USB4:n perimmäinen opas 40 Gbps:n nopeudesta ja dynaamisesta kaistanleveydestä täysimittaiseen yhden kaapelin yhteyteen
USB4:n esiinmarssista lähtien olemme julkaisseet lukuisia artikkeleita ja linkkejä jakaaksemme asiaankuuluvaa tietoa. Suosio on kuitenkin ollut niin suuri, että ihmiset kaikkialla kyselevät USB4-markkinoista. Varhaisesta USB 1.0 -aikakaudesta ja 1,5 Mbps:n tiedonsiirtoliitännästä lähtien USB on käynyt läpi useita sukupolvia. On ollut useita eritelmiä, kuten USB 1.0, USB 2.0 ja USB 3.0, ja liitäntämuodot ja suunnittelumallit ovat sisältäneet USB Type-A:n, USB Type-B:n ja tällä hetkellä yleisimmän USB Type-C:n jne. USB4:llä on paitsi nopeampi siirtonopeus, myös parempi yhteensopivuus (tukee taaksepäin yhteensopivuutta eli yhteensopivuutta alempien versioiden kanssa). Se voi yhdistää lähes kaikki laitteet tehokkaammin ja ladata niitä. Jos puhelimesi, tietokoneesi, näyttösi, tulostimesi jne. tukevat kaikki USB4:ää, tarvitset teoriassa vain USB4:ää tukevan datakaapelin laitteiden kytkemiseen, mikä tekee kotitoimistosta paljon kätevämmän. Sinun ei enää tarvitse ostaa erilaisia liitäntämuunnokaapeleita. Siksi USB4 voi tehdä työskentelytavastamme monipuolisemman ja kätevämmän. Lisäksi USB4:n toinen merkittävä ominaisuus on, että sitä odotetaan sovellettavan tekoälylaskentaa tukevissa reunakoneissa.
01 USB4 vs. USB3.2
USB 3.2 on USB-IF-organisaation julkaisema uusi standardi. Se esiteltiin itse asiassa jo syyskuussa 2017. Teknisestä näkökulmasta USB 3.2 on parannus ja täydennys USB 3.1:een. Keskeinen muutos on, että tiedonsiirtonopeutta on nostettu 20 Gbps:ään, ja liitäntä noudattaa edelleen standardia.C-tyyppiUSB 3.1 -aikakaudella vakiintunut järjestelmä, joka ei enää tue Type-A- ja Type-B-liitäntöjä. Sekä USB4 että USB 3.2 käyttävät Type-C-liitäntöjä, mutta USB4 on paljon monimutkaisempi. USB4 tukee samanaikaista isäntä-isäntä-, PCI Express® (PCIe®)-, DisplayPort-ääni/video- ja USB-datan lähetystä ja vastaanottoa saman Type-C-liitännän kautta samalla linkillä. Kaksi USB4-isäntää voi vaihtaa IP-datapaketteja isäntä-isäntä-tunnelin kautta; DisplayPort- ja USB-tunnelisiirto tarkoittaa, että ääni, video, data ja virta voidaan siirtää saman liitännän kautta, mikä on paljon nopeampaa kuin USB 3.2:n käyttö. Lisäksi PCIe-tunnelisiirto voi tarjota suuren kaistanleveyden, pienen viiveen ja saavuttaa suuren läpimenon suuren kapasiteetin tallennukseen, reuna-aiheiseen tekoälyyn ja muihin käyttötapauksiin.
USB4 yhdistää kaksi lähetys- ja vastaanottokanavaa yhteen USB-C-liitäntään, jonka nopeus on jopa 20 Gbps.40 Gbps, ja jokaisen kanavan tiedonsiirtonopeus voi olla noin 10 Gbps tai 20 Gbps. Sirukehittäjille tämä tieto on erittäin tärkeää. Heidän on tiedettävä, että Thunderbolt3-tilassa kunkin lähetys- ja vastaanottokanavan tiedonsiirtonopeus on 10,3125 Gbps tai 20,625 Gbps. Perinteisessä USB-tilassa vain yksi lähetys-/vastaanottokanava toimii nopeudella5 Gbps (USB3.0) or 10 Gbps (USB3.1), kun taas USB 3.2:n kaksi kanavaa toimivat 10 Gbps:n nopeudella.
Kestävyyden osalta Type-C-liitännän voimaa kantavat komponentit ovat pääasiassa ulkoinen metallikotelo, joka on vahvempi ja vähemmän altis vaurioille. Keskeinen datakanava on suojattu kaarenmuotoisella suojuksella, mikä tekee siitä vaikeamman vaurioitua. Suunnitteluvaatimukset osoittavat, ettäUSB Type-CKestää yli 10 000 kytkentää ja irrotusta vaurioitumatta. Jos laskelman mukaan kytkentä ja irrotus päivässä ovat 3 kytkentää ja irrotusta, USB Type-C -liitäntää voidaan käyttää vähintään 10 vuotta.
02 USB4:n nopeutettu käyttöönotto
USB 3.2 -protokollan virallisen julkaisun jälkeen USB-organisaatio ilmoitti nopeasti USB 4:n tekniset tiedot lyhyessä ajassa. Toisin kuin aiemmat standardit, kutenUSB 3.2..., jotka perustuivat USB:n omaan protokollaan, USB 4 ei enää käytä USB-spesifikaatioita perustasolla, vaan käyttää Intelin täysin julkistamaa Thunderbolt 3 -protokollaa. Tämä on suurin muutos USB:n kehityksessä viime vuosikymmeninä. Kun liitäntään käytetään Type-C-liitintä, USB4:n toiminnot korvaavat USB 3.2:n toiminnot, ja USB 2.0 voi toimia samanaikaisesti. USB 3.2 Enhanced SuperSpeed on edelleen perusinfrastruktuuri "USB-tiedonsiirrolle" USB 4:n fyysisellä linjalla. Suurin ero USB4:n ja USB 3.2:n välillä on se, että USB4 on yhteydekeskeinen. USB4 on suunniteltu tunneleilla, jotka lähettävät dataa yhdessä useista protokollista yhden fyysisen rajapinnan kautta. Näin ollen USB4:n nopeutta ja kapasiteettia voidaan jakaa dynaamisesti. USB4 voi tukea muita näyttöprotokollia tai isäntä-isäntä-tiedonsiirtoa tiedonsiirron aikana. Lisäksi USB4 on lisännyt tiedonsiirtonopeutta USB 3.2:n 20 Gbps:stä (Gen2x2) ...40 Gbps (Gen3x2)samalla kaksikaistaisella, kaksisuuntaisella arkkitehtuurilla.
USB4 ei ainoastaan saavuta nopeaa USB:tä (USB3:een perustuen), vaan se määrittelee myös DisplayPort-pohjaiset näyttötunnelit ja PCIe-pohjaiset lataus-/tallennustunnelit.
Näytön kuvasuhde: USB4:n näyttötunneliprotokolla perustuu DisplayPort 1.4a:han. DP 1.4a itsessään tukee8k 60 Hz:n taajuudella or 4k 120 Hz:n taajuudellaUSB4-isännän on tuettava DisplayPortia kaikissa alavirran porteissa. Jos käytät USB 4 -porttia videon ja datan samanaikaiseen lähettämiseen, portti varaa kaistanleveyden vastaavasti. Jos siis video vaatii vain 20 % kaistanleveydestä 1080p-näytön (joka on myös keskitin) käyttämiseen, loput 80 % videosta voidaan käyttää tiedostojen siirtämiseen ulkoiselta SSD-levyltä.
PCIe-tunneleiden osalta: USB4-isäntien PCIe-tuki on valinnainen. USB4-keskittimien tulisi tukea PCIe-tunneleita ja niissä tulisi olla sisäinen PCIe-kytkin.
Tärkeä osa USB 4 -spesifikaatiota on kyky säätää dynaamisesti käytettävissä olevien resurssien määrää lähetettäessä videota ja dataa saman yhteyden kautta. Oletetaan siis, että sinulla on enintään40 Gbps USB 4ja kopioit suuria tiedostoja ulkoiselta SSD-levyltä ja lähetät ne 4K-näyttöön. Oletetaan, että videolähde vaatii noin 12,5 Gbps. Tässä tapauksessa USB 4 varaa loput 27,5 Mbps varmuuskopioasemalle.
USB-C esittelee "vaihtoehtoisen tilan", joka mahdollistaa DisplayPort/HDMI-videon lähettämisen Type-C-portista. Nykyinen 3.x-spesifikaatio ei kuitenkaan tarjoa hyvää menetelmää resurssien jakamiseen. Saundersin mukaan DisplayPort alt -tila voi jakaa kaistanleveyden tarkasti USB-datan ja videodatan välillä 50/50, kun taas HDMI alt -tila ei salli USB-datan samanaikaista käyttöä.
USB4 määrittelee 40 Gbps:n standardin, joka mahdollistaa kaistanleveyden dynaamisen jakamisen siten, että yksi datakaapeli voi suorittaa useita toimintoja. USB4:n avulla on mahdollista siirtää PCIe- ja näyttödataa samanaikaisesti yhden linjan kautta perinteisten USB-toimintojen ohella ja jopa syöttää virtaa (USB PD:n kautta) erittäin kätevällä tavalla. Tulevaisuudessa useimmat oheislaitteet, olivatpa ne sitten nopeita verkkoja, ulkoisia näytönohjaimia, teräväpiirtonäyttöjä, suuren kapasiteetin omaavia nopeita tallennuslaitteita tai jopa kaksi konetta, voidaan yhdistää toisiinsa Type-C-liitännän kautta. Lisäksi, jos näissä laitteissa on USB4-keskitin, voit liittää useampia laitteita sarjaan tai haaroihin näistä laitteista, mikä on erittäin kätevää.
Julkaisuaika: 20.10.2025
