USB4 - USB4
 USB4 -logotypen på 40 Gbps
| |||
| Typ | USB | ||
|---|---|---|---|
| Produktionshistoria | |||
| Designer | USB Promoter Group | ||
| Designad | 29 augusti 2019 | ||
| Ersatt | USB 3.2 | ||
| Daisy chain | Nej | ||
| Ljudsignal | DisplayPort | ||
| Videosignal | DisplayPort | ||
| Anslutning | USB-C | ||
| Elektrisk | |||
| Max. Spänning | 48 V (PD 3.1) | ||
| Max. nuvarande | 5 A (PD) | ||
| Data | |||
| Datasignal | Ja | ||
| Bitrate | 40 Gbit/s (4,8 GB/s) | ||
USB4 är ett USB -system som anges i USB4 -specifikationen som släpptes i version 1.0 den 29 augusti 2019 av USB Implementers Forum .
Till skillnad från tidigare USB-protokollstandarder kräver USB4 USB-C- kontakter, och för strömförsörjning kräver det stöd för USB PD . Till skillnad från USB 3.2 tillåter det tunnling av DisplayPort och PCI Express . Arkitekturen definierar en metod för att dela en enda höghastighetslänk med flera typer av slutenheter dynamiskt som bäst tjänar överföring av data efter typ och applikation. USB4 -produkter måste stödja 20 Gbit/s genomströmning och kan stödja 40 Gbit/s genomströmning, men på grund av tunnling kan även nominella 20 Gbit/s resultera i högre effektiva datahastigheter i USB4, jämfört med USB 3.2, vid sändning av blandad data.
USB4 -specifikationen är baserad på Thunderbolt 3 -protokollspecifikationen. Stöd för driftskompatibilitet med Thunderbolt 3-produkter är valfritt för USB4-värdar och USB4-kringutrustning och krävs för USB4-hubbar på deras nedåtvända portar och för USB4-baserade dockningar på deras nedåt- och uppåtvända portar. Å andra sidan krävs stöd för USB4 i Thunderbolt 4.
namn
USB4 -specifikationen version 1.0, som släpptes 29 augusti 2019, använder "Universal Serial Bus 4" och specifikt "USB4", det vill säga det korta namnet varumärke är avsiktligt utan ett avgränsande utrymme jämfört med tidigare versioner.
Flera nyhetsrapporter innan den versionen släpptes använder terminologin "USB 4.0" och "USB 4". Även efter publicering av rev. 1.0, vissa källor skriver "USB 4" och hävdar att "återspeglar hur läsare söker".
Specifikationer
USB4 -specifikation
Historia
USB4 tillkännagavs först officiellt i mars 2019.
Bidragsgivare
Vid tidpunkten för version 1.0 publicerades promotorföretag med anställda som deltog i den tekniska arbetsgruppen för USB4-specifikationer: Apple Inc. , Hewlett-Packard , Intel , Microsoft , Renesas Electronics , STMicroelectronics och Texas Instruments .
Designmål
Mål som anges i USB4-specifikationen ökar bandbredden, hjälper till att konvergera USB-C-kontaktens ekosystem och "minimerar slutanvändarförvirring". Några av de viktigaste områdena för att uppnå detta är att använda en enda USB-C-anslutningstyp, samtidigt som den behåller kompatibilitet med befintliga USB- och Thunderbolt-produkter.
Dataöverföringslägen
USB4 i sig ger inte någon generisk dataöverföringsmekanism eller enhetsklasser som USB 3.x, men fungerar mest som ett sätt att tunnla andra protokoll som USB 3.2, DisplayPort och eventuellt PCIe. Även om det tillhandahåller ett inbyggt värd-till-värd-protokoll, som namnet antyder är det bara tillgängligt mellan två anslutna värdar; den används för att implementera Host IP -nätverk. Därför, när värden och enheten inte stöder valfri PCIe-tunnling, är den maximala bandbredden som inte visas begränsad till USB 3.2 20 Gbit/s, medan endast USB 3.2 10 Gbit/s är obligatoriskt.
USB4 anger tunnling av:
- USB 3.2 ("Enhanced Superspeed") tunnel
- DisplayPort 1.4a -baserad tunnel
- PCI Express (PCIe) -baserad tunnel
USB4 kräver också stöd för DisplayPort 2.0 alternativt läge . Det betyder att DP kan skickas via USB4 -tunnling eller med DP Alternativt läge.
DisplayPort Alt Mode 2.0: USB 4 stöder DisplayPort 2.0 över sitt alternativa läge. DisplayPort 2.0 kan stödja 8K -upplösning vid 60 Hz med HDR10 -färg och kan använda upp till 80 Gbit/s vilket är dubbelt så mycket som finns tillgängligt för USB -data.
Legacy USB (1-2) stöds alltid med de dedikerade ledningarna i USB-C-kontakten.
Stöd för dataöverföringslägen
Vissa överföringslägen stöds av alla USB4 -enheter, stöd för andra är valfritt. Kraven för lägen som stöds beror på typen av enhet.
| Läge | Värd | Nav | Kringutrustning |
|---|---|---|---|
| Tidigare USB (1–2) (max. 480 Mbit/s) | Ja | Ja | Ja |
| USB4 20 Gbit/s Transport | Ja | Ja | Frivillig |
| USB4 40 Gbit/s Transport | Frivillig | Ja | Frivillig |
| Tunneled USB 3.2 (10 Gbit/s) | Ja | Ja | Ja |
| Tunneled USB 3.2 (20 Gbit/s) | Frivillig | Frivillig | Frivillig |
| Tunneled Displayport | Ja | Ja | Frivillig |
| Tunneled PCI Express | Frivillig | Ja | Frivillig |
| Värd-till-värd-kommunikation | Ja | Ja | Ej tillgängligt |
| DisplayPort alternativt läge | Ja | Ja | Frivillig |
| Thunderbolt alternativt läge | Frivillig | Ja | Frivillig |
| Alternativa USB-C-lägen | Frivillig | Frivillig | Frivillig |
USB 3.x - 4.x dataöverföringslägen
| Lägesnamn | Gammalt namn | Kodning | Dubbla körfält | Lane Speed (Gbit/s) |
Nominell hastighet | Marknadsföringsnamn | Logotyp | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ( Gbit/s ) | ( GB/s ) | |||||||
| USB 3.2 Gen 1 × 1 | USB 3.0, USB 3.1 Gen 1 |
8b/10b | Nej | 5 | 5 | 0,5 | SuperSpeed USB 5Gbit/s |
|
| USB 3.2 Gen 1 × 2 | 8b/10b | Ja | 5 | 10 | 1.0 | Ej tillgängligt | ||
| USB 3.2 Gen 2 × 1 | USB 3.1 Gen 2 | 128b/132b | Nej | 10 | 10 | 1.2 | SuperSpeed USB 10 Gbit/s |
|
| USB 3.2 Gen 2 × 2 | 128b/132b | Ja | 10 | 20 | 2.4 | SuperSpeed USB 20 Gbit/s |
|
|
| USB4 Gen 2 × 1 | 64b/66b | Nej | 10 | 10 | 1.2 | Ej tillgängligt | ||
| USB4 Gen 2 × 2 | 64b/66b | Ja | 10 | 20 | 2.4 | USB4 20 Gbit/s |
|
|
| USB4 Gen 3 × 1 | 128b/132b | Nej | 20 | 20 | 2.4 | Ej tillgängligt | ||
| USB4 Gen 3 × 2 | 128b/132b | Ja | 20 | 40 | 4.8 | USB4 40 Gbit/s |
|
|
USB4 Gen 2 skiljer sig från USB 3.2 Gen 2. De betyder bara samma hastighet, dvs 10 Gbit/s, men de kodas annorlunda på det elektriska lagret.
Även om USB4 krävs för att stödja tvåfeliga lägen använder den enkelspåriga operationer under initialisering av en dubbelfilig länk; enfilig länk kan också användas som ett återgångsläge vid ett filfält.
I Thunderbolt -kompatibilitetsläge körs banorna något snabbare vid 10.3125 Gbit/s (för Gen 2) och 20.625 Gbit/s (för Gen 3), enligt Thunderbolt -specifikationerna.
Kraftleverans
USB4 kräver USB Power Delivery (USB PD). En USB4 -anslutning måste förhandla om ett USB PD -kontrakt innan den etableras. En USB4 -källa måste minst tillhandahålla 7,5 W (5 V, 1,5 A) per port. Ett USB4-handfat måste kräva mindre än 250 mA (standard), 1,5 A eller 3 A @ 5 V ström (beroende på USB-C- motståndskonfiguration) innan USB PD-förhandling. Med USB PD är upp till 240 W effekt möjlig med "Utökat effektområde" (5 A vid 48 V). För 'Standard Power range' är upp till 100 W möjlig (5 A vid 20 V).
Thunderbolt 3 -kompatibilitet
USB4 -specifikationen säger att ett designmål är att "behålla kompatibilitet med befintligt ekosystem av USB- och Thunderbolt -produkter." Men kompatibilitet med Thunderbolt 3 är bara tillval för USB4 -värdar och USB4 -kringutrustning.
Partner -specifikationer för alternativt läge
Den 29 april 2020 släpptes DisplayPort Alt Mode version 2.0, som stöder DisplayPort 2.0 över USB4.
Programvarusupport
Linux -kärnan 5.6, som släpptes den 29 mars 2020, stöder USB4.
macOS Big Sur (11.0) , släppt den 12 november 2020, stöder USB4.
Hårdvarusupport
Under CES 2020 uppgav USB-IF och Intel att de avser att tillåta USB4-produkter som stöder all valfri funktionalitet som Thunderbolt 4- produkter. Den första produkten som är kompatibel med USB4 är Intels Tiger Lake -processor, med fler enheter som dyker upp i slutet av 2020.
Brad Saunders, VD för USB Promoter Group, räknar med att de flesta datorer med USB4 kommer att stödja Thunderbolt 3, men för telefoner är tillverkarna mindre benägna att implementera Thunderbolt 3 -stöd.
Den 3 mars 2020 tillkännagav Cypress Semiconductor nya Type-C power (PD) -kontroller som stöder USB4, CCG6DF som dubbelport och CCG6SF som enkelport.
Vid ett evenemang den 10 november 2020 presenterade Apple tre nya datorer för sina produktserier MacBook Air , MacBook Pro och Mac Mini för att dra nytta av den nya standarden. De är bland världens första datorer som är utrustade med dubbla USB4/TB4 -portar och en enda styrenhet. Modellerna Mac Mini (M1, 2020) (2 kontroller), MacBook Air (M1, 2020) och MacBook Pro (13-tums, M1, 2020) framhävs också av att de är de första som kommer med Apples egna CPU -erbjudanden, Apple M1 SoC .
Referenser
externa länkar
- USB4 | USB-IF
- USB4 | USB-IF
- USB4 -specifikationer kan laddas ner från usb.org :
- USB4 -specifikation | USB-IF 2019-08-29
- USB4 -adoptersavtal | USB-IF 2019-08-29
- Podcast med Jit Lim från Keysight , 2019-11-21
