Статьи

В последнее время активно обсуждается спецификация USB - 4 версии 2.0. Её главным преимуществом является увеличение скорости передачи данных до 80 Гбит/с. Это стало возможным благодаря новой аппаратной архитектуре, основанной на технологии PAM3. Кроме того, новый стандарт полностью совместим с USB 1.0, USB 2.0 и USB 3.2.

Какие ещё преимущества предлагает USB 4? Почему его появление стало значительным событием в мире IT и как не запутаться в разнообразии стандартов? Давайте разберёмся.

Как и когда появилась «четвёрая спецификация»

Всё началось в 2019 году, когда корпорация Intel решила передать свою спецификацию протокола Thunderbolt 3 разработчикам стандарта USB, организации, которая называется USB-IF. Одно из основных достижений этой спецификации ― как раз поддержка USB - 4. Правда, она не является обязательной, что может вызывать сложности у пользователя, которому нужен USB-кабель определённого типа. Обычный человек слабо разбирается во всех этих стандартах и совместимостях, а перепутать и взять не тот кабель ― проще простого.

В рамках разработки USB 4.0, помимо интеграции Thunderbolt 3, были поставлены два ключевых приоритета:

• Повысить эффективность передачи данных нового стандарта.
• Создать единый стандарт разъёмов для широкого спектра устройств, сделав USB Type-C универсальным базовым соединителем.

Среди практических целей, которые ставились перед разработчиками, выделялись задачи, связанные с одновременным подключением различных периферийных устройств: мониторов, накопителей, зарядных устройств и т.д. В связи с этим было принято решение о внедрении селективных настроек параметров хоста, позволяющих адаптировать его работу к особенностям и требованиям каждого подключенного устройства.

USB - 4 объединяет поддержку нескольких протоколов, таких как USB - 3, DisplayPort и PCIe, в едином интерфейсе. Каждый подключенный компонент управляется отдельным контроллером порта, который также отвечает за распределение доступной полосы пропускания между несколькими устройствами. Это обеспечивает возможность подключения и одновременной работы с несколькими мониторами, хотя конечная производительность будет зависеть от возможностей компьютера.

Характеристики USB 4.0

В соответствии с техническими требованиями USB 4.0 все устройства, совместимые с ним, делятся на четыре типа:

• периферийные;
• хабы;
• док-станции;
• хосты.

Периферийные устройства представляют собой разнообразные аксессуары, включая внешние накопители. У периферийного устройства имеется один входной порт (UFP). Хабы и док-станции реализуют подключение устройств похожим образом, но док-станция позволяет подключать не только устройства, но и другие интерфейсы, кроме USB. Хостом может выступать как ноутбук, так и стационарный компьютер.

USB 4 - интеллектуальный стандарт, способный автоматически определять необходимую скорость для подключенных устройств, таких как внешние накопители и мониторы. Стандарт обеспечивает эффективное распределение ресурсов.



Получить единый стандарт, который заменит все остальные, вряд ли возможно, однако можно ожидать уменьшения хаоса в мире USB-кабелей и спецификаций.

Основные особенности USB 4:

• Скорость 20 и 40 Гбит/с в зависимости от версии;
• Поддержка туннелирования внешних протоколов DP и PCIe;
• Возможность использования DP Alt Mode на всех нисходящих портах;
• Обратная совместимость с USB 2.0;
• Опциональная совместимость с TBT3 и скорость 40 Гбит/с.

USB - 4 является быстрым, "умным" и универсальным стандартом, не имеющим аналогов среди предыдущих версий USB. Это его основное преимущество.

USB4 2.0 ― пока что лучший

Обновлённый стандарт, поддерживающий DisplayPort 2.1, позволяет выводить изображение на 4K-монитор с частотой 240 Гц или на 10K-монитор с частотой 60 Гц без компрессии видео. При этом кабель может обеспечивать ещё и питание для монитора. Также предусмотрена возможность передачи энергии от монитора к подключённому ноутбуку для его зарядки.

Дополнительные преимущества USB4 2.0 включают:

• увеличенную скорость передачи данных, где пассивные USB-C кабели обеспечивают скорость до 40 Гбит/с, а активные USB Type-C кабели — до 80 Гбит/с;
• возможность регулировки скоростей передачи, позволяющую достигать 120 Гбит/с в одном направлении и 40 Гбит/с в другом;
• обновлённые протоколы передачи данных для расширения пропускной способности;
• сохранение совместимости с предыдущими версиями стандартов, такими как USB4 1.0, USB 3.2, USB 2.0 и другими.

Многообразие стандартов USB

Ранее именование протоколов USB вызывало недопонимание. В 2021 году разработчики из USB-IF переименовали USB 3.1 Gen 1 в USB 3.2 Gen 1, а USB 3.1 Gen 2 стал USB 3.2 Gen 2. Это вызывало путаницу. Однако спустя год представители USB-IF решили упорядочить систему именования, связывая названия поколений со скоростными характеристиками. Новая система именования выглядит следующим образом:



Кроме того, чтобы не запутаться в многообразии USB-кабелей, разработчиками принято решение - обозначать разные USB-4 кабеля по-разному. Например:



Итого

Стандарт USB - 4.0 поддерживает скорость зарядки 100 Вт, скорость передачи 40 Гбит/с и пропускную способность видео для двух дисплеев 4K или одного дисплея 8K. USB - 4 также обратно совместим с устройствами USB 3.x, 2.x и 1.x. Самое главное, USB – 4 (версия 40 Гбит/с) полностью совместим с Тандерболт 3.