Den ultimata guiden till USB4 från 40 Gbps hastighet, dynamisk bandbredd till fullfunktionell anslutning med en kabel
Sedan USB4:s framväxt har vi publicerat ett flertal artiklar och länkar för att dela relevant information. Populariteten har dock varit så hög att folk överallt frågar om USB4-marknaden. Ända sedan den tidiga USB 1.0-eran och dataöverföringsgränssnittet på 1,5 Mbps har USB gått igenom flera generationer. Det har funnits flera specifikationer som USB 1.0, USB 2.0 och USB 3.0, och gränssnittsformer och designscheman har inkluderat USB Type-A, USB Type-B och den för närvarande vanligaste USB Type-C, etc. USB4 har inte bara en snabbare överföringshastighet utan har också bättre kompatibilitet (stöder bakåtkompatibilitet, det vill säga kompatibilitet med äldre versioner). Den kan ansluta nästan alla enheter mer effektivt och ladda dem. Om din telefon, dator, bildskärm, skrivare etc. alla stöder USB4, behöver du teoretiskt sett bara en datakabel som stöder USB4 för att ansluta enheterna, vilket gör hemmakontoret mycket bekvämare. Du behöver inte längre köpa olika gränssnittsomvandlingskablar. Därför kan USB4 göra vårt arbetsläge mer varierat och bekvämt. Dessutom är en annan anmärkningsvärd egenskap hos USB4 att den förväntas användas i edge-enheter som stöder artificiell intelligens-beräkning.
01 USB4 kontra USB3.2
USB 3.2 är en ny standard som släpptes av organisationen USB-IF. Den introducerades faktiskt redan i september 2017. Ur ett tekniskt perspektiv är USB 3.2 en förbättring och ett komplement till USB 3.1. Den viktigaste förändringen är att dataöverföringshastigheten har ökats till 20 Gbps, och gränssnittet följer fortfarandeTyp-Cschema som etablerades under USB 3.1-eran, stöder inte längre typ-A- och typ-B-gränssnitt. Både USB4 och USB3.2 använder typ-C-gränssnitt, men USB4 är mycket mer komplext. USB4 stöder samtidig överföring och mottagning av värd-till-värd, PCI Express® (PCIe®), DisplayPort-ljud/video och USB-data via samma typ-C-gränssnitt på samma länk. Två USB4-värdar kan utbyta IP-datapaket via värd-till-värd-tunneln; DisplayPort- och USB-tunnelöverföring innebär att ljud, video, data och ström kan överföras via samma gränssnitt, vilket är mycket snabbare än att använda USB3.2. Dessutom kan PCIe-tunnelöverföring ge hög bandbredd, låg latens och uppnå hög dataflöde för lagring med stor kapacitet, artificiell intelligens vid kant och andra användningsområden.
USB4 integrerar två överförings- och mottagningskanaler i ett enda USB-C-gränssnitt, med en hastighet på upp till 20 Gbps och40 Gbit/s, och varje kanal kan ha en datahastighet på cirka 10 Gbps eller 20 Gbps. För chiputvecklare är dessa data mycket viktiga. De behöver veta att i Thunderbolt3-läget är datahastigheten på varje överförings- och mottagningskanal 10,3125 Gbps eller 20,625 Gbps. I det traditionella USB-läget körs endast en överförings-/mottagningskanal med en hastighet på5 Gbit/s (USB 3.0) or 10 Gbit/s (USB 3.1), medan de två kanalerna i USB 3.2 körs med en hastighet på 10 Gbps.
När det gäller hållbarhet är de kraftbärande komponenterna i typ-C-gränssnittet huvudsakligen det externa metallhöljet, vilket är starkare och mindre benäget att skadas. Den centrala datakanalen är skyddad av ett bågformat lock, vilket gör det svårt att skadas. Designkraven indikerar attUSB Typ-Ctål mer än 10 000 in- och urkopplingar utan att skadas. Om beräknat baserat på 3 in- och urkopplingar per dag kan USB Type-C-gränssnittet användas i minst 10 år.
02 Accelererad distribution av USB4
Efter den officiella lanseringen av USB 3.2-protokollet tillkännagav USB-organisationen omedelbart specifikationerna för USB 4 inom en kort tidsperiod. Till skillnad från tidigare standarder somUSB 3.2, som baserades på USB:s eget protokoll, antar USB 4 inte längre USB-specifikationerna på sin grundläggande nivå utan istället Thunderbolt 3-protokollet som Intel har avslöjat fullt ut. Detta är den största förändringen i utvecklingen av USB under de senaste decennierna. När man använder en typ-C-kontakt för anslutning ersätter funktionerna hos USB4 USB 3.2:s funktioner, och USB 2.0 kan köras samtidigt. USB 3.2 Enhanced SuperSpeed förblir den grundläggande infrastrukturen för "USB-data"-överföring på den fysiska USB 4-linjen. Den största skillnaden mellan USB4 och USB 3.2 ligger i att USB4 är anslutningsorienterad. USB4 är utformad med tunnlar för att gemensamt överföra data från flera protokoll på ett enda fysiskt gränssnitt. Således kan hastigheten och kapaciteten hos USB4 delas dynamiskt. USB4 kan stödja andra skärmprotokoll eller värd-till-värd-kommunikation medan dataöverföringen pågår. Dessutom har USB4 ökat kommunikationshastigheten från 20 Gbps (Gen2x2) för USB 3.2 till40 Gbit/s (Gen3x2)på samma dubbelfiliga, dubbelsimplex-arkitektur.
USB4 uppnår inte bara höghastighets-USB (baserat på USB3), utan definierar även skärmtunnlar baserade på DisplayPort och laddnings-/lagringstunnlar baserade på PCIe.
Skärmförhållande: DisplayTunnel-protokollet för USB4 är baserat på DisplayPort 1.4a. DP 1.4a stöder i sig8k vid 60Hz or 4k vid 120HzUSB4-värden måste ha stöd för DisplayPort på alla nedströmsportar. Om du använder USB 4-porten för att överföra video och data samtidigt, kommer porten att allokera bandbredd därefter. Om videon bara kräver 20 % av bandbredden för att driva din 1080p-skärm (som också är en hubb), kan de återstående 80 % av videon användas för att överföra filer från en extern SSD.
När det gäller PCIe-tunnlar: Stöd för PCIe av USB4-värdar är valfritt. USB4-hubbar bör stödja PCIe-tunnlar och en intern PCIe-switch bör finnas.
En viktig del av USB 4-specifikationen är möjligheten att dynamiskt justera mängden tillgängliga resurser när video och data skickas via samma anslutning. Så anta att du har maximalt40 Gbps USB 4och kopierar stora filer från en extern SSD och matar ut till en 4K-skärm. Anta att videokällan kräver cirka 12,5 Gbps. I det här fallet kommer USB 4 att allokera de återstående 27,5 Mbps till säkerhetskopieringsenheten.
USB-C introducerar "alternativt läge", vilket innebär möjligheten att överföra DisplayPort/HDMI-video från en typ-C-port. Den nuvarande 3.x-specifikationen erbjuder dock inte en bra metod för att dela upp resurser. Enligt Saunders kan DisplayPort alt-läget exakt dela bandbredden mellan USB-data och videodata till 50/50, medan HDMI alt-läget inte tillåter samtidig användning av USB-data.
USB4 definierar en standard på 40 Gbps, vilket möjliggör dynamisk delning av bandbredd så att en enda datakabel kan uppfylla flera funktioner. Med USB4 är det möjligt att samtidigt överföra PCIe- och visningsdata över en enda linje, tillsammans med traditionella USB-funktioner, och till och med tillhandahålla ström (via USB PD) på ett mycket bekvämt sätt. I framtiden kan de flesta kringutrustningar, oavsett om det är höghastighetsnätverk, externa grafikkort, HD-skärmar, höghastighetslagringsenheter med stor kapacitet eller till och med en maskin och en annan maskin, sammankopplas via ett typ-C-gränssnitt. Dessutom, om dessa enheter implementerar USB4 Hub, kan du också ansluta fler enheter i serie eller grenar från dessa enheter, vilket är extremt bekvämt.
Publiceringstid: 20 oktober 2025
