USB 4 танилцуулга

USB 4 танилцуулга

USB4 нь USB4 тодорхойлолтод заасан USB систем юм. USB Хөгжүүлэгчдийн Форум нь 2019 оны 8-р сарын 29-нд 1.0 хувилбарыг гаргасан. USB4-ийн бүтэн нэр нь Universal Serial Bus Generation 4 юм. Энэ нь Intel болон Apple-ийн хамтран боловсруулсан "Thunderbolt 3" өгөгдөл дамжуулах технологид суурилсан. USB4-ийн өгөгдөл дамжуулах хурд нь 40 Гбит/с хүртэл хүрч чаддаг бөгөөд энэ нь хамгийн сүүлд гаргасан USB 3.2 (Gen2×2)-ээс хоёр дахин их юм.

Өмнөх USB протоколын стандартуудаас ялгаатай нь USB4 нь USB-C холбогч шаарддаг бөгөөд цахилгаан хангамжийн хувьд USB PD-ийн дэмжлэг шаарддаг. USB 3.2-той харьцуулахад энэ нь DisplayPort болон PCI Express хонгилуудыг үүсгэх боломжийг олгодог. Энэхүү архитектур нь олон терминалын төхөөрөмжийн төрлүүдтэй нэг өндөр хурдны холболтыг динамикаар хуваалцах аргыг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь төрөл болон програмаар өгөгдөл дамжуулах ажлыг хамгийн сайн зохицуулж чаддаг. USB4 бүтээгдэхүүнүүд нь 20 Гбит/с дамжуулах хурдыг дэмжих ёстой бөгөөд 40 Гбит/с дамжуулах хурдыг дэмжиж чаддаг. Гэсэн хэдий ч хонгилын дамжуулалтын улмаас холимог өгөгдөл дамжуулах үед өгөгдөл 20 Гбит/с хурдаар дамжуулагдсан ч бодит өгөгдөл дамжуулах хурд нь USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2)-ээс өндөр байж болно.

USB4 нь 20Gbps болон 40Gbps гэсэн хоёр хувилбарт хуваагддаг. Зах зээл дээр байгаа USB4 интерфэйстэй төхөөрөмжүүд нь Thunderbolt 3-ын 40Gbps хурд эсвэл 20Gbps-ийн багасгасан хувилбарын аль нэгийг санал болгож болно. Хэрэв та хамгийн өндөр дамжуулах хурдтай буюу 40Gbps төхөөрөмж худалдаж авахыг хүсвэл худалдан авалт хийхээсээ өмнө техникийн үзүүлэлтүүдийг шалгах нь хамгийн сайн арга юм. Өндөр хурдны дамжуулалт шаардлагатай тохиолдолд тохирох USB 3.1 C TO C-г сонгох нь чухал бөгөөд учир нь энэ нь 40Gbps хурдад хүрэх гол тээвэрлэгч юм.

Олон хүн USB4 болон Thunderbolt 4-ийн хоорондын хамаарлын талаар төөрөлддөг. Үнэндээ Thunderbolt 4 болон USB4 хоёулаа Thunderbolt 3-ын үндсэн протокол дээр үндэслэн бүтээгдсэн. Тэд бие биенээ нөхөж, нийцтэй. Интерфэйсүүд нь бүгд Type-C бөгөөд хоёулангийнх нь хамгийн дээд хурд нь 40 Gbps юм.

Юуны өмнө бидний ярьж буй USB4 кабель нь USB-ийн дамжуулах стандарт бөгөөд энэ нь USB дамжуулалтын гүйцэтгэл болон үр ашигтай холбоотой протоколын тодорхойлолт юм. USB4-ийг энэхүү тодорхойлолтын "дөрөв дэх үе" гэж ойлгож болно.

USB дамжуулах протоколыг 1994 онд Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, Nortel зэрэг олон компаниуд хамтран санал болгож, хөгжүүлсэн. Үүнийг 1994 оны 11-р сарын 11-нд USB V0.7 хувилбар болгон гаргасан. Хожим нь эдгээр компаниуд 1995 онд USB-IF буюу USB Implementers Forum нэртэй USB-г сурталчлах, дэмжих ашгийн бус байгууллага байгуулсан бөгөөд USB-IF нь одоо USB стандартчиллын байгууллага болсон.

1996 онд USB-IF нь USB1.0 тодорхойлолтыг албан ёсоор санал болгосон. Гэсэн хэдий ч USB1.0-ийн дамжуулах хурд ердөө 1.5 Mbps, хамгийн их гаралтын гүйдэл нь 5V/500mA байсан бөгөөд тухайн үед USB дэмждэг захын төхөөрөмжүүд маш цөөхөн байсан тул эх хавтан үйлдвэрлэгчид USB интерфэйсийг эх хавтан дээр шууд зохион бүтээх нь ховор байв.

▲USB 1.0

1998 оны 9-р сард USB-IF нь USB 1.1 техникийн үзүүлэлтийг гаргасан. Энэ удаад дамжуулах хурдыг 12 Mbps хүртэл нэмэгдүүлж, USB 1.0-ийн зарим техникийн мэдээллийг зассан. Хамгийн их гаралтын гүйдэл 5V/500mA хэвээр байв.

2000 оны 4-р сард USB 2.0 стандартыг нэвтрүүлсэн бөгөөд дамжуулах хурд нь 480 Mbps буюу 60MB/s юм. Энэ нь USB 1.1-ээс 40 дахин их юм. Хамгийн их гаралтын гүйдэл нь 5V/500mA бөгөөд 4 зүүтэй загварыг ашигладаг. USB 2.0 нь өнөөг хүртэл ашиглагдаж байгаа бөгөөд хамгийн удаан эдэлгээтэй USB стандарт гэж хэлж болно.

USB 2.0-оос эхлэн USB-IF нь нэрээ өөрчлөхдөө "өвөрмөц авьяас чадвараа" харуулсан.

2003 оны 6-р сард USB-IF нь USB-ийн үзүүлэлт болон стандартыг өөрчилж, USB 1.0-г USB 2.0 Low-Speed ​​хувилбар, USB 1.1-г USB 2.0 Full-Speed ​​хувилбар, USB 2.0-г USB 2.0 High-Speed ​​хувилбар болгон өөрчилсөн.

Гэсэн хэдий ч энэ өөрчлөлт тухайн үеийн одоогийн нөхцөл байдалд бага нөлөө үзүүлсэн, учир нь USB 1.0 болон 1.1 нь түүхийн тавцанг үндсэндээ орхисон.

2008 оны 11-р сард Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC, ST-NXP зэрэг салбарын аварга компаниудаас бүрдсэн USB 3.0 Promoter Group нь USB 3.0 стандартыг боловсруулж дуусгаад олон нийтэд зарласан. Албан ёсны нэр нь "SuperSpeed" байсан. USB Promoter Group нь голчлон USB цувралын стандартыг боловсруулж, боловсруулах үүрэгтэй бөгөөд стандартуудыг эцэст нь USB-IF-д удирдлага болгон шилжүүлэх болно.

USB 3.0-ийн хамгийн их дамжуулах хурд нь 5.0 Гбит/с буюу 640MB/s хүрдэг. Хамгийн их гаралтын гүйдэл нь 5V/900mA. Энэ нь 2.0-тэй бүрэн нийцдэг бөгөөд бүрэн дуплекс өгөгдөл дамжуулалтыг дэмждэг (өөрөөр хэлбэл USB 2.0 нь хагас дуплекс бол өгөгдлийг нэгэн зэрэг хүлээн авч илгээх боломжтой), мөн тэжээлийн удирдлагын илүү сайн чадвар болон бусад онцлогтой.

USB 3.0 нь 9 зүүтэй загварыг ашигладаг. Эхний 4 зүү нь USB 2.0-тэй ижил байдаг бол үлдсэн 5 зүү нь USB 3.0-д зориулан тусгайлан бүтээгдсэн байдаг. Тиймээс та USB 2.0 эсвэл USB 3.0 эсэхийг зүүгээр нь тодорхойлж болно.

2013 оны 7-р сард SuperSpeed+ гэж нэрлэгдсэн 10 Gbps (1280 MB/s) дамжуулах хурдтай USB 3.1 хувилбар гарсан бөгөөд зөвшөөрөгдөх хамгийн их тэжээлийн хүчдэлийг 20V/5A буюу 100W болгон нэмэгдүүлсэн.

USB 3.1-ийг USB 3.0-той харьцуулсан шинэчлэлт бас маш тодорхой байсан. Гэсэн хэдий ч удалгүй USB-IF нь USB 3.0-ийг USB 3.1 Gen1, USB 3.1-ийг USB 3.1 Gen2 болгон өөрчилсөн.

Энэхүү нэрийн өөрчлөлт нь хэрэглэгчдэд асуудал үүсгэсэн, учир нь олон шударга бус худалдаачид бүтээгдэхүүнийг савлагаан дээрээ зөвхөн USB 3.1 дэмждэг гэж тэмдэглэсэн нь 1-р үеийнх эсвэл 2-р үеийнх эсэхийг заагаагүй. Үнэндээ энэ хоёрын дамжуулах чадвар нь тэс өөр бөгөөд хэрэглэгчид санамсаргүйгээр урхинд орж болзошгүй юм. Тиймээс энэхүү нэрийн өөрчлөлт нь хэрэглэгчдийн дийлэнх хувьд муу алхам болсон.

2017 оны 9-р сард USB 3.2 хувилбар гарсан. USB Type-C хувилбарын дагуу өгөгдөл дамжуулах хос 10 Gbps сувгийг дэмждэг бөгөөд 20 Gb/s (2500 MB/s) хүртэл хурдтай бөгөөд хамгийн их гаралтын гүйдэл нь 20V/5A хэвээр байна. Бусад тал дээр бага зэрэг сайжруулалт хийгдсэн.

▲USB нэр өөрчлөх үйл явц

Гэсэн хэдий ч 2019 онд USB-IF нэрээ өөрчилсөн. Тэд USB 3.1 Gen1 (анхны USB 3.0 байсан)-г USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (анхны USB 3.1 байсан)-г USB 3.2 Gen2, USB 3.2-г USB 3.2 Gen 2×2 болгон өөрчилсөн.

Одоо ба Ирээдүй: USB4-ийн үсрэлт

Одоо бид USB4-д хүрсэн тул энэхүү шинэ протоколын стандартын шинэчлэлт, сайжруулалтыг авч үзье. Юуны өмнө, энэ нь "3"-аас "4" хүртэлх үеийн шинэчлэлт тул сайжруулалт нь мэдэгдэхүйц байх ёстой.

Бидний цуглуулсан бүх мэдээлэлд үндэслэн USB4-ийн шинэ боломжуудыг дараах байдлаар нэгтгэн дүгнэв.

1. 40 Гбит/с дамжуулах хамгийн дээд хурд:

Хос сувгийн дамжуулалтаар дамжуулан USB4-ийн онолын хамгийн их дамжуулах хурд нь 40 Гбит/с хүрэх боломжтой байх ёстой бөгөөд энэ нь Thunderbolt 3-тай (доор "Thunderbolt 3" гэж нэрлэдэг) ижил байна.

Үнэндээ USB4 нь 10 Gbps, 20 Gbps, 40 Gbps гэсэн гурван дамжуулах хурдтай байх болно. Тиймээс хэрэв та хамгийн өндөр дамжуулах хурдтай буюу 40 Gbps төхөөрөмж худалдаж авахыг хүсвэл худалдан авахаасаа өмнө техникийн үзүүлэлтүүдийг нь шалгаж үзэх нь дээр.

2. Thunderbolt 3 интерфэйсүүдтэй нийцтэй:

Зарим (бүгд биш) USB4 төхөөрөмжүүд нь Thunderbolt 3 интерфэйстэй нийцтэй байж болно. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв таны төхөөрөмж USB4 интерфэйстэй бол Thunderbolt 3 төхөөрөмжийг гаднаас холбох боломжтой байж магадгүй юм. Гэсэн хэдий ч энэ нь заавал байх албагүй. Энэ нь нийцтэй эсэх нь төхөөрөмж үйлдвэрлэгчийн хандлагаас хамаарна.

3. Динамик зурвасын өргөн нөөцийн хуваарилалтын чадвар:

Хэрэв та USB4 портыг дэлгэц холбох болон өгөгдөл дамжуулахад ашиглахдаа ашиглавал порт нь тухайн нөхцөл байдлаас шалтгаалан харгалзах зурвасын өргөнийг хуваарилна. Жишээлбэл, хэрэв видео нь 1080p дэлгэцийг жолоодоход зурвасын өргөний зөвхөн 20%-ийг шаарддаг бол зурвасын өргөний үлдсэн 80%-ийг бусад ажлуудад ашиглаж болно. Энэ нь USB 3.2 болон өмнөх эрин үед боломжгүй байсан. Үүнээс өмнө USB-ийн ажиллах горим ээлжлэн ажилладаг байсан.

4. USB4 төхөөрөмжүүд бүгд USB PD-г дэмжинэ

USB PD нь одоогийн түгээмэл хэрэглэгддэг хурдан цэнэглэх протоколуудын нэг болох USB Power Delivery (USB power transmission) юм. Үүнийг мөн USB-IF байгууллага боловсруулсан. Энэхүү тодорхойлолт нь илүү өндөр хүчдэл болон гүйдэлд хүрэх боломжтой бөгөөд хамгийн их цахилгаан дамжуулалт нь 100Вт хүртэл хүрч, цахилгаан дамжуулах чиглэлийг чөлөөтэй өөрчилж болно.

USB-IF-ийн дүрмийн дагуу одоогийн USB PD цэнэглэх интерфэйсийн стандарт хэлбэр нь USB Type-C байх ёстой. USB Type-C интерфэйс дээр PD холбооны тохиргооны сувгуудад ашиглагддаг CC1 ба CC2 гэсэн хоёр зүү байдаг.

5. Зөвхөн USB Type-C интерфэйсийг ашиглаж болно

Дээрх функцийг ашиглан USB4 нь зөвхөн USB Type-C холбогчоор дамжуулан ажиллах боломжтой гэдгийг бид мэдэж байгаа нь зүйн хэрэг юм. Үнэндээ зөвхөн USB PD төдийгүй USB-IF-ийн бусад хамгийн сүүлийн үеийн стандартуудад энэ нь зөвхөн Type-C-д хамаарна.

6. Өмнөх протоколуудтай арагшаа нийцтэй байж болно

USB4-ийг USB 3 болон USB 2 төхөөрөмж болон портуудтай хамт ашиглаж болно. Өөрөөр хэлбэл, өмнөх протоколын стандартуудтай арагшаа нийцтэй байж болно. Гэсэн хэдий ч USB 1.0 болон 1.1-ийг дэмждэггүй. Одоогийн байдлаар энэ протоколыг ашигладаг интерфэйсүүд зах зээлээс бараг алга болсон.

Мэдээж хэрэг, USB4 төхөөрөмжийг USB 3.2 порт руу холбоход 40 Гбит/с хурдаар дамжуулж чадахгүй. Мөн хуучны USB 2 интерфэйс нь зөвхөн USB4 интерфэйстэй холбогдсон учраас илүү хурдан болохгүй.