USB4 — это четвертая версия интерфейса последовательного подключения (USB) периферийных устройств к вычислительной технике: компьютерам, ноутбукам, планшетам и смартфонам. Массовое распространение технологии USB стало возможным благодаря унификации технологии подключения в оборудовании и ПО, скорости передачи данных, надежности работы интерфейса, а также возможности подачи питания на подключаемые устройства.
Следующее обновление стандарта USB не за горами: USB4, который был официально анонсирован группой USB Promoter Group 4 марта 2019 года, внесет значительные улучшения в самые современные подключения USB 3.2, используемые сегодня повсеместно в мобильных и стационарных устройствах.
- История стандарта USB
- Основные преимущества USB4
- Поддержка стандартов подключения стандартом USB4
- Скорость передачи данных в USB4
- Улучшенное распределение полосы пропускания по сравнению с USB Type-C
- Обратная совместимость USB4 с USB 2.0 и выше
- USB4 против Thunderbolt 3 против Thunderbolt 4
- Поддержка стандарта USB4 в оборудовании и ПО
- Что еще может сделать USB4?
История стандарта USB
Стандарт USB повсеместно распространен во всем технологическом мире. В конце концов, USB – это аббревиатура от «Universal Serial Bus». За 23 года, прошедших с момента внедрения стандарта, он получил немало обновлений, каждое из которых принесло более высокие скорости, новые функции и новые типы соединений.
Немного истории: стандарт USB был представлен в 1996 году как способ стандартизации периферийных соединений в соответствии с одной спецификацией. USB 1.0, первая спецификация USB, использовала привычный для хоста тип соединения Type-A и предлагала скорость передачи данных до 12 Мбит/сек. USB 2.0 был представлен в 2001 году и был значительно быстрее, работая со скоростью до 480 Мбит/с. USB 2.0 также включал в себя новые форм-факторы, в том числе порт Micro B (обычно используется в старых телефонах и внешних жестких дисках). USB 3.0 обеспечил еще один прирост скорости в 2011 году, предлагая скорость передачи данных до 5 Гбит/с. USB 3.0 пережил несколько итераций, в первую очередь USB 3.1 в 2014 году (до 10 Гбит/с) и USB 3.2 в 2017 году (до 20 Гбит/с). Скорости 3.0 поддерживались на различных типах разъемов, включая стандартный разъем A, B и, микро-B, теперь повсеместно используемый тип-C.
Основные преимущества USB4
Спецификация USB 4 (официально известная как «USB4», написанная без пробела) имеет три основные характеристики, согласно данным некоммерческой организации, поддерживающей стандарт, USB-IF:
- Двухполосная работа со скоростью до 40 Гбит/с (по сертифицированным кабелям), с использованием соединения USB Type-C;
- Более эффективный обмен данными и протоколами отображения;
- Обратная совместимость с USB 3.2, USB 3.1, USB 3.0, USB 2.0 и даже Thunderbolt 3.
Поддержка стандартов подключения стандартом USB4
| Стандарт подключения | Ведущее устройство | Подключение в составе узла | Периферийное устройство |
|---|---|---|---|
| USB 2.0 (480 Mbit/s) | Да | Да | Да |
| USB4 20 Gbit/s | Да | Да | Да |
| USB4 40 Gbit/s | Опция | Да | Опция |
| Туннелированный USB 3.2 (10 Gbit/s) | Да | Да | Опция |
| Туннелированный USB 3.2 (20 Gbit/s) | Опция | Опция | Опция |
| Туннелированный DisplayPort | Да | Да | Опция |
| Туннелированный PCI Express | Опция | Да | Опция |
| Подключение Сервер-Сервер | Да | Да | Нет |
| DisplayPort (альтернативный режим) | Да | Да | Опция |
| Thunderbolt (альтернативный режим) | Опция | Да | Опция |
| USB-C (альтернативный режим) | Опция | Опция | Опция |
Скорость передачи данных в USB4
Первый пункт довольно прост и может показаться наиболее очевидным преимуществом USB4. В настоящее время самая быстрая спецификация USB, USB 3.2 Gen 2×2, обеспечивает скорость передачи данных только до 20 Гбит/с, хотя его аналог 10 Гбит/с гораздо чаще встречается на устройствах. USB 3.2 Gen 2 передает данные со скоростью до 10 Гбит/с, USB 3.2 Gen 1 (и все предыдущие спецификации USB 3.0 и 3.1) работает со скоростью до 5 Гбит/с. USB4 способен передавать данные со скоростью до 40 Гбит/с, что соответствует Thunderbolt 3, текущему королю скоростей передачи данных.
Как и Thunderbolt 3, USB4 будет использовать соединение USB Type-C. USB Type-C – это закругленное, обратимое соединение, которое можно увидеть на большинстве современных телефонов и ноутбуков на базе Android. Помимо данных, конструкция USB Type-C позволяет подключаться к дисплею, что прекрасно сочетается со второй характеристикой USB4: динамическим распределением полосы пропускания для данных и подключением к источнику.
Улучшенное распределение полосы пропускания по сравнению с USB Type-C
В то время как другие спецификации USB могут аналогичным образом передавать данные и информацию от источника, они, как правило, имеют проблемы с распределением полосы пропускания, равномерно разделяя полосу пропускания между подключенными устройствами. Например, если внешнее запоминающее устройство и источник подключены к компьютеру через док-станцию USB Type-C, пропускная способность будет равномерно распределена между ним и запоминающим устройством. Это может привести к снижению скорости передачи данных на запоминающее устройство.
USB4 не будет иметь таких проблем, потому что теперь он сможет динамически контролировать требования к пропускной способности для подключенных устройств и сохранять остальную часть пропускной способности для передачи данных. Раньше данные можно было передавать только через полосу данных, а видео – только через видео. Это означает, что даже если подключенный формат не использовал всю полосу пропускания полосы пропускания (5 или 10 Гбит/с), неиспользованная полоса пропускания не могла быть выделена для передачи данных и наоборот. Теперь данные и видео могут делиться полосами пропускания и, следовательно, делиться общей максимальной пропускной способностью. Это сделает подключение нескольких устройств через док гораздо более эффективным.
Обратная совместимость USB4 с USB 2.0 и выше
Внедрение коннектора Type-C уже вызвало у многих потребителей достаточно сильное потрясение, и USB-IF, вероятно, знает об этом. Поэтому, чтобы не делать другие спецификации USB устаревшими, USB4 будет обратно совместим со всем, начиная с USB 2.0 и заканчивая последними спецификациями USB 3.2 Gen 2×2. Это долгожданная новость для пользователей с устаревшей USB периферией, хотя есть небольшая загвоздка. В то время как старые USB-устройства смогут подключаться к порту USB4 (с помощью адаптера, если потребуется), устройство сможет работать только на более медленном USB-стандарте. Например, внешний жесткий диск USB 2.0 сможет подключаться к порту USB4 с помощью адаптера, но скорость передачи данных будет происходить только со скоростью USB 2.0 (до 480 Мбит/с).
USB4 против Thunderbolt 3 против Thunderbolt 4
В USB-IF заявили, что USB4 будет обратно совместим с Thunderbolt 3, но есть несколько моментов, которые следует отметить. Важно понимать, что спецификация USB4 основана на протоколе Thunderbolt 3, который компания Intel передала в дар USB. Однако, несмотря на то, что он основан на протоколе TB3, поддержка TB3 не является обязательной для USB4. Для использования логотипа Thunderbolt устройства USB4 должны быть отдельно сертифицированы корпорацией Intel как «Thunderbolt 4 сертифицированнный». Thunderbolt 3 совместимые порты USB4 станут портами Thunderbolt 4. Это означает, что не все компьютеры с интерфейсом USB4 будут работать с Thunderbolt 3 и Thunderbolt 4.
Поэтому маловероятно, что Thunderbolt 3 исчезнет из ландшафта ПК. Хотя, скорее всего, мы увидим настольные компьютеры с интерфейсом USB4 и ноутбуки с процессорами AMD, нет уверенности в том, что эти устройства будут совместимы с Thunderbolt 3, так как им придется пройти отдельную сертификацию Intel. С другой стороны, машины с интерфейсом USB4, работающие на базе процессора Intel, скорее всего, будут совместимы с Thunderbolt 3, так как они уже используют технологию Intel. Проще говоря, USB4 может поддерживать Thunderbolt 3, но это не обязательно. Потребители должны обратить особое внимание на то, поддерживает ли новое устройство Thunderbolt 3 через USB4 или нет, если они хотят подключить его через Thunderbolt 3.
Поддержка стандарта USB4 в оборудовании и ПО
Стандарт USB4 поддерживается следующим оборудованием:
- 29 апреля 2020 выпущен стандарт DisplayPort Alt Mode версии 2.0,поддерживающий подключения по USB4.
- Компании Intel и Cypress Semiconductor объявили о поддержке USB4 в своих продуктах
- 10 November 2020 компания Apple объявила о поддержке стандарта USB4 контроллером Thunderbolt, используемым в таких будущих продуктах, как: MacBook Air, Mac Mini and MacBook Pro с чипами M1.
Стандарт USB4 поддерживается следующим программным обеспечением:
- С 29 марта 2020 года Linux поддерживает подключения по USB4 с версии 5.6.
- С 12 ноября 2020 года MacOS Big Sur поддерживает подключения по USB4.
Что еще может сделать USB4?
Помимо более высокой скорости передачи данных, улучшенного распределения полосы пропускания и обратной совместимости, USB4 также обеспечивает мощность до 100 Вт, так как использует порт USB-C. Многие порты USB-C до USB4 уже поддерживают это, но Power Delivery может быть универсальным с USB4, хотя и не обязательно на 100 Вт.
При реализации хоста, USB4 будет также использовать интеллектуальную передачу питания. Это позволит кабелю USB4 обеспечивать такое же количество энергии, как и при запросе подключенного устройства, до 100 Вт. Более того, технология Power Delivery по USB4 является двунаправленной, позволяя подавать питание к подключенному устройству и от него.
