stringtranslate.com

USB4

Кабель USB4 Gen3×2 (40 Гбит/с) с подачей питания 100 Вт

Universal Serial Bus 4 , продаваемая как USB4 и иногда называемая USB 4.0 , представляет собой новую техническую спецификацию стандарта подключения данных Universal Serial Bus , выпущенную 29 августа 2019 года Форумом разработчиков USB .

USB4 позволяет динамически использовать один высокоскоростной канал передачи данных нескольким устройствам. Устройства USB4 должны поддерживать скорость передачи данных 20 Гбит/с и, дополнительно, скорости 40 Гбит/с (USB4 версии 1.0), 80 Гбит/с (USB4 версии 2.0) и 120 Гбит/с. [1] [2] В отличие от предыдущих стандартов протокола USB, USB4 требует исключительного использования разъема USB-C и спецификации USB Power Delivery . [ нужна цитата ]

Архитектура USB4 основана на спецификации USB 3.2 . [3] Он также включает элементы протокола Thunderbolt 3 ; однако совместимость с продуктами Thunderbolt 3 обязательна только для некоторых типов устройств USB4. [4]

История

USB4 был анонсирован в марте 2019 года. [5] [6] В спецификации USB4 версии 1.0, выпущенной 29 августа 2019 года, используется «Universal Serial Bus 4», а именно «USB4», то есть краткое название используется без разделительного пробела. , который отличается от предыдущих версий. В нескольких новостных репортажах перед выпуском этой версии использовалась терминология «USB 4.0» и «USB 4». [7] [8] Даже после публикации ред. 1.0 некоторые источники пишут «USB 4», утверждая, что «отражает способ поиска читателей». [9]

1 сентября 2022 года группа USB Promoter Group объявила о предстоящем выпуске спецификации USB4 версии 2.0, которая впоследствии была выпущена 18 октября 2022 года. [10] [11]

На момент публикации версии 1.0 компаниями-промоутерами, сотрудники которых участвовали в технической рабочей группе по спецификации USB4, были: Apple Inc. , Hewlett-Packard , Intel , Microsoft , Renesas Electronics , STMicroelectronics и Texas Instruments .

Цели, заявленные в спецификации USB4, — увеличение пропускной способности, помощь в объединении экосистемы разъемов USB-C и «минимизация путаницы среди конечных пользователей». Некоторые из ключевых областей достижения этой цели — использование одного типа разъема USB-C при сохранении совместимости с существующими продуктами USB и Thunderbolt . [12]

29 апреля 2020 года был выпущен альтернативный режим DisplayPort версии 2.0, поддерживающий DisplayPort 2.0 через USB4. [13]

Режимы передачи данных

USB4 сам по себе не предоставляет какого-либо общего механизма передачи данных или классов устройств, таких как USB 3. x , но в основном служит способом туннелирования других протоколов, таких как USB 3.2, DisplayPort и, опционально, PCIe. Хотя он предоставляет собственный протокол связи между хостами, как следует из названия, он доступен только между двумя подключенными хостами; он используется для реализации IP-сети хоста. В соответствии со спецификацией USB4 1.0, когда хост и устройство не поддерживают дополнительное туннелирование PCIe, полоса пропускания без дисплея ограничивается обязательным значением USB 3.2 10 Гбит/с с дополнительной [оспаривается – обсудить ] поддержкой USB 3.2 20 Гбит/с. Спецификация USB4 2.0 назвала это туннелирование USB3 Gen X и представила дополнительную поддержку нового туннелирования USB3 Gen T, которое расширяет протокол USB3, чтобы иметь возможность использовать максимально доступную полосу пропускания.

USB4 V2.0 определяет туннелирование:

USB4 также включает поддержку альтернативного режима DisplayPort . Это означает, что сигнализация DisplayPort (включая аудио/видео сигналы) может передаваться либо через туннелирование USB4, либо с использованием альтернативного режима USB-C. Спецификация DisplayPort 2.1 поддерживает разрешение видео до 8K при частоте 60 Гц с глубиной цвета HDR10 и скорость передачи данных до 80 Гбит/с, что соответствует объему, доступному для данных USB, но только однонаправленному. [14]

Устаревший USB (1–2) всегда поддерживается с использованием выделенных проводов в разъеме USB-C.

Некоторые режимы передачи поддерживаются всеми устройствами USB4, поддержка других не является обязательной. Требования к поддерживаемым режимам зависят от типа устройства.

  1. ^ abcd USB4 Gen 2×1 и Gen 2×2 отличается от USB 3.2 Gen 2×1 и Gen 2×2 соответственно. Они обозначают одну и ту же скорость, но на электрическом уровне кодируются по-разному.
  2. ^ ab USB4 может использовать дополнительную упреждающую коррекцию ошибок Рида-Соломона (RS FEC). В этом режиме 12 × 16 байт (128 бит) символов собираются вместе с 2 байтами (12 бит + 4 зарезервированных бита) битами синхронизации, указывающими соответствующие типы символов, и 4 байтами RS FEC, что позволяет исправить до 1 байт ошибок. где угодно в общем блоке 198 B.        
  3. ^ У поколения 4 всегда есть две полосы движения.

Хотя USB4 необходим для поддержки двухполосных режимов, он использует однополосные операции во время инициализации двухполосного канала; однополосный канал также можно использовать в качестве резервного режима в случае ошибки соединения полос.

В режиме совместимости с Thunderbolt линии обрабатываются немного быстрее: 10,3125  Гбит/с (для поколения 2) и 20,625  Гбит/с (для поколения 3), как того требуют спецификации Thunderbolt (они называются устаревшими скоростями и округленными скоростями [19]) . . После удаления кодировки 64b/66b они тоже становятся круглыми, 20,625/66*64 = 20,000 Гбит/с.

Доставка электроэнергии

Для USB4 требуется USB Power Delivery (USB PD). Перед установкой соединения USB4 необходимо согласовать контракт USB PD. Источник USB4 должен обеспечивать мощность не менее 7,5  Вт (5  В, 1,5  А) на порт. Перед согласованием USB PD приемник USB4 должен требовать питания менее 250  мА (по умолчанию), 1,5  А или 3  А при 5 В (в зависимости от конфигурации резистора USB-C ). При использовании USB PD возможна мощность до 240 Вт в режиме «Расширенный диапазон мощности» (5 А при 48 В). Для «Стандартного диапазона мощности» возможна мощность до 100 Вт (5 А при 20 В).       

Совместимость с Тандерболтом 3

В спецификации USB4 говорится, что цель разработки — «сохранить совместимость с существующей экосистемой продуктов USB и Thunderbolt». Для концентраторов USB4 требуется совместимость с Thunderbolt 3; это необязательно для хостов USB4 и периферийных устройств USB4. [20] Совместимые продукты должны поддерживать режим 40 Гбит/с, подаваемую мощность не менее 15 Вт и другую тактовую частоту; Разработчикам необходимо подписать лицензионное соглашение и зарегистрировать идентификатор поставщика в Intel. [21]

Распиновка

Распиновка розетки Type-C (вид с торца)

USB4 имеет 24 контакта в симметричном корпусе USB типа C. USB4 имеет 12 контактов A сверху и 12 контактов B снизу. [22]

USB4 имеет две линии дифференциальных пар SuperSpeed. Первая полоса использует TX1+, TX1-, RX1+, RX1-, а вторая полоса использует TX2+, TX2-, RX2+, RX2-. USB4 передает данные со скоростью 20 Гбит/с на полосу. USB4 также сохраняет дифференциал D+ и D- для передачи через USB 2.0. [23]

Каналы конфигурации CC выполняют функции создания взаимосвязи между подключенными портами, определения ориентации штекеров благодаря двустороннему корпусу USB типа C, обнаружения контактов питания VBUS, определения порядка полос SuperSpeed ​​и, наконец, протокол USB обеспечивает Канал конфигурации CC, отвечающий за вход в работу USB4. [24]

  1. ^ ab В кабеле имеется только одна дифференциальная пара, не поддерживающая SuperSpeed. Этот контакт не подключен к вилке/кабелю.

Поддержка программного обеспечения

USB4 поддерживается:

Аппаратная поддержка

Во время выставки CES 2020 USB-IF и Intel заявили о своем намерении разрешить продукты USB4, поддерживающие все дополнительные функции, как продукты Thunderbolt 4 . Первыми продуктами, совместимыми с USB4, были процессоры Intel Tiger Lake , а к концу 2020 года появится больше устройств. [28] [29]

Брэд Сондерс, генеральный директор USB Promoter Group, ожидает, что большинство компьютеров с USB4 будут поддерживать Thunderbolt 3, но производители телефонов вряд ли реализуют поддержку Thunderbolt 3. [9]

3 марта 2020 года Cypress Semiconductor анонсировала новые контроллеры питания Type-C (PD), поддерживающие USB4, CCG6DF как двухпортовый и CCG6SF как однопортовый. [30]

В ноябре 2020 года Apple представила MacBook Air (M1, 2020 г.) , MacBook Pro (13 дюймов, M1, 2020 г.) и Mac mini (M1, 2020 г.) с двумя портами USB4.

AMD также заявила, что процессоры Zen 3+ (Rembrandt) будут поддерживать USB4 [31] , и выпущенные продукты действительно имеют эту функцию после обновления драйвера набора микросхем. [32] Однако AMD объявила о поддержке USB 3.2 Gen 2×2 только в процессорах Zen 4 , выпущенных в сентябре 2022 года. [33] [34] Intel поддерживает Thunderbolt 3 и USB-C с мобильными процессорами 9-го поколения в 2019 году. .

Рекомендации

  1. ^ «Спецификация USB4® v2.0» . USB-IF. Октябрь 2022.
  2. ^ «USB-IF объявляет о публикации новой спецификации USB4®, обеспечивающей производительность USB 80 Гбит / с» (PDF) . 18 октября 2022 г.
  3. ^ Спецификация USB4® v2.0

    2 Обзор архитектуры
    Enhanced SuperSpeed ​​USB, как определено в спецификации USB 3.2, остается основной архитектурой для передачи данных USB по фабрике USB4.
  4. ^ см. 2.1.5 (стр. 15) в https://www.usb.org/sites/default/files/USB4%20Specification.zip.
  5. ^ Хилл, Брэндон (04 марта 2019 г.). «USB4 использует протокол Thunderbolt 3, увеличивая скорость в два раза до 40 Гбит/с». Горячее оборудование . Архивировано из оригинала 23 октября 2021 г. Проверено 28 апреля 2020 г.
  6. ^ «Анонсирован USB4 с пропускной способностью 40 Гбит/с, он основан на Thunderbolt 3» . GSMArena.com . Архивировано из оригинала 15 января 2022 г. Проверено 29 апреля 2020 г.
  7. ^ «С USB 4 Thunderbolt и USB объединятся» . 04.03.2019. Архивировано из оригинала 10 сентября 2022 г. Проверено 1 мая 2020 г.
  8. ^ Хагедорн, Гильберт. «USB 4.0 появится в конце 2020 года». Гуру3D . Архивировано из оригинала 26 октября 2021 г. Проверено 30 апреля 2020 г.
  9. ^ аб сентябрь 2019 г., Аврам Пилтч 03 (20 апреля 2021 г.). «USB 4: все, что мы знаем на данный момент». Аппаратное обеспечение Тома . Архивировано из оригинала 30 июня 2021 г. Проверено 30 апреля 2020 г.{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  10. ^ «Группа промоутеров USB анонсирует версию USB4 2.0» . www.businesswire.com . 01.09.2022. Архивировано из оригинала 2 сентября 2022 г. Проверено 2 сентября 2022 г.
  11. ^ «USB-IF объявляет о публикации новой спецификации USB4®, обеспечивающей производительность USB 80 Гбит / с» (PDF) . USB-IF . Форум разработчиков USB. 18 октября 2022 г. Проверено 19 января 2023 г.
  12. ^ Спецификация USB4. стр.1
  13. ^ Ассоциация (VESA), Стандарты видеоэлектроники. «VESA выпускает обновленную спецификацию альтернативного режима DisplayPort, чтобы обеспечить производительность DisplayPort 2.0 для USB4 и новых устройств USB Type-C». www.prnewswire.com . Архивировано из оригинала 24 ноября 2021 г. Проверено 30 апреля 2020 г.
  14. ^ «VESA ВЫПУСКАЕТ ОБНОВЛЕННУЮ СПЕЦИФИКАЦИЮ АЛЬТЕРНАТИВНОГО РЕЖИМА DISPLAYPORT, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ DISPLAYPORT 2.0 НА USB4 И НОВЫХ УСТРОЙСТВАХ USB TYPE-C» . Веса . 29 апреля 2020 г. Архивировано из оригинала 23 ноября 2021 г. Проверено 9 августа 2021 г.
  15. ^ «Спецификация USB4 группы промоутеров USB v2.0» . Форум разработчиков USB . 2019-08-29. Архивировано из оригинала 26 марта 2023 г. Проверено 11 мая 2023 г.
  16. ^ «Руководство по использованию языка спецификации USB 3.2 от USB-IF» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 3 ноября 2021 г. Проверено 13 ноября 2021 г.
  17. ^ «Руководство по использованию логотипа USB Performance» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 23 марта 2023 г. Проверено 11 мая 2023 г.
  18. ^ GraniteRiverLabs, команда (17 января 2023 г.). «Добро пожаловать в эпоху сверхвысоких скоростей USB4 80 Гбит/с | GraniteRiverLabs, Тайвань». www.graniteriverlabs.com . Архивировано из оригинала 21 февраля 2023 г. Проверено 21 февраля 2023 г.
  19. ^ «Как протестировать и устранить неполадки USB4» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 10 сентября 2022 г. Проверено 25 июля 2022 г.
  20. ^ Спецификация USB4, версия 1.0, август 2019 г. Глава 13: «Хост USB4 и периферийное устройство USB4 могут дополнительно поддерживать совместимость с TBT3. Если хост USB4 или периферийное устройство USB4 поддерживают совместимость с TBT3, оно должно делать это, как определено в этой главе».
  21. ^ «Спецификация требований совместимости USB4 Thunderbolt3 – USB-F» . Архивировано из оригинала 24 ноября 2021 г. Проверено 13 ноября 2021 г.
  22. ^ «Взаимосвязь между USB4 и разъемом USB Type-C» . Блог Total Phase . 18 февраля 2020 г. Архивировано из оригинала 10 сентября 2022 г. Проверено 5 апреля 2022 г.
  23. ^ «Спецификация USB4» . www.usb.org . Архивировано из оригинала 14 апреля 2022 г. Проверено 5 апреля 2022 г.
  24. ^ Люнг, Бенсон (19 ноября 2018 г.). «Канал конфигурации USB Type-C™». Середина . Архивировано из оригинала 5 апреля 2022 г. Проверено 5 апреля 2022 г.
  25. ^ «Выпущено ядро ​​Linux 5.6 с WireGuard, USB4, поддержкой нового оборудования AMD + Intel – Phoronix» . Фороникс.com . Архивировано из оригинала 2 ноября 2021 г. Проверено 28 апреля 2020 г.
  26. ^ «Представляем следующее поколение Mac». apple.com . 10.11.2020. Архивировано из оригинала 01 марта 2021 г. Проверено 13 ноября 2020 г.
  27. ^ содержимое драйвера Windows. «Знакомство с диспетчером подключений USB4 в Windows». docs.microsoft.com . Архивировано из оригинала 3 ноября 2021 г. Проверено 3 ноября 2021 г.
  28. ^ «Устройства USB4 планируется выпустить в следующем году» . Engadget . Архивировано из оригинала 24 ноября 2021 г. Проверено 28 апреля 2020 г.
  29. ^ Майслингер, Флориан (14 июня 2019 г.). «Первые устройства USB 4 будут выпущены в конце 2020 года». Архивировано из оригинала 24 ноября 2021 г. Проверено 28 апреля 2020 г.
  30. ^ Шилов, Антон. «Cypress анонсирует контроллеры с поддержкой USB 3.2 и USB4: EZ-PD CCG6DF и CCG6SF» . www.anandtech.com . Архивировано из оригинала 06 декабря 2021 г. Проверено 28 апреля 2020 г.
  31. ^ Катресс, Ян (04 января 2022 г.). «AMD анонсирует мобильные процессоры Ryzen 6000 для ноутбуков: Zen3+ на 6-нм техпроцессе с графикой RDNA2» . Анандтех. Архивировано из оригинала 25 июня 2022 г. Проверено 26 июля 2022 г.
  32. ^ Клотц, Аарон (28 июня 2022 г.). «AMD представляет поддержку USB 4 в обновлении набора микросхем для Ryzen 6000 Mobile (обновлено)» . Аппаратное обеспечение Тома .
  33. ^ Боншор, Гэвин (23 мая 2022 г.). «Анонсирован AMD Ryzen 7000: 16 ядер Zen 4, плюс PCIe 5 и DDR5 для Socket AM5, которые появятся этой осенью» . Анандтех. Архивировано из оригинала 26 июля 2022 г. Проверено 26 июля 2022 г.
  34. ^ «AMD подтверждает линейку серий Zen4 и Ryzen 7000: Raphael в 2022 году, Dragon Range и Phoenix в 2023 году» . VideoCardz.com . Проверено 29 ноября 2022 г.

Внешние ссылки