 sepatutnya dapat mencapai 40 Gbps, yang sama seperti Thunderbolt 3 (dirujuk sebagai "Thunderbolt 3" di bawah).

Malah, USB4 akan mempunyai tiga kelajuan penghantaran: 10 Gbps, 20 Gbps dan 40 Gbps. Jadi, jika anda ingin membeli peranti dengan kelajuan penghantaran tertinggi, iaitu 40 Gbps, lebih baik anda menyemak spesifikasinya sebelum membeli.

2. Sesuai dengan antara muka Thunderbolt 3:

Sesetengah (bukan semua) peranti USB4 juga boleh serasi dengan antara muka Thunderbolt 3. Ini bermakna, jika peranti anda mempunyai antara muka USB4, peranti Thunderbolt 3 juga mungkin boleh disambungkan secara luaran. Walau bagaimanapun, ini tidak wajib. Sama ada ia serasi atau tidak bergantung pada sikap pengeluar peranti.

3. Keupayaan peruntukan sumber jalur lebar dinamik:

Jika anda menggunakan port USB4 sambil turut menggunakannya untuk menyambungkan paparan dan memindahkan data, port tersebut akan memperuntukkan lebar jalur yang sepadan mengikut situasi. Contohnya, jika video hanya memerlukan 20% daripada lebar jalur untuk memacu paparan 1080p, maka baki 80% lebar jalur boleh digunakan untuk tugas lain. Ini tidak mungkin dalam USB 3.2 dan era sebelumnya. Sebelum itu, mod kerja USB adalah secara bergilir-gilir.

4. Semua peranti USB4 akan menyokong USB PD

USB PD ialah Penghantaran Kuasa USB (penghantaran kuasa USB), yang merupakan salah satu protokol pengecasan pantas arus perdana semasa. Ia juga dirumuskan oleh organisasi USB-IF. Spesifikasi ini boleh mencapai voltan dan arus yang lebih tinggi, dengan penghantaran kuasa maksimum mencapai sehingga 100W, dan arah penghantaran kuasa boleh diubah dengan bebas.

Menurut peraturan USB-IF, bentuk standard antara muka pengecasan USB PD semasa hendaklah USB Jenis-C. Dalam antara muka USB Jenis-C, terdapat dua pin, CC1 dan CC2, yang digunakan untuk saluran konfigurasi komunikasi PD.

5. Hanya antara muka USB Jenis-C sahaja yang boleh digunakan

Dengan ciri di atas, adalah wajar bahawa kita juga boleh mengetahui bahawa USB4 hanya boleh beroperasi melalui penyambung USB Jenis-C. Malah, bukan sahaja USB PD, tetapi juga dalam piawaian USB-IF terkini yang lain, ia hanya terpakai kepada Jenis-C.

6. Boleh serasi ke belakang dengan protokol lepas

USB4 boleh digunakan bersama-sama dengan peranti dan port USB 3 dan USB 2. Ini bermakna, ia boleh serasi secara kebelakang dengan piawaian protokol sebelumnya. Walau bagaimanapun, USB 1.0 dan 1.1 tidak disokong. Pada masa ini, antara muka yang menggunakan protokol ini hampir hilang dari pasaran.

Sudah tentu, apabila menyambungkan peranti USB4 ke port USB 3.2, ia tidak boleh menghantar pada kelajuan 40 Gbps. Dan antara muka USB 2 yang lama tidak akan menjadi lebih pantas hanya kerana ia disambungkan ke antara muka USB4.