Уводзіны ў USB 4
USB4 — гэта сістэма USB, указаная ў спецыфікацыі USB4. Форум распрацоўшчыкаў USB выпусціў яе версію 1.0 29 жніўня 2019 года. Поўная назва USB4 — Universal Serial Bus Generation 4. Яна заснавана на тэхналогіі перадачы дадзеных «Thunderbolt 3», сумесна распрацаванай Intel і Apple. Хуткасць перадачы дадзеных USB4 можа дасягаць 40 Гбіт/с, што ўдвая перавышае хуткасць апошняга выпушчанага USB 3.2 (Gen2×2).
У адрозненне ад папярэдніх стандартаў пратаколу USB, USB4 патрабуе раз'ём USB-C і падтрымкі USB PD для харчавання. У параўнанні з USB 3.2, ён дазваляе ствараць тунэлі DisplayPort і PCI Express. Гэтая архітэктура вызначае метад дынамічнага сумеснага выкарыстання аднаго высакахуткаснага злучэння з некалькімі тыпамі тэрмінальных прылад, што найлепшым чынам апрацоўвае перадачу дадзеных у залежнасці ад тыпу і прымянення. Прадукты USB4 павінны падтрымліваць прапускную здольнасць 20 Гбіт/с і могуць падтрымліваць прапускную здольнасць 40 Гбіт/с. Аднак з-за тунэльнай перадачы пры перадачы змешаных дадзеных, нават калі дадзеныя перадаюцца са хуткасцю 20 Гбіт/с, фактычная хуткасць перадачы дадзеных можа быць вышэйшай, чым у USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2).
USB4 падзяляецца на дзве версіі: 20 Гбіт/с і 40 Гбіт/с. Прылады з інтэрфейсам USB4, даступныя на рынку, могуць прапаноўваць альбо хуткасць Thunderbolt 3 40 Гбіт/с, альбо паменшаную версію 20 Гбіт/с. Калі вы хочаце набыць прыладу з найвышэйшай хуткасцю перадачы дадзеных, гэта значыць 40 Гбіт/с, лепш за ўсё праверыць характарыстыкі перад пакупкай. Для сцэнарыяў, якія патрабуюць высокай хуткасці перадачы дадзеных, выбар адпаведнага USB 3.1 C - C мае вырашальнае значэнне, бо ён з'яўляецца ключавым носьбітам для дасягнення хуткасці 40 Гбіт/с.
Многія людзі не разумеюць сувязі паміж USB4 і Thunderbolt 4. Фактычна, і Thunderbolt 4, і USB4 пабудаваны на базе базавага пратакола Thunderbolt 3. Яны дапаўняюць адзін аднаго і сумяшчальныя. Усе інтэрфейсы маюць раз'ём Type-C, а максімальная хуткасць для абодвух складае 40 Гбіт/с.
Па-першае, кабель USB4, пра які мы гаворым, — гэта стандарт перадачы дадзеных USB, які ўяўляе сабой спецыфікацыю пратакола, звязаную з прадукцыйнасцю і эфектыўнасцю перадачы дадзеных праз USB. USB4 можна разумець як «чацвёртае пакаленне» гэтай спецыфікацыі.
Пратакол перадачы дадзеных праз USB быў сумесна прапанаваны і распрацаваны некалькімі кампаніямі, у тым ліку Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC і Nortel, у 1994 годзе. Ён быў выпушчаны ў версіі USB V0.7 11 лістапада 1994 года. Пазней, у 1995 годзе, гэтыя кампаніі стварылі некамерцыйную арганізацыю для прасоўвання і падтрымкі USB пад назвай USB Implementers Forum, якая раней была вядомая як USB-IF, а цяпер USB-IF — гэта арганізацыя па стандартызацыі USB.
У 1996 годзе USB-IF афіцыйна прапанаваў спецыфікацыю USB 1.0. Аднак хуткасць перадачы дадзеных USB 1.0 складала ўсяго 1,5 Мбіт/с, максімальны выходны ток — 5 В/500 мА, і ў той час існавала вельмі мала перыферыйных прылад, якія падтрымлівалі USB, таму вытворцы матчыных поплаткаў рэдка распрацоўвалі інтэрфейсы USB непасрэдна на матчыных поплатках.
▲USB 1.0
У верасні 1998 года USB-IF выпусціла спецыфікацыю USB 1.1. На гэты раз хуткасць перадачы была павялічана да 12 Мбіт/с, а таксама былі выпраўлены некаторыя тэхнічныя дэталі USB 1.0. Максімальны выходны ток застаўся 5 В/500 мА.
У красавіку 2000 года быў прадстаўлены стандарт USB 2.0 з хуткасцю перадачы дадзеных 480 Мбіт/с, што складае 60 МБ/с. Гэта ў 40 разоў больш, чым у USB 1.1. Максімальны выходны ток складае 5 В/500 мА, а канструкцыю можна назваць 4-кантактнай. USB 2.0 выкарыстоўваецца дагэтуль і можа лічыцца самым даўгавечным стандартам USB.
Пачынаючы з USB 2.0, USB-IF прадэманстравалі свой «унікальны талент» у перайменаванні.
У чэрвені 2003 года USB-IF перайменаваў спецыфікацыі і стандарты USB, змяніўшы USB 1.0 на USB 2.0 Low-Speed, USB 1.1 на USB 2.0 Full-Speed і USB 2.0 на USB 2.0 High-Speed.
Аднак гэта змяненне мала паўплывала на цяперашнюю сітуацыю ў той час, бо USB 1.0 і 1.1 фактычна пакінулі гістарычную сцэну.
У лістападзе 2008 года Група прамоўтэраў USB 3.0, якая складаецца з такіх гігантаў галіны, як Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC і ST-NXP, завяршыла распрацоўку стандарту USB 3.0 і публічна апублікавала яго. Афіцыйная назва стандарту была «SuperSpeed». Група прамоўтэраў USB адказвае ў асноўным за распрацоўку і фармуляванне стандартаў серыі USB, і ў рэшце рэшт гэтыя стандарты будуць перададзеныя для кіравання USB-IF.
Максімальная хуткасць перадачы дадзеных праз USB 3.0 дасягае 5,0 Гбіт/с, што складае 640 МБ/с. Максімальны выхадны ток складае 5 В/900 мА. Ён цалкам сумяшчальны з USB 2.0 і падтрымлівае паўнадуплексную перадачу дадзеных (г.зн. можа адначасова прымаць і адпраўляць дадзеныя, у той час як USB 2.0 з'яўляецца паўдуплексным), а таксама мае лепшыя магчымасці кіравання харчаваннем і іншыя функцыі.
USB 3.0 мае 9-кантактную канструкцыю. Першыя 4 кантакты ідэнтычныя USB 2.0, а астатнія 5 кантактаў спецыяльна распрацаваны для USB 3.0. Такім чынам, вы можаце вызначыць, ці гэта USB 2.0, ці USB 3.0, па кантактах.
У ліпені 2013 года быў выпушчаны USB 3.1 з хуткасцю перадачы 10 Гбіт/с (1280 МБ/с), які прэтэндаваў на SuperSpeed+, а максімальна дапушчальнае напружанне блока харчавання было павышана да 20 В/5 А, што складае 100 Вт.
Паляпшэнне USB 3.1 у параўнанні з USB 3.0 таксама было вельмі відавочным. Аднак неўзабаве USB-IF перайменаваў USB 3.0 у USB 3.1 Gen1, а USB 3.1 — у USB 3.1 Gen2.
Гэтая змена назвы выклікала праблемы ў спажыўцоў, бо многія несумленныя прадаўцы пазначалі на ўпакоўцы прадукты толькі як падтрымліваючыя USB 3.1, не ўказваючы, ці гэта Gen1, ці Gen2. Насамрэч, прадукцыйнасць перадачы дадзеных паміж імі вельмі адрозніваецца, і спажыўцы могуць выпадкова трапіць у пастку. Такім чынам, гэтая змена назвы была дрэнным крокам для большасці спажыўцоў.
У верасні 2017 года быў выпушчаны USB 3.2. USB Type-C падтрымлівае два каналы перадачы дадзеных са хуткасцю 10 Гбіт/с са хуткасцю да 20 Гбіт/с (2500 МБ/с), а максімальны выходны ток па-ранейшаму складае 20 В/5 А. Іншыя аспекты маюць нязначныя паляпшэнні.
▲Працэс змены назвы USB
Аднак у 2019 годзе USB-IF зноў змяніла назву. Яны перайменавалі USB 3.1 Gen1 (які быў арыгінальным USB 3.0) у USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (які быў арыгінальным USB 3.1) у USB 3.2 Gen2, а USB 3.2 — у USB 3.2 Gen 2×2.
Цяпер і будучыня: крок наперад з USB4
Цяпер, калі мы дайшлі да USB4, давайце паглядзім на абнаўленні і паляпшэнні гэтага новага стандарту пратаколу. Перш за ўсё, паколькі гэта абнаўленне з «3» да «4» на працягу некалькіх пакаленняў, паляпшэнне павінна быць значным.
Зыходзячы з усёй сабранай намі інфармацыі, новыя магчымасці USB4 можна коратка апісаць наступным чынам:
1. Максімальная хуткасць перадачы 40 Гбіт/с:
Дзякуючы двухканальнай перадачы, тэарэтычная максімальная хуткасць перадачы дадзеных праз USB4 павінна дасягаць 40 Гбіт/с, што адпавядае хуткасці Thunderbolt 3 (далей — «Thunderbolt 3»).
Фактычна, USB4 будзе мець тры хуткасці перадачы: 10 Гбіт/с, 20 Гбіт/с і 40 Гбіт/с. Таму, калі вы хочаце купіць прыладу з найвышэйшай хуткасцю перадачы, гэта значыць 40 Гбіт/с, лепш праверыць характарыстыкі перад купляй.
2. Сумяшчальнасць з інтэрфейсамі Thunderbolt 3:
Некаторыя (не ўсе) прылады USB4 таксама могуць быць сумяшчальныя з інтэрфейсамі Thunderbolt 3. Гэта значыць, калі ваша прылада мае інтэрфейс USB4, вы таксама можаце падключыць прыладу Thunderbolt 3 звонку. Аднак гэта не абавязкова. Сумяшчальнасць залежыць ад вытворцы прылады.
3. Магчымасць дынамічнага размеркавання рэсурсаў прапускной здольнасці:
Калі вы выкарыстоўваеце порт USB4 адначасова для падключэння дысплея і перадачы дадзеных, порт будзе размеркаваць адпаведную прапускную здольнасць у залежнасці ад сітуацыі. Напрыклад, калі для відэа патрабуецца толькі 20% прапускной здольнасці для працы дысплея 1080p, то астатнія 80% прапускной здольнасці можна выкарыстоўваць для іншых задач. Гэта было немагчыма ў USB 3.2 і папярэдніх эпохах. Да гэтага рэжым працы USB быў па чарзе.
4. Усе прылады USB4 падтрымліваюць USB PD
USB PD — гэта USB Power Delivery (перадача харчавання праз USB), адзін з сучасных пратаколаў хуткай зарадкі. Ён таксама быў распрацаваны арганізацыяй USB-IF. Гэтая спецыфікацыя дазваляе дасягнуць больш высокіх напружанняў і токаў, прычым максімальная магутнасць перадачы дасягае 100 Вт, а кірунак перадачы энергіі можна свабодна змяняць.
Згодна з правіламі USB-IF, стандартнай формай бягучага інтэрфейсу зарадкі USB PD павінен быць USB Type-C. У інтэрфейсе USB Type-C ёсць два кантакты, CC1 і CC2, якія выкарыстоўваюцца для каналаў канфігурацыі сувязі PD.
5. Можна выкарыстоўваць толькі інтэрфейс USB Type-C
З улікам вышэйзгаданай асаблівасці, натуральна, што мы таксама можам ведаць, што USB4 можа працаваць толькі праз раздымы USB Type-C. Фактычна, не толькі USB PD, але і іншыя найноўшыя стандарты USB-IF дастасоўныя толькі да Type-C.
6. Можа быць зваротна сумяшчальным з папярэднімі пратаколамі
USB4 можна выкарыстоўваць разам з прыладамі і партамі USB 3 і USB 2. Гэта значыць, ён можа быць зваротна сумяшчальным з папярэднімі стандартамі пратаколаў. Аднак USB 1.0 і 1.1 не падтрымліваюцца. У цяперашні час інтэрфейсы, якія выкарыстоўваюць гэты пратакол, практычна зніклі з рынку.
Вядома, пры падключэнні прылады USB4 да порта USB 3.2 яна не можа перадаваць дадзеныя са хуткасцю 40 Гбіт/с. І стары добры інтэрфейс USB 2 не стане хутчэйшым толькі таму, што ён падключаны да інтэрфейсу USB4.
Час публікацыі: 21 ліпеня 2025 г.
