USB 4 Introduktion
USB4 är det USB-system som specificeras i USB4-specifikationen. USB Developers Forum släppte sin version 1.0 den 29 augusti 2019. Det fullständiga namnet på USB4 är Universal Serial Bus Generation 4. Den är baserad på dataöverföringstekniken "Thunderbolt 3" som utvecklats gemensamt av Intel och Apple. Dataöverföringshastigheten för USB4 kan nå upp till 40 Gbps, vilket är dubbelt så snabbt som den senaste släppta USB 3.2 (Gen2×2).
Till skillnad från tidigare USB-protokollstandarder kräver USB4 en USB-C-kontakt och behöver stöd från USB PD för strömförsörjning. Jämfört med USB 3.2 möjliggör den skapandet av DisplayPort- och PCI Express-tunnlar. Denna arkitektur definierar en metod för att dynamiskt dela en enda höghastighetslänk med flera typer av terminalenheter, vilket bäst kan hantera dataöverföring beroende på typ och applikation. USB4-produkter måste stödja en datahastighet på 20 Gbit/s och kan stödja en datahastighet på 40 Gbit/s. På grund av tunnelöverföring kan dock den faktiska dataöverföringshastigheten vara högre än för USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2) vid överföring av blandad data, även om data överförs med en hastighet på 20 Gbit/s.
USB4 är uppdelat i två versioner: 20 Gbps och 40 Gbps. Enheter med USB4-gränssnitt som finns tillgängliga på marknaden kan erbjuda antingen Thunderbolt 3:s hastighet på 40 Gbps eller en reducerad version på 20 Gbps. Om du vill köpa en enhet med den högsta överföringshastigheten, det vill säga 40 Gbps, är det bäst att kontrollera specifikationerna innan du köper. För scenarier som kräver höghastighetsöverföring är det avgörande att välja rätt USB 3.1 C till C eftersom det är den viktigaste bärvågen för att uppnå en hastighet på 40 Gbps.
Många är förvirrade över förhållandet mellan USB4 och Thunderbolt 4. Faktum är att både Thunderbolt 4 och USB4 är byggda baserat på det underliggande protokollet för Thunderbolt 3. De kompletterar varandra och är kompatibla. Gränssnitten är alla av typ C, och den maximala hastigheten är 40 Gbps för båda.
Först och främst är USB4-kabeln vi refererar till överföringsstandarden för USB, vilket är en protokollspecifikation relaterad till prestanda och effektivitet för USB-överföring. USB4 kan förstås som den "fjärde generationen" av denna specifikation.
USB-överföringsprotokollet föreslogs och utvecklades gemensamt av flera företag, inklusive Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC och Nortel, år 1994. Det släpptes som USB V0.7-version den 11 november 1994. Senare etablerade dessa företag en ideell organisation för att främja och stödja USB år 1995, kallad USB Implementers Forum, vilket är den välkända USB-IF, och USB-IF är nu USB-standardiseringsorganisationen.
År 1996 föreslog USB-IF officiellt USB 1.0-specifikationen. Överföringshastigheten för USB 1.0 var dock endast 1,5 Mbps, den maximala utströmmen var 5V/500mA, och vid den tiden fanns det väldigt få kringutrustning som stödde USB, så moderkortstillverkare designade sällan USB-gränssnitt direkt på moderkortet.
▲USB 1.0
I september 1998 släppte USB-IF USB 1.1-specifikationen. Överföringshastigheten ökades till 12 Mbps den här gången, och vissa tekniska detaljer i USB 1.0 korrigerades. Den maximala utströmmen förblev 5V/500mA.
I april 2000 introducerades USB 2.0-standarden, med en överföringshastighet på 480 Mbps, vilket är 60 MB/s. Det är 40 gånger snabbare än USB 1.1. Den maximala utströmmen är 5 V/500 mA, och den har en 4-polig design. USB 2.0 används fortfarande än idag och kan sägas vara den längst hållbara USB-standarden.
Med utgångspunkt i USB 2.0 visade USB-IF sin "unika talang" när det gäller att byta namn.
I juni 2003 döpte USB-IF om specifikationerna och standarderna för USB och ändrade USB 1.0 till USB 2.0 Low-Speed-versionen, USB 1.1 till USB 2.0 Full-Speed-versionen och USB 2.0 till USB 2.0 High-Speed-versionen.
Denna förändring hade dock liten inverkan på den nuvarande situationen vid den tidpunkten, eftersom USB 1.0 och 1.1 i princip har lämnat det historiska stadiet.
I november 2008 färdigställde USB 3.0 Promoter Group, bestående av branschjättar som Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC och ST-NXP, USB 3.0-standarden och släppte den offentligt. Det officiella namnet var "SuperSpeed". USB Promoter Group ansvarar huvudsakligen för utveckling och formulering av USB-seriens standarder, och standarderna kommer så småningom att överlämnas till USB-IF för hantering.
Den maximala överföringshastigheten för USB 3.0 når 5,0 Gbps, vilket är 640 MB/s. Den maximala utströmmen är 5 V/900 mA. Den är helt kompatibel med 2.0 och stöder full-duplex dataöverföring (dvs. den kan ta emot och skicka data samtidigt, medan USB 2.0 är halv-duplex), samt har bättre strömhanteringsfunktioner och andra funktioner.
USB 3.0 har en 9-polig design. De första 4 stiften är desamma som i USB 2.0, medan de återstående 5 stiften är speciellt utformade för USB 3.0. Därför kan du avgöra om det är USB 2.0 eller USB 3.0 utifrån stiften.
I juli 2013 släpptes USB 3.1, med en överföringshastighet på 10 Gbps (1280 MB/s), som påstods vara SuperSpeed+, och den maximalt tillåtna strömförsörjningsspänningen höjdes till 20V/5A, vilket är 100W.
Uppgraderingen av USB 3.1 jämfört med USB 3.0 var också mycket tydlig. Men inte långt efter döpte USB-IF om USB 3.0 till USB 3.1 Gen1 och USB 3.1 till USB 3.1 Gen2.
Detta namnbyte orsakade problem för konsumenterna eftersom många skrupelfria handlare bara markerade produkter som stödjande av USB 3.1 i förpackningen utan att ange om det var Gen1 eller Gen2. Faktum är att överföringsprestandan för de två är ganska olika, och konsumenter kan av misstag hamna i en fälla. Därför var detta namnbyte ett dåligt drag för majoriteten av konsumenterna.
I september 2017 släpptes USB 3.2. USB Type-C stöder dubbla 10 Gbps-kanaler för dataöverföring, med en hastighet på upp till 20 Gb/s (2500 MB/s), och den maximala utströmmen är fortfarande 20V/5A. Andra aspekter har mindre förbättringar.
▲Processen för namnändringar på USB
År 2019 kom dock USB-IF med ytterligare ett namnbyte. De döpte om USB 3.1 Gen1 (som var den ursprungliga USB 3.0) till USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (som var den ursprungliga USB 3.1) till USB 3.2 Gen2 och USB 3.2 till USB 3.2 Gen 2×2.
Nu och i framtiden: USB4:s framsteg
Nu när vi har nått USB4, låt oss ta en titt på uppgraderingarna och förbättringarna av denna nya protokollstandard. Först och främst, eftersom det är en generationsöverskridande uppgradering från "3" till "4", måste förbättringen vara betydande.
Baserat på all information vi har samlat in sammanfattas de nya funktionerna i USB4 enligt följande:
1. Maximal överföringshastighet på 40 Gbps:
Genom tvåkanalig överföring bör den teoretiska maximala överföringshastigheten för USB4 kunna nå 40 Gbps, vilket är samma som för Thunderbolt 3 (nedan kallad "Thunderbolt 3").
Faktum är att USB4 kommer att ha tre överföringshastigheter: 10 Gbps, 20 Gbps och 40 Gbps. Så om du vill köpa en enhet med den högsta överföringshastigheten, det vill säga 40 Gbps, bör du kontrollera specifikationerna innan du köper.
2. Kompatibel med Thunderbolt 3-gränssnitt:
Vissa (inte alla) USB4-enheter kan också vara kompatibla med Thunderbolt 3-gränssnitt. Det vill säga, om din enhet har ett USB4-gränssnitt kan det också vara möjligt att ansluta en Thunderbolt 3-enhet externt. Detta är dock inte obligatoriskt. Huruvida den är kompatibel eller inte beror på enhetstillverkarens inställning.
3. Dynamisk resursallokeringskapacitet för bandbredd:
Om du använder USB4-porten samtidigt som du ansluter en skärm och överför data, kommer porten att allokera motsvarande bandbredd beroende på situationen. Om till exempel videon bara kräver 20 % av bandbredden för att driva en 1080p-skärm, kan de återstående 80 % av bandbredden användas för andra uppgifter. Detta var inte möjligt med USB 3.2 och tidigare epoker. Innan dess var USB:s arbetsläge att växla mellan skärmar.
4. USB4-enheter kommer alla att stödja USB PD
USB PD står för USB Power Delivery (USB-strömöverföring), vilket är ett av de nuvarande vanliga snabbladdningsprotokollen. Det formulerades också av USB-IF-organisationen. Denna specifikation kan uppnå högre spänningar och strömmar, med en maximal effektöverföring på upp till 100 W, och kraftöverföringsriktningen kan ändras fritt.
Enligt USB-IF:s regler bör standardutförandet av det nuvarande USB PD-laddningsgränssnittet vara USB Type-C. I USB Type-C-gränssnittet finns det två stift, CC1 och CC2, som används för PD-kommunikationskonfigurationskanaler.
5. Endast USB Type-C-gränssnitt kan användas
Med ovanstående funktion är det naturligt att vi också kan veta att USB4 endast kan fungera via USB Type-C-kontakter. Faktum är att det inte bara är tillämpligt på USB PD, utan även i andra senaste standarder för USB-IF, endast för Type-C.
6. Kan vara bakåtkompatibel med tidigare protokoll
USB4 kan användas tillsammans med USB 3- och USB 2-enheter och portar. Det vill säga att den kan vara bakåtkompatibel med tidigare protokollstandarder. USB 1.0 och 1.1 stöds dock inte. För närvarande har gränssnitten som använder detta protokoll nästan försvunnit från marknaden.
Naturligtvis, när man ansluter en USB4-enhet till en USB 3.2-port kan den inte överföra med en hastighet på 40 Gbps. Och det gammaldags USB 2-gränssnittet blir inte snabbare bara för att det är anslutet till ett USB4-gränssnitt.
Publiceringstid: 21 juli 2025
