USB 4 -esittely
USB4 on USB4-spesifikaatiossa määritelty USB-järjestelmä. USB Developers Forum julkaisi version 1.0 29. elokuuta 2019. USB4:n koko nimi on Universal Serial Bus Generation 4. Se perustuu Intelin ja Applen yhdessä kehittämään "Thunderbolt 3" -tiedonsiirtotekniikkaan. USB4:n tiedonsiirtonopeus voi olla jopa 40 Gbps, mikä on kaksinkertainen nopeus uusimpaan julkaistuun USB 3.2:een (Gen2×2) verrattuna.
Toisin kuin aiemmat USB-protokollastandardit, USB4 vaatii USB-C-liittimen ja USB PD -tuen virransyöttöä varten. USB 3.2:een verrattuna se mahdollistaa DisplayPort- ja PCI Express -tunnelien luomisen. Tämä arkkitehtuuri määrittelee menetelmän yhden nopean linkin dynaamiselle jakamiselle useiden päätelaitetyyppien kanssa, mikä parhaiten käsittelee tiedonsiirtoa tyypin ja sovelluksen mukaan. USB4-tuotteiden on tuettava 20 Gbit/s:n läpimenonopeutta ja niiden on tuettava 40 Gbit/s:n läpimenonopeutta. Tunnelisiirron vuoksi sekadataa lähetettäessä todellinen tiedonsiirtonopeus voi kuitenkin olla suurempi kuin USB 3.2:ssa (USB 3.1 Gen 2).
USB4 jaetaan kahteen versioon: 20 Gbps ja 40 Gbps. Markkinoilla olevat USB4-liitännällä varustetut laitteet voivat tarjota joko Thunderbolt 3:n 40 Gbps:n nopeuden tai alennetun 20 Gbps:n version. Jos haluat ostaa laitteen, jolla on suurin tiedonsiirtonopeus, eli 40 Gbps, on parasta tarkistaa tekniset tiedot ennen ostoa. Tilanteissa, jotka vaativat suurta tiedonsiirtonopeutta, sopivan USB 3.1 C TO C -liitännän valitseminen on ratkaisevan tärkeää, koska se on avainasemassa 40 Gbps:n nopeuden saavuttamisessa.
Monet ihmiset ovat hämmentyneitä USB4:n ja Thunderbolt 4:n välisestä suhteesta. Itse asiassa sekä Thunderbolt 4 että USB4 on rakennettu Thunderbolt 3:n pohjana olevan protokollan pohjalta. Ne täydentävät toisiaan ja ovat yhteensopivia. Liitännät ovat kaikki Type-C-liitäntöjä, ja molempien maksiminopeus on 40 Gbps.
Ensinnäkin USB4-kaapeli, johon viittaamme, on USB:n siirtostandardi, joka on USB-siirron suorituskykyyn ja tehokkuuteen liittyvä protokollaspesifikaatio. USB4 voidaan ymmärtää tämän spesifikaation "neljäntenä sukupolvena".
Useat yritykset, kuten Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC ja Nortel, ehdottivat ja kehittivät USB-tiedonsiirtoprotokollan yhdessä vuonna 1994. Se julkaistiin USB V0.7 -versiona 11. marraskuuta 1994. Myöhemmin nämä yritykset perustivat vuonna 1995 voittoa tavoittelemattoman järjestön USB:n edistämiseksi ja tukemiseksi. Järjestön nimi oli USB Implementers Forum, joka tunnetaan myös nimellä USB-IF. USB-IF on nykyään USB-standardointijärjestö.
Vuonna 1996 USB-IF esitti virallisesti USB 1.0 -spesifikaation. USB 1.0:n siirtonopeus oli kuitenkin vain 1,5 Mbps, suurin lähtövirta 5 V / 500 mA, ja tuolloin oli hyvin vähän USB:tä tukevia oheislaitteita, joten emolevyvalmistajat suunnittelivat harvoin USB-liitäntöjä suoraan emolevylle.
▲USB 1.0
Syyskuussa 1998 USB-IF julkaisi USB 1.1 -spesifikaation. Tällä kertaa tiedonsiirtonopeutta nostettiin 12 Mbps:iin, ja joitakin USB 1.0:n teknisiä yksityiskohtia korjattiin. Suurin lähtövirta pysyi 5 V / 500 mA:ssa.
Huhtikuussa 2000 esiteltiin USB 2.0 -standardi, jonka siirtonopeus oli 480 Mbps eli 60 Mt/s. Se on 40 kertaa nopeampi kuin USB 1.1:n. Suurin lähtövirta on 5 V / 500 mA, ja siinä on 4-nastainen rakenne. USB 2.0 on edelleen käytössä, ja sitä voidaan pitää pitkäaikaisimpana USB-standardina.
USB 2.0:sta alkaen USB-IF osoitti "ainutlaatuisen kykynsä" uudelleennimeämisessä.
Kesäkuussa 2003 USB-IF muutti USB:n spesifikaatiot ja standardit uudelleen muuttamalla USB 1.0:n USB 2.0 Low-Speed -versioksi, USB 1.1:n USB 2.0 Full-Speed -versioksi ja USB 2.0:n USB 2.0 High-Speed -versioksi.
Tällä muutoksella ei kuitenkaan ollut juurikaan vaikutusta nykytilanteeseen tuolloin, koska USB 1.0 ja 1.1 ovat käytännössä poistuneet historiallisesta vaiheesta.
Marraskuussa 2008 USB 3.0 Promoter Group, johon kuuluu alan jättiläisiä, kuten Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC ja ST-NXP, viimeisteli USB 3.0 -standardin ja julkaisi sen julkisesti. Standardin virallinen nimi oli "SuperSpeed". USB Promoter Group on pääasiassa vastuussa USB-sarjan standardien kehittämisestä ja muotoilusta, ja standardit luovutetaan lopulta USB-IF:n hallinnoitavaksi.
USB 3.0:n suurin tiedonsiirtonopeus on 5,0 Gbps eli 640 Mt/s. Suurin lähtövirta on 5 V / 900 mA. Se on täysin yhteensopiva 2.0:n kanssa ja tukee kaksisuuntaista tiedonsiirtoa (eli se voi vastaanottaa ja lähettää tietoja samanaikaisesti, kun taas USB 2.0 on puoliksi kaksisuuntainen), ja siinä on myös paremmat virranhallintaominaisuudet ja muita ominaisuuksia.
USB 3.0 on 9-nastainen. Ensimmäiset neljä nastaa ovat samat kuin USB 2.0:ssa, kun taas loput viisi nastaa on suunniteltu erityisesti USB 3.0:lle. Näin ollen voit päätellä nastojen perusteella, onko kyseessä USB 2.0 vai USB 3.0.
Heinäkuussa 2013 julkaistiin USB 3.1, jonka siirtonopeus oli 10 Gbps (1280 MB/s) ja jonka väitettiin olevan SuperSpeed+, ja suurin sallittu virtalähteen jännite nostettiin 20 V:iin / 5 A:iin, mikä on 100 W.
USB 3.1:n parannus USB 3.0:aan verrattuna oli myös hyvin ilmeinen. Pian sen jälkeen USB-IF kuitenkin nimesi USB 3.0:n uudelleen USB 3.1 Gen1:ksi ja USB 3.1:n USB 3.1 Gen2:ksi.
Tämä nimenmuutos aiheutti ongelmia kuluttajille, koska monet häikäilemättömät kauppiaat merkitsivät pakkaukseen vain tuotteet, jotka tukevat USB 3.1:tä, kertomatta, onko kyseessä Gen1 vai Gen2. Itse asiassa näiden kahden tiedonsiirtonopeus on melko erilainen, ja kuluttajat saattavat vahingossa langeta ansaan. Siksi nimenmuutos oli huono siirto useimmille kuluttajille.
Syyskuussa 2017 julkaistiin USB 3.2. USB Type-C tukee kahta 10 Gbps:n kanavaa tiedonsiirtoon jopa 20 Gbps:n (2500 Mt/s) nopeudella, ja suurin lähtövirta on edelleen 20 V / 5 A. Muissa ominaisuuksissa on pieniä parannuksia.
▲USB-nimen muutosprosessi
Vuonna 2019 USB-IF kuitenkin keksi uuden nimenmuutoksen. He nimesivät USB 3.1 Gen1:n (joka oli alkuperäinen USB 3.0) uudelleen USB 3.2 Gen1:ksi, USB 3.1 Gen2:n (joka oli alkuperäinen USB 3.1) USB 3.2 Gen2:ksi ja USB 3.2:n USB 3.2 Gen 2×2:ksi.
Nyt ja tulevaisuus: USB4:n harppaus eteenpäin
Nyt kun olemme päässeet USB4:ään, tarkastellaan tämän uuden protokollastandardin päivityksiä ja parannuksia. Ensinnäkin, koska kyseessä on sukupolvien välinen päivitys "3":sta "4":ään, parannuksen on oltava merkittävä.
Kaikkien keräämiemme tietojen perusteella USB4:n uudet ominaisuudet voidaan tiivistää seuraavasti:
1. Suurin siirtonopeus 40 Gbps:ssä:
Kaksikanavaisen tiedonsiirron ansiosta USB4:n teoreettisen maksimisiirtonopeuden pitäisi olla 40 Gbps, mikä on sama kuin Thunderbolt 3:lla (jäljempänä ”Thunderbolt 3”).
Itse asiassa USB4:llä on kolme siirtonopeutta: 10 Gbps, 20 Gbps ja 40 Gbps. Joten jos haluat ostaa laitteen, jolla on suurin siirtonopeus, eli 40 Gbps, sinun on parasta tarkistaa tekniset tiedot ennen ostamista.
2. Yhteensopiva Thunderbolt 3 -liitäntöjen kanssa:
Jotkin (eivät kaikki) USB4-laitteet voivat olla myös yhteensopivia Thunderbolt 3 -liitäntöjen kanssa. Toisin sanoen, jos laitteessasi on USB4-liitäntä, siihen voi olla mahdollista liittää myös ulkoinen Thunderbolt 3 -laite. Tämä ei kuitenkaan ole pakollista. Yhteensopivuus riippuu laitteen valmistajan asenteesta.
3. Dynaaminen kaistanleveyden resurssien allokointimahdollisuus:
Jos käytät USB4-porttia samalla, kun liität siihen näytön ja siirrät dataa, portti varaa vastaavan kaistanleveyden tilanteen mukaan. Esimerkiksi jos video vaatii vain 20 % kaistanleveydestä 1080p-näytön ajamiseen, loput 80 % kaistanleveydestä voidaan käyttää muihin tehtäviin. Tämä ei ollut mahdollista USB 3.2:ssa ja aiemmissa aikakausissa. Ennen sitä USB:n toimintatila oli vuorotellen.
4. Kaikki USB4-laitteet tukevat USB PD:tä
USB PD on USB Power Delivery (USB-virransiirto), ja se on yksi nykyisistä valtavirran pikalatausprotokollista. Sen on myös kehittänyt USB-IF-organisaatio. Tämä spesifikaatio mahdollistaa korkeammat jännitteet ja virrat, ja suurin tehonsiirto voi olla jopa 100 W, ja tehonsiirtosuuntaa voidaan muuttaa vapaasti.
USB-IF-määräysten mukaan nykyisen USB PD -latausliitännän standardimuodon tulisi olla USB Type-C. USB Type-C -liitännässä on kaksi nastaa, CC1 ja CC2, joita käytetään PD-tiedonsiirtokanavien konfigurointiin.
5. Vain USB Type-C -liitäntää voidaan käyttää
Yllä olevan ominaisuuden perusteella on luonnollista, että voimme myös tietää, että USB4 toimii vain USB Type-C -liittimien kautta. Itse asiassa, ei vain USB PD, vaan myös muut uusimmat USB-IF-standardit soveltuvat vain Type-C:lle.
6. Voidaan olla taaksepäin yhteensopiva aiempien protokollien kanssa
USB4:ää voidaan käyttää yhdessä USB 3- ja USB 2 -laitteiden ja -porttien kanssa. Toisin sanoen se voi olla taaksepäin yhteensopiva aiempien protokollastandardien kanssa. USB 1.0- ja 1.1-protokollia ei kuitenkaan tueta. Tällä hetkellä tätä protokollaa käyttävät liitännät ovat lähes kadonneet markkinoilta.
Tietenkin, kun USB4-laite liitetään USB 3.2 -porttiin, se ei voi lähettää 40 Gbps:n nopeudella. Eikä vanhanaikainen USB 2 -liitäntä nopeudu vain siksi, että se liitetään USB 4 -liitäntään.
Julkaisun aika: 21.7.2025
