Ultimátní průvodce USB4: od rychlosti 40 Gb/s, dynamické šířky pásma až po plně funkční připojení jedním kabelem
Od vzniku USB4 publikujeme řadu článků a odkazů, abychom sdíleli relevantní informace. Popularita je však tak vysoká, že se lidé všude ptají na trh s USB4. Počínaje ranou érou USB 1.0 a rozhraním pro přenos dat 1,5 Mb/s prošlo USB několika generacemi. Existovalo mnoho specifikací, jako například USB 1.0, USB 2.0 a USB 3.0, a tvary a designová schémata rozhraní zahrnovala USB Type-A, USB Type-B a v současnosti nejběžnější USB Type-C atd. USB4 má nejen vyšší přenosovou rychlost, ale také lepší kompatibilitu (podporuje zpětnou kompatibilitu, tj. kompatibilitu s nižšími verzemi). Dokáže efektivněji připojit a nabíjet téměř všechna zařízení. Pokud váš telefon, počítač, monitor, tiskárna atd. podporují USB4, pak teoreticky potřebujete k připojení zařízení pouze datový kabel, který podporuje USB4, což značně zjednodušuje práci v domácí kanceláři. Už nemusíte kupovat různé kabely pro konverzi rozhraní. USB4 tak může náš pracovní režim zpestřit a zpříjemnit. Další pozoruhodnou vlastností USB4 je, že se očekává jeho použití v edge zařízeních, která podporují výpočetní techniku s využitím umělé inteligence.
01 USB4 vs. USB 3.2
USB 3.2 je nový standard vydaný organizací USB-IF. Ve skutečnosti byl představen již v září 2017. Z technického hlediska je USB 3.2 vylepšením a doplňkem USB 3.1. Hlavní změnou je zvýšení rychlosti přenosu dat na 20 Gb/s a rozhraní stále odpovídá standardu...Typ CSchéma zavedené v éře USB 3.1, které již nepodporuje rozhraní typu A a typu B. Jak USB4, tak USB 3.2 používají rozhraní typu C, ale USB 4 je mnohem složitější. USB 4 podporuje simultánní přenos a příjem dat mezi hostiteli, PCI Express® (PCIe®), DisplayPort audio/video a USB data prostřednictvím stejného rozhraní typu C na stejném spojení. Dva hostitelé USB 4 si mohou vyměňovat datové pakety IP prostřednictvím tunelu mezi hostiteli; přenos tunelem DisplayPort a USB znamená, že zvuk, video, data a napájení lze přenášet prostřednictvím stejného rozhraní, což je mnohem rychlejší než použití USB 3.2. Kromě toho může přenos tunelem PCIe poskytnout vysokou šířku pásma, nízkou latenci a dosáhnout vysoké propustnosti pro velkokapacitní úložiště, edge umělou inteligenci a další případy použití.
USB4 integruje dva přenosové a přijímací kanály do jednoho rozhraní USB-C s rychlostí až 20 Gb/s a...40 Gb/sa každý kanál může mít datovou rychlost přibližně 10 Gb/s nebo 20 Gb/s. Pro vývojáře čipů jsou tato data velmi důležitá. Potřebují vědět, že v režimu Thunderbolt3 je datová rychlost na každém přenosovém a přijímacím kanálu 10,3125 Gb/s nebo 20,625 Gb/s. V tradičním režimu USB běží pouze jeden přenosový/příjemový kanál rychlostí5 Gb/s (USB 3.0) or 10 Gb/s (USB 3.1), zatímco dva kanály USB 3.2 běží rychlostí 10 Gb/s.
Z hlediska odolnosti jsou komponenty rozhraní Type-C, které nesou sílu, především vnější kovový kryt, který je pevnější a méně náchylný k poškození. Centrální datový kanál je chráněn obloukovým krytem, takže je obtížné ho poškodit. Konstrukční požadavky uvádějí, žeUSB typu CVydrží více než 10 000 zapojení a odpojení bez poškození. Pokud se vypočítá na základě 3 zapojení a odpojení denně, lze rozhraní USB typu C používat po dobu nejméně 10 let.
02 Zrychlené nasazení USB4
Po oficiálním vydání protokolu USB 3.2 organizace USB v krátké době oznámila specifikace USB 4. Na rozdíl od předchozích standardů, jako napříkladUSB 3.2, které byly založeny na vlastním protokolu USB, USB 4 již nepřijímá specifikace USB na základní úrovni, ale místo toho přijímá protokol Thunderbolt 3, který společnost Intel plně zveřejnila. Toto je největší změna ve vývoji USB za posledních několik desetiletí. Při použití konektoru typu C pro připojení nahrazují funkce USB 4 funkce USB 3.2 a USB 2.0 může běžet současně. USB 3.2 Enhanced SuperSpeed zůstává základní infrastrukturou pro přenos „USB dat“ na fyzické lince USB 4. Největší rozdíl mezi USB 4 a USB 3.2 spočívá v tom, že USB 4 je orientované na připojení. USB 4 je navrženo s tunely pro společný přenos dat z více protokolů na jednom fyzickém rozhraní. Rychlost a kapacitu USB 4 lze tedy dynamicky sdílet. USB 4 může podporovat další zobrazovací protokoly nebo komunikaci mezi hostiteli během probíhajícího přenosu dat. USB 4 navíc zvýšilo komunikační rychlost z 20 Gb/s (Gen2x2) u USB 3.2 na40 Gb/s (Gen3x2)na stejné dvouproudové, dvousimplexní architektuře.
USB4 nejenže dosahuje vysokorychlostního USB (založeného na USB3), ale také definuje zobrazovací tunely založené na DisplayPortu a tunely pro načítání/ukládání dat založené na PCIe.
Aspekt zobrazení: Protokol tunelu zobrazení rozhraní USB4 je založen na rozhraní DisplayPort 1.4a. Samotný DP 1.4a podporuje8k při 60Hz or 4k při 120 HzHostitelský počítač USB4 musí podporovat DisplayPort na všech portech pro downstream. Pokud používáte port USB 4 k současnému přenosu videa a dat, port odpovídajícím způsobem přidělí šířku pásma. Pokud tedy video vyžaduje pouze 20 % šířky pásma pro napájení vašeho monitoru s rozlišením 1080p (který je zároveň rozbočovačem), pak zbývajících 80 % videa lze použít k přenosu souborů z externího SSD disku.
Pokud jde o tunely PCIe: Podpora PCIe hostiteli USB4 je volitelná. Rozbočovače USB4 by měly podporovat tunely PCIe a měl by být přítomen interní přepínač PCIe.
Důležitou součástí specifikace USB 4 je schopnost dynamicky upravovat množství dostupných zdrojů při odesílání videa a dat přes stejné připojení. Předpokládejme tedy, že máte maximálně40 Gb/s USB 4a kopírují velké soubory z externího SSD disku a odesílají je na 4K displej. Předpokládejme, že zdroj videa vyžaduje přibližně 12,5 Gb/s. V tomto případě USB 4 přidělí zbývajících 27,5 Mb/s záložnímu disku.
USB-C zavádí „alternativní režim“, což je schopnost přenášet video DisplayPort/HDMI z portu Type-C. Současná specifikace 3.x však neposkytuje dobrou metodu pro rozdělení zdrojů. Podle Saunderse dokáže alternativní režim DisplayPort přesně rozdělit šířku pásma mezi data USB a video data v poměru 50/50, zatímco alternativní režim HDMI neumožňuje současné použití dat USB.
USB4 definuje standard 40 Gb/s, což umožňuje dynamické sdílení šířky pásma, takže jeden datový kabel může plnit více funkcí. S USB4 je možné současně přenášet data PCIe a zobrazovat data přes jednu linku, spolu s tradičními funkcemi USB, a dokonce i velmi pohodlně napájet (přes USB PD). V budoucnu bude možné většinu periferních zařízení, ať už se jedná o vysokorychlostní sítě, externí grafické karty, displeje s vysokým rozlišením, velkokapacitní vysokorychlostní úložná zařízení nebo dokonce jeden počítač a druhý, propojit pomocí rozhraní Type-C. Navíc, pokud tato zařízení implementují USB4 Hub, můžete také připojit více zařízení sériově nebo od nich odbočit, což je mimořádně pohodlné.
Čas zveřejnění: 20. října 2025
