USB 4-ийн танилцуулга

USB 4-ийн танилцуулга

USB4 нь USB4 тодорхойлолтод заасан USB систем юм. USB Developers Forum 2019 оны 8-р сарын 29-нд 1.0 хувилбараа гаргасан. USB4-ийн бүтэн нэр нь Universal Serial Bus Generation 4 юм. Энэ нь Intel болон Apple-ийн хамтран бүтээсэн "Thunderbolt 3" өгөгдөл дамжуулах технологи дээр суурилдаг. USB4-ийн өгөгдөл дамжуулах хурд нь 40 Гбит/с хүрч чаддаг бөгөөд энэ нь хамгийн сүүлийн үеийн USBG2 × 2 хурдаас хоёр дахин их юм.

Өмнөх USB протоколын стандартуудаас ялгаатай нь USB4 нь USB-C холбогчийг шаарддаг бөгөөд тэжээлийн хангамжид USB PD-ийн дэмжлэг хэрэгтэй. USB 3.2-тэй харьцуулахад энэ нь DisplayPort болон PCI Express туннель үүсгэх боломжийг олгодог. Энэхүү архитектур нь төрөл, хэрэглэгдэхүүнээр өгөгдөл дамжуулалтыг хамгийн сайн зохицуулж чадах олон төрлийн терминал төхөөрөмжтэй нэг өндөр хурдны холбоосыг динамикаар хуваалцах аргыг тодорхойлдог. USB4 бүтээгдэхүүнүүд нь 20 Гбит/с-ийн дамжуулах чадварыг дэмжих ёстой бөгөөд 40 Гбит/с-ийн дамжуулах чадварыг дэмждэг. Гэсэн хэдий ч туннелийн дамжуулалтаас шалтгаалан холимог өгөгдөл дамжуулах үед өгөгдөл 20 Гбит/с хурдтай дамжуулагдсан байсан ч бодит өгөгдөл дамжуулах хурд нь USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2)-ээс өндөр байж болно.

USB4 нь 20Gbps ба 40Gbps гэсэн хоёр хувилбарт хуваагддаг. Зах зээл дээр байгаа USB4 интерфейстэй төхөөрөмжүүд нь Thunderbolt 3-ын 40Gbps хурд эсвэл 20Gbps-ийн багасгасан хувилбарыг санал болгож болно. Хэрэв та хамгийн өндөр дамжуулах хурдтай, өөрөөр хэлбэл 40Gbps төхөөрөмж худалдаж авахыг хүсч байвал худалдан авалт хийхээсээ өмнө техникийн үзүүлэлтүүдийг шалгах нь дээр. Өндөр хурдны дамжуулалтыг шаарддаг хувилбаруудын хувьд тохирох USB 3.1 C TO C-г сонгох нь 40 Гбит/с хурдад хүрэх гол дамжуулагч учраас маш чухал юм.

Олон хүмүүс USB4 болон Thunderbolt 4-ийн хоорондын харилцааны талаар эргэлздэг. Үнэн хэрэгтээ Thunderbolt 4 болон USB4 хоёулаа Thunderbolt 3-ын үндсэн протокол дээр тулгуурлан бүтээгдсэн. Тэд бие биенээ нөхөж, нийцтэй байдаг. Интерфэйсүүд нь бүгд Type-C бөгөөд хамгийн дээд хурд нь хоёуланд нь 40 Gbps байна.

Юуны өмнө бидний хэлж байгаа USB4 кабель нь USB дамжуулалтын стандарт бөгөөд USB дамжуулалтын гүйцэтгэл, үр ашигтай холбоотой протоколын үзүүлэлт юм. USB4 нь энэхүү техникийн үзүүлэлтийн "дөрөв дэх үе" гэж ойлгож болно.

USB дамжуулах протоколыг 1994 онд Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, Nortel зэрэг олон компаниуд санал болгож, боловсруулсан. Энэ нь 1994 оны 11-р сарын 11-нд USB V0.7 хувилбараар гарсан. Дараа нь эдгээр компаниуд 1995 онд USB-г сурталчлах, дэмжих ашгийн бус байгууллагыг байгуулж, USB-IFli, USB-IFli Forum нэртэй болсон. USB стандартчиллын байгууллага.

1996 онд USB-IF нь USB1.0 техникийн үзүүлэлтийг албан ёсоор санал болгосон. Гэсэн хэдий ч USB1.0-ийн дамжуулах хурд нь ердөө 1.5 Mbps, гаралтын хамгийн их гүйдэл нь 5V/500mA байсан бөгөөд тэр үед USB-г дэмждэг захын төхөөрөмж маш цөөхөн байсан тул эх хавтангийн үйлдвэрлэгчид эх хавтан дээр USB интерфейсийг шууд зохион бүтээх нь ховор байдаг.

▲USB 1.0

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

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 зүү загвартай. USB 2.0 нь өнөөг хүртэл ашиглагдаж байгаа бөгөөд хамгийн удаан эдэлгээтэй USB стандарт гэж хэлж болно.

USB 2.0-ээс эхлэн USB-IF нь нэрийг өөрчлөхдөө "өвөрмөц авьяас"-аа харуулсан.

2003 оны 6-р сард USB-IF нь USB-ийн үзүүлэлт, стандартын нэрийг өөрчилж, USB 1.0-ыг USB 2.0 Low-Speed хувилбар болгон, USB 1.1-ийг USB 2.0 Full-Speed хувилбар болгон, USB 2.0-ыг USB 2.0 High-Speed хувилбар болгон өөрчилсөн.

Гэсэн хэдий ч USB 1.0 болон 1.1 нь үндсэндээ түүхэн үе шатыг орхисон тул энэ өөрчлөлт нь тухайн үеийн нөхцөл байдалд бага нөлөө үзүүлсэн.

2008 оны 11-р сард Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC, ST-NXP зэрэг салбарын аваргуудаас бүрдсэн USB 3.0 дэмжигч групп USB 3.0 стандартыг боловсруулж, олон нийтэд хүргэсэн. Албан ёсны нэр нь "SuperSpeed" юм. USB дэмжигч групп нь USB цувралын стандартыг боловсруулах, боловсруулах ажлыг голчлон хариуцдаг бөгөөд эцэст нь стандартуудыг USB-IF-д шилжүүлэн удирдах болно.

USB 3.0-ийн дамжуулах дээд хурд нь 5.0 Gbps буюу 640 МБ/с хүрдэг. Хамгийн их гаралтын гүйдэл нь 5V/900mA байна. Энэ нь 2.0-тэй бүрэн нийцдэг бөгөөд бүрэн дуплекс өгөгдөл дамжуулахыг дэмждэг (өөрөөр хэлбэл, нэгэн зэрэг өгөгдөл хүлээн авч, илгээх боломжтой, харин USB 2.0 нь хагас дуплекс), мөн эрчим хүчний менежментийн чадавхи болон бусад боломжуудыг илүү сайн эзэмшдэг.

USB 3.0 нь 9 зүү дизайнтай. Эхний 4 тээглүүр нь USB 2.0-ийнхтэй ижил, үлдсэн 5 зүү нь USB 3.0-д зориулагдсан. Тиймээс та USB 2.0 эсвэл USB 3.0 эсэхийг тээглүүрээр нь тодорхойлж болно.

2013 оны 7-р сард SuperSpeed+ гэж мэдэгдсэн 10 Gbps (1280 MB/s) дамжуулах хурдтай USB 3.1 гарсан ба цахилгаан тэжээлийн зөвшөөрөгдөх дээд хүчдэл нь 20В/5А буюу 100Вт хүртэл нэмэгдсэн.

USB 3.0-тэй харьцуулахад USB 3.1-ийн шинэчлэлт нь 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.

Олон шударга бус худалдаачид зөвхөн USB 3.1-ийг дэмждэг гэж тэмдэглэсэн бөгөөд энэ нь Gen1 эсвэл Gen2 гэдгийг заагаагүй тул нэрийн өөрчлөлт нь хэрэглэгчдэд хүндрэл учруулсан. Үнэн хэрэгтээ энэ хоёрын дамжуулалтын гүйцэтгэл тэс өөр бөгөөд хэрэглэгчид санамсаргүйгээр урхинд орж магадгүй юм. Тиймээс энэ нэр солигдсон нь ихэнх хэрэглэгчдийн хувьд муу алхам болсон.

2017 оны 9-р сард USB 3.2 гарсан. USB Type-C-ийн дагуу энэ нь өгөгдөл дамжуулах хос 10 Gbps сувгийг дэмждэг бөгөөд 20 Гб/с (2500 МБ/с) хүртэлх хурдтай, гаралтын хамгийн их гүйдэл нь 20 В/5А хэвээр байна. Бусад тал дээр бага зэргийн сайжруулалт бий.

▲USB нэрийг өөрчлөх үйл явц

Гэсэн хэдий ч 2019 онд USB-IF өөр нэрний өөрчлөлтийг гаргаж ирэв. Тэд USB 3.1 Gen1-ийг (энэ нь анхны USB 3.0 байсан) USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2-г (анхны USB 3.1 байсан) USB 3.2 Gen2, USB 3.2-г USB 3.2 Gen 2 × 2 гэж өөрчилсөн.

Одоо ба ирээдүй: USB4-ийн үсрэлт

Одоо бид USB4-д хүрсэн тул энэхүү шинэ протоколын стандартын шинэчлэл, сайжруулалтыг харцгаая. Юуны өмнө, энэ нь "3"-аас "4" хүртэл үе дамжсан шинэчлэл учраас энэ нь мэдэгдэхүйц байх ёстой.

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

1. Дамжуулах дээд хурд 40 Gbps:

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

Үнэн хэрэгтээ USB4 нь 10 Gbps, 20 Gbps, 40 Gbps гэсэн гурван дамжуулах хурдтай байх болно. Тиймээс хэрэв та хамгийн өндөр дамжуулах хурдтай, өөрөөр хэлбэл 40 Gbps төхөөрөмж худалдаж авахыг хүсвэл худалдан авахаасаа өмнө техникийн үзүүлэлтүүдийг шалгасан нь дээр.

2. Thunderbolt 3 интерфейстэй нийцтэй:

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

3. Динамик зурвасын өргөний нөөцийг хуваарилах чадвар:

Хэрэв та USB4 портыг дэлгэцийг холбож, өгөгдөл дамжуулахад ашиглаж байгаа бол тухайн порт нь тухайн нөхцөл байдлын дагуу холбогдох зурвасын өргөнийг хуваарилах болно. Жишээлбэл, хэрэв видео нь 1080p дэлгэцийг ажиллуулахын тулд зөвхөн 20% зурвасын өргөнийг шаарддаг бол үлдсэн 80% нь бусад ажилд 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 дэмждэг

USB PD нь одоогийн хурдан цэнэглэх протоколуудын нэг болох USB Power Delivery (USB power transmission) юм. Үүнийг мөн USB-IF байгууллага боловсруулсан. Энэ үзүүлэлт нь илүү өндөр хүчдэл, гүйдэлд хүрч, хамгийн их цахилгаан дамжуулалт 100 Вт хүртэл хүрч, цахилгаан дамжуулах чиглэлийг чөлөөтэй өөрчлөх боломжтой.

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

5. Зөвхөн USB Type-C интерфейсийг ашиглах боломжтой

Дээрх функцийн тусламжтайгаар USB4 нь зөвхөн USB Type-C холбогчоор ажиллах боломжтой гэдгийг бид мэдэж байгаа нь мэдээжийн хэрэг юм. Үнэн хэрэгтээ зөвхөн USB PD төдийгүй USB-IF-ийн бусад сүүлийн үеийн стандартад энэ нь зөвхөн Type-C-д хамаарна.

6. Өнгөрсөн протоколуудтай хоцрогдсон нийцтэй байж болно

USB4-ийг USB 3 болон USB 2 төхөөрөмж болон портуудтай хамт ашиглаж болно. Өөрөөр хэлбэл, энэ нь өмнөх протоколын стандартуудтай хоцрогдсон нийцтэй байж болно. Гэхдээ USB 1.0 болон 1.1-г дэмждэггүй. Одоогийн байдлаар энэ протоколыг ашигладаг интерфейсүүд зах зээлээс бараг алга болсон.

Мэдээжийн хэрэг, USB4 төхөөрөмжийг USB 3.2 порт руу холбоход 40 Gbps хурдаар дамжуулж чадахгүй. Хуучны USB 2 интерфэйс нь USB4 интерфэйстэй холбогдсоноор л хурдан болж чадахгүй.