USB 4 Wprowadzenie
USB4 to system USB określony w specyfikacji USB4. Forum Deweloperów USB opublikowało jego wersję 1.0 29 sierpnia 2019 roku. Pełna nazwa USB4 to Universal Serial Bus Generation 4 (Uniwersalna Magistrala Szeregowa 4. generacji). Jest on oparty na technologii transmisji danych „Thunderbolt 3”, opracowanej wspólnie przez firmy Intel i Apple. Prędkość transmisji danych w USB4 może sięgać 40 Gb/s, czyli dwukrotnie więcej niż w najnowszym standardzie USB 3.2 (Gen2×2).
W przeciwieństwie do poprzednich standardów protokołu USB, USB4 wymaga złącza USB-C i obsługi USB PD do zasilania. W porównaniu z USB 3.2 umożliwia tworzenie tuneli DisplayPort i PCI Express. Architektura ta definiuje metodę dynamicznego udostępniania pojedynczego łącza o dużej szybkości wielu typom urządzeń końcowych, co pozwala na optymalną obsługę transmisji danych w zależności od typu i aplikacji. Produkty USB4 muszą obsługiwać przepustowość 20 Gb/s i mogą obsługiwać przepustowość 40 Gb/s. Jednak ze względu na transmisję tunelową, podczas przesyłania danych mieszanych, nawet jeśli dane są przesyłane z szybkością 20 Gb/s, rzeczywista prędkość transmisji danych może być wyższa niż w przypadku USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2).
USB4 występuje w dwóch wersjach: 20 Gb/s i 40 Gb/s. Urządzenia z interfejsem USB4 dostępne na rynku mogą oferować prędkość 40 Gb/s Thunderbolt 3 lub jej obniżoną wersję 20 Gb/s. Jeśli chcesz kupić urządzenie o najwyższej prędkości transmisji, czyli 40 Gb/s, najlepiej sprawdzić jego specyfikację przed zakupem. W przypadku zastosowań wymagających wysokiej prędkości transmisji, wybór odpowiedniego złącza USB 3.1 C TO C jest kluczowy, ponieważ jest to kluczowy nośnik umożliwiający osiągnięcie prędkości 40 Gb/s.
Wiele osób ma wątpliwości co do relacji między USB4 a Thunderbolt 4. W rzeczywistości zarówno Thunderbolt 4, jak i USB4 są zbudowane w oparciu o protokół Thunderbolt 3. Uzupełniają się one wzajemnie i są kompatybilne. Wszystkie interfejsy to Type-C, a maksymalna prędkość dla obu wynosi 40 Gb/s.
Przede wszystkim, kabel USB4, o którym mówimy, to standard transmisji USB, czyli specyfikacja protokołu związana z wydajnością i efektywnością transmisji USB. USB4 można rozumieć jako „czwartą generację” tej specyfikacji.
Protokół transmisji USB został zaproponowany i opracowany wspólnie przez wiele firm, w tym Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC i Nortel, w 1994 roku. Został wydany jako wersja USB V0.7 11 listopada 1994 roku. Później, w 1995 roku, firmy te założyły organizację non-profit w celu promowania i wspierania USB o nazwie USB Implementers Forum. Wcześniej istniała znana organizacja USB-IF, a obecnie USB-IF jest organizacją standaryzującą USB.
W 1996 roku firma USB-IF oficjalnie zaproponowała specyfikację USB 1.0. Jednak prędkość transmisji USB 1.0 wynosiła zaledwie 1,5 Mb/s, maksymalny prąd wyjściowy 5 V/500 mA, a w tamtym czasie niewiele urządzeń peryferyjnych obsługiwało USB, więc producenci płyt głównych rzadko projektowali interfejsy USB bezpośrednio na płycie głównej.
▲USB 1.0
We wrześniu 1998 roku firma USB-IF opublikowała specyfikację USB 1.1. Tym razem prędkość transmisji zwiększono do 12 Mb/s, a niektóre szczegóły techniczne w USB 1.0 zostały poprawione. Maksymalny prąd wyjściowy pozostał na poziomie 5 V/500 mA.
W kwietniu 2000 roku wprowadzono standard USB 2.0 z prędkością transmisji 480 Mb/s, czyli 60 MB/s. Jest to 40 razy więcej niż w przypadku USB 1.1. Maksymalny prąd wyjściowy wynosi 5 V/500 mA, a interfejs wykorzystuje konstrukcję 4-pinową. USB 2.0 jest nadal w użyciu i można go uznać za najdłużej istniejący standard USB.
Począwszy od USB 2.0, USB-IF wykazało swój „wyjątkowy talent” w zmianie nazw.
W czerwcu 2003 r. USB-IF zmieniło nazwy specyfikacji i standardów USB, zmieniając USB 1.0 na wersję USB 2.0 Low-Speed, USB 1.1 na wersję USB 2.0 Full-Speed i USB 2.0 na wersję USB 2.0 High-Speed.
Zmiana ta miała jednak niewielki wpływ na obecną sytuację, ponieważ standardy USB 1.0 i 1.1 praktycznie odeszły już do lamusa.
W listopadzie 2008 roku USB 3.0 Promoter Group, w skład której wchodzą giganci branży, tacy jak Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC i ST-NXP, ukończyła prace nad standardem USB 3.0 i publicznie go opublikowała. Oficjalna nazwa brzmiała „SuperSpeed”. USB Promoter Group jest głównie odpowiedzialna za rozwój i formułowanie standardów serii USB, a standardy te zostaną ostatecznie przekazane do zarządzania organizacji USB-IF.
Maksymalna prędkość transmisji USB 3.0 sięga 5,0 Gb/s, co odpowiada 640 MB/s. Maksymalny prąd wyjściowy to 5 V/900 mA. USB 3.0 jest w pełni kompatybilny ze standardem 2.0 i obsługuje transmisję danych w trybie pełnego dupleksu (tj. może odbierać i wysyłać dane jednocześnie, podczas gdy USB 2.0 działa w trybie półdupleksu), a także oferuje lepsze funkcje zarządzania energią i inne.
USB 3.0 ma konstrukcję 9-pinową. Pierwsze 4 piny są takie same jak w USB 2.0, a pozostałe 5 pinów zostało zaprojektowanych specjalnie dla USB 3.0. Dzięki temu można rozpoznać, czy jest to USB 2.0, czy USB 3.0 po pinach.
W lipcu 2013 r. pojawił się standard USB 3.1 o prędkości transmisji 10 Gb/s (1280 MB/s), określany mianem SuperSpeed+, a maksymalne dopuszczalne napięcie zasilania podniesiono do 20 V/5 A, co odpowiada 100 W.
Ulepszenie USB 3.1 w porównaniu z USB 3.0 było również bardzo widoczne. Jednak wkrótce potem USB-IF zmieniło nazwę USB 3.0 na USB 3.1 Gen1, a USB 3.1 na USB 3.1 Gen2.
Zmiana nazwy przysporzyła problemów konsumentom, ponieważ wielu nieuczciwych sprzedawców oznaczało na opakowaniach produkty wyłącznie jako obsługujące USB 3.1, nie podając, czy jest to Gen1, czy Gen2. W rzeczywistości wydajność transmisji tych dwóch standardów jest zupełnie inna i konsumenci mogli przypadkowo wpaść w pułapkę. Dlatego ta zmiana nazwy okazała się złym posunięciem dla większości konsumentów.
We wrześniu 2017 roku pojawił się standard USB 3.2. W standardzie USB Type-C obsługuje on dwa kanały 10 Gb/s do transmisji danych, z prędkością do 20 Gb/s (2500 MB/s), a maksymalny prąd wyjściowy nadal wynosi 20 V/5 A. Pozostałe aspekty zostały nieznacznie ulepszone.
▲Proces zmiany nazwy USB
Jednak w 2019 roku USB-IF wprowadziło kolejną zmianę nazwy. USB 3.1 Gen1 (pierwotne USB 3.0) przemianowano na USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (pierwotne USB 3.1) na USB 3.2 Gen2, a USB 3.2 na USB 3.2 Gen 2×2.
Teraz i w przyszłości: skok naprzód USB4
Skoro dotarliśmy do USB4, przyjrzyjmy się ulepszeniom i usprawnieniom tego nowego standardu protokołu. Przede wszystkim, ponieważ jest to aktualizacja międzygeneracyjna z „3” do „4”, poprawa musi być znacząca.
Na podstawie wszystkich zebranych przez nas informacji nowe funkcje USB4 można podsumować następująco:
1. Maksymalna prędkość transmisji 40 Gbps:
Dzięki dwukanałowej transmisji teoretyczna maksymalna prędkość transmisji USB4 powinna wynieść 40 Gb/s, co jest wartością taką samą jak w przypadku Thunderbolt 3 (dalej określanego jako „Thunderbolt 3”).
W rzeczywistości USB4 będzie oferować trzy prędkości transmisji: 10 Gb/s, 20 Gb/s i 40 Gb/s. Jeśli więc chcesz kupić urządzenie o najwyższej prędkości transmisji, czyli 40 Gb/s, lepiej sprawdź specyfikację przed zakupem.
2. Zgodność z interfejsami Thunderbolt 3:
Niektóre (nie wszystkie) urządzenia USB4 mogą być również kompatybilne z interfejsami Thunderbolt 3. Oznacza to, że jeśli Twoje urządzenie posiada interfejs USB4, możliwe jest również zewnętrzne podłączenie urządzenia Thunderbolt 3. Nie jest to jednak obowiązkowe. To, czy urządzenie jest kompatybilne, zależy od decyzji producenta.
3. Możliwość dynamicznego przydzielania zasobów pasma:
Jeśli korzystasz z portu USB4, a jednocześnie podłączasz go do wyświetlacza i przesyłasz dane, port przydzieli odpowiednią przepustowość w zależności od sytuacji. Na przykład, jeśli wideo wymaga tylko 20% przepustowości do obsługi wyświetlacza 1080p, pozostałe 80% przepustowości można wykorzystać do innych zadań. Nie było to możliwe w USB 3.2 i wcześniejszych wersjach. Wcześniej tryb pracy USB był naprzemienny.
4. Wszystkie urządzenia USB4 będą obsługiwać USB PD
USB PD to USB Power Delivery (przesyłanie mocy przez USB), jeden z najpopularniejszych protokołów szybkiego ładowania. Został on również opracowany przez organizację USB-IF. Specyfikacja ta pozwala na osiągnięcie wyższych napięć i prądów, przy czym maksymalna moc przesyłu sięga 100 W, a kierunek przesyłu mocy można dowolnie zmieniać.
Zgodnie z przepisami USB-IF, standardowym interfejsem ładowania USB PD powinien być USB typu C. W interfejsie USB typu C znajdują się dwa piny, CC1 i CC2, które służą do konfiguracji kanałów komunikacji PD.
5. Można używać wyłącznie interfejsu USB typu C.
Z uwagi na powyższą funkcję, oczywiste jest, że USB4 może działać tylko przez złącza USB typu C. W rzeczywistości, nie tylko USB PD, ale także inne najnowsze standardy USB-IF, obsługują tylko złącza typu C.
6. Może być wstecznie kompatybilny z poprzednimi protokołami
USB4 może być używane razem z urządzeniami i portami USB 3 i USB 2. Oznacza to, że jest wstecznie kompatybilny z poprzednimi standardami protokołów. Jednakże USB 1.0 i 1.1 nie są obsługiwane. Obecnie interfejsy wykorzystujące ten protokół praktycznie zniknęły z rynku.
Oczywiście, po podłączeniu urządzenia USB4 do portu USB 3.2, nie może ono przesyłać danych z prędkością 40 Gb/s. A staromodny interfejs USB 2 nie stanie się szybszy tylko dlatego, że zostanie podłączony do interfejsu USB4.
Czas publikacji: 21-07-2025
