USB 3.2 Gen 2 i kwestie standaryzacji


Od premiery technologii USB 2.0 i USB 3.0 minęło wiele lat, a zaleta nowości była oczywista – dziesięciokrotny wzrost prędkości. Ale potem aktualizacje najpopularniejszego interfejsu przewodowego zaczęły pojawiać się jak grzyby po deszczu. W okresie od 2013 do 2019 zaprezentowano całe rozproszenie nowych standardów, które kilkakrotnie zmieniały nazwy.

Najpierw marketerzy wymyślili nazwy takie jak Superspeed USB i SuperSpeed+ USB dual line. Jednak ze względu na to, że standard dosłownie codziennie zdobywał nowe funkcje, wszystko szybko pogrążyło się w przemysłowym chaosie – USB 3.0 (aka USB 3.1 Gen 1) przemianowano na USB 3.2 Gen 1 × 1, USB 3.1 (aka USB 3.2 Gen 2) został przemianowany na USB 3.2 Gen 2×1, a USB 3.2, który istniał w dwóch wersjach, stał się USB 3.2 Gen 1×2 i USB 3.2 Gen 2×2.

Jeśli w tym momencie w Twojej głowie pojawił się niemy okrzyk „co to jest do diabła?”, to nie jesteś sam, bo w tych nazwiskach mylą się blogerzy techno, konsultanci w sklepach, a nawet szanujący się pan z USB-IF.


Jak widać, główną różnicą między wszystkimi formatami jest szybkość. A w nazwie protokołu ważniejszy jest nie jego numer seryjny, ale generacja. Drugi jest zawsze szybszy niż pierwszy. Jeśli teraz wydawało Ci się, że nie jest to takie trudne, to kolejny mylący dla Ciebie fakt – różne urządzenia obsługujące ten sam protokół USB mogą być wyposażone w różne fizyczne złącza – najczęściej jest to klasyczny USB A i popularny obecnie USB C .

Zdając sobie sprawę, że standardy stały się za dużo i nikt nie chce pamiętać o tym bzdury przy wyborze laptopa, USB-IF postanowiło wyprzedzić konkurencję i połączyło wszystkie osiągnięcia ostatnich lat pod flagami USB4. W rzeczywistości nowy standard jest ewolucją USB 3.2 Gen 2x2, który podwoił przepustowość (było 20 Gb/s, stało się 40), dodał wsteczną kompatybilność ze starszymi wersjami i jasno stwierdził, że standard musi wspierać nowoczesne technologie, takie jak Zasilanie i tryb Alt.

USB4 to konstruktor, który potrafi wiele


W przeciwieństwie do wszystkich innych wersji USB, nowa specyfikacja jest oficjalnie napisana bez spacji przed numerem wersji - USB4. Dyrektor generalny USB Promoter Group, Brad Saunders, wyjaśnił, że brak miejsca powinien odwracać uwagę od numerów wersji i koncentrować się na nazwie marki. Powiedzmy, nazwy takie jak USB 3.1 Gen 2 miały charakter czysto funkcjonalny i były przeznaczone dla inżynierów, a kupujący rozumieją nazwy takie jak SuperSpeed USB.

Co prawda chłopaki z USB-IF nie mogli się oprzeć i nie komplikowali wszystkiego po raz kolejny. Aby było wygodniej dla klienta, podzielili USB4 na 2 typy - "USB4:20" i "USB4:40". Liczby 20 i 40 wskazują przepustowość portu mierzoną w gigabitach na sekundę.


Standard USB4 będzie korzystał wyłącznie z portu USB C. Dlaczego? Wszystko ze względu na jego wszechstronność. Port USB C jest czymś w rodzaju 24-parowego zestawu konstrukcyjnego, który zapewnia szerokie pasmo i może być używany w alternatywnych trybach. Na przykład w celu przesłania obrazu lub energii. Albo jedno i drugie w tym samym czasie.

Poniżej wybraliśmy najciekawsze cechy UBS4, które odróżniają go od starszych wersji USB 3.

Praca równoległa i inteligentna alokacja zasobów


.

USB4 jest fajne, ponieważ może wykonywać wiele zadań równolegle. Na przykład, aby wyświetlić obraz z monitora i jednocześnie naładować monitor. A to minus jeden kabelek na stole, co już jest bardzo fajne. Ale więcej w przyszłości. W przeciwieństwie do starszych wersji, kontroler USB4 nauczył się dynamicznie rozkładać obciążenie między kanałami.

Na przykład używasz tego portu do podłączenia laptopa służbowego do monitora 4K. W pewnym momencie trzeba było wgrać paczkę źródeł wideo z zewnętrznego dysku SSD do laptopa. Patrząc na to, port logicznie decyduje, że monitor nadal jest priorytetem, a przycięta prędkość z pewnością wpłynie na jakość zdjęć. Ale pliki można kopiować nieco wolniej. Dlatego kontroler USB zarezerwuje nominalną przepustowość 15 Gb/s dla monitora, a pozostałe 25 Gb/s pozostawi do kopiowania. Wcześniej kontroler USB dzielił kanał na dwa – pół dla wideo, pół dla danych i nie ma znaczenia, że kanał nie wystarczy do wyświetlenia obrazu w 4K.

Zasilanie i szybkie ładowanie przez USB


Nie wszystkie nowoczesne urządzenia USB C obsługują standard USB Power Delivery (USB PD) do przesyłania energii. Każde urządzenie i host USB4 musi być zgodne z USB PD, co zapewni wyższą moc i lepsze zarządzanie energią. Patrząc na tempo wzrostu rynku baterii i szybkich ładowarek, chłopaki z USB-IF postąpili bezpiecznie i podnieśli poprzeczkę zużycia energii wyżej, tak że był margines na przyszłość.

Dlatego teoretycznie port USB4 może zapewnić do 100W. I jest fajnie. Ale jest problem. Nawet jeśli laptop jest wyposażony w odpowiedni port, nie oznacza to, że jego ładowarka będzie miała taką samą moc. Tych. Specyfikacje są jak gdyby, ale nikt nie daje gwarancji.

Tryb alternatywny i monitory zewnętrzne


Kiedy Apple wprowadziło pierwsze Macbooki z portem USB C, wielu fanów i hejterów natychmiast się spaliło – mówią, że Apple ponownie pozbawia nas wejść i wyjść, zmuszając nas do kupowania drogich koncentratorów USB od firmy Belkin i innych oficjalnych partnerów. Z czasem okazało się, że port USB C z „trybem alternatywnym” jest naprawdę wygodny, bo można do niego podłączyć nawet myszkę, nawet pendrive’a, a nawet zewnętrzny monitor 4K.

USB4 oficjalnie zalegalizował zewnętrzne monitory. Dzięki obowiązkowej obsłudze Power Delivery i Alternate Mode, laptopy z tym portem będą mogły jednocześnie przesyłać do monitora zarówno obraz, jak i zasilanie. Stosowany dziś standard pozwala na wyświetlanie obrazu na jednym monitorze o rozdzielczości do 4K przez jeden port. Nowe USB4 będzie w stanie przesyłać więcej niż jeden wyświetlacz 4K z HDR i wysoką częstotliwością odświeżania przez jeden port. Lub użyj jednego monitora 8K z częstotliwością odświeżania 60 Hz i włączonym HDR. Specyfikacje standardu określały możliwość ładowania do 100 watów.

USB4 wstecznie kompatybilny ze starszymi wersjami USB


Głównym priorytetem standardu USB zawsze była kompatybilność wsteczna. Oficjalnie USB4 będzie kompatybilny ze wszystkimi poprzednikami aż do USB 2.0. Przy takim połączeniu wymagany jest adapter do podłączenia portów USB A i USB C, a transfer danych będzie się odbywał z maksymalną dostępną prędkością, jaka jest dostępna dla młodszej wersji USB. Mówiąc najprościej, stary port USB 2 nie będzie działał szybciej, jeśli podłączysz go do dysku USB4.

Urządzenia z portami USB C i standardami USB 3.1/3.2 będą działać bez adapterów, a maksymalna prędkość przesyłania danych może osiągnąć odpowiednio 40 Gbps. Gadżety obsługujące USB4 będą wymagały odpowiednich kabli, aby osiągnąć najwyższą możliwą prędkość przesyłania danych. Jeden z pierwszych certyfikowanych kabli USB4 został wprowadzony przez Club 3D pod koniec 2020 roku.


Jeśli chodzi o kompatybilność z Thunderbolt 3, nie wszystko jest tak płynne. USB4 może być wstecznie kompatybilny z Thunderbolt 3, ale nie jest to wymagane. Intel umożliwił korzystanie ze specyfikacji Thunderbolt 3 za darmo od marca zeszłego roku, ale za używanie nazwy standardu trzeba będzie płacić tantiemy. Porozmawiamy o tym poniżej.

A co z Thunderboltem?


Uważni czytelnicy i posiadacze MacBooków zapewne zauważyli, że wszystkie te specyfikacje bardzo przypominają jeden rewelacyjny protokół o nazwie Thunderbolt. Umożliwia również podłączenie do monitora, przesyłanie zasilania lub wymianę danych z prędkością ponaddźwiękową. Więc jaka jest różnica?

Tutaj wszystko jest zagmatwane. Faktem jest, że impulsem do stworzenia protokołu USB4 był miły gest ze strony Intel Corporation. Ten, który wymyślił od podstaw wszystkie magiczne funkcje protokołu Thunderbolt. W przeddzień prezentacji protokołu Thunderbolt 4 w 2019 r. przedstawiciele Intela wykonali gest dobrej woli i upublicznili wszystkie specyfikacje Thunderbolt 3. Wcześniej, aby zepsuć obsługę Thunderbolt, producent warunkowego laptopa musiał zapłacić za licencja Intel, teraz wszystkie te charmsy można przykręcić do USB4 za darmo.

Z powodów ideologicznych w uniwersum USB obsługa Thunderbolt zawsze była opcją. W końcu zwykłe USB zostało stworzone z myślą o wszechstronności, aby użytkownik mógł używać tych samych kabli plus lub minus do ładowania wszystkich swoich gadżetów, czy to starego odtwarzacza MP3, lustrzanki czy najzwyklejszego pendrive'a. Dlatego priorytetem dla inżynierów była taniość i dostępność, a pod nóż trafiało wszystko, co przeszkadzało lub przyspieszało rozwój.

Jak dotąd to podejście się sprawdzało. Jednak w ciągu ostatniej dekady rozwinął się zupełnie nowy przemysł kreatywny, reprezentowany przez wielu artystów, projektantów, animatorów i specjalistów od efektów wizualnych, którzy wymagali własnych warunków interakcji z komputerem. Na przykład, aby móc podłączyć kilka monitorów o wysokiej rozdzielczości do komputera lub zaprzyjaźnić się z działającym laptopem z zewnętrzną kartą graficzną. W rzeczywistości te wymagania były sprzeczne z zasadami protokołu USB, więc Intel i Apple połączyły siły, aby stworzyć zupełnie nowy standard przesyłania danych, który ominąłby wszystkie stare ograniczenia.

Thunderbolt 4 oferuje te same 40 Gb/s co Thunderbolt 3. Podobnie jak w obecnej wersji interfejsu, Thunderbolt 4 będzie korzystał z portu USB C, tylko tym razem USB4. Oznacza to, że każdy port Thunderbolt 4 jest również portem USB4, ale nie odwrotnie. Tak naprawdę różnica między nimi polega na obsłudze kontrolerów PCI-e i minimalnej szybkości przesyłania danych – Thunderbolt 4 ma minimum 40 Gb/s, podczas gdy USB4 ma szybkość przesyłania danych w zakresie od 20 do 40 Gb/s. s. Jednocześnie zachowana jest również kompatybilność wsteczna. Ponadto Thunderbolt 4 obsługuje dwa wyświetlacze 4K lub jeden wyświetlacz 8K, a także zapewnia ochronę przed atakami DMA dzięki technologii Intel VT-d.

Jest jednak pewien haczyk: kompatybilność Thunderbolt nie jest częścią specyfikacji USB4, więc producenci nie muszą jej wdrażać. Możesz w końcu kupić laptopa z USB4 i stwierdzić, że nie działa on ze stacją graficzną Razer Core X, na przykład z powodu braku protokołu Thunderbolt. Jednak dyrektor generalny USB Promoter Group, Brad Saunders, spodziewa się, że większość komputerów USB4 będzie współpracować z Thunderbolt 3.

Wniosek


Jeśli jesteś trochę zdezorientowany, to w porządku, ponieważ rywalizacja między USB i Thunderbolt trwa nadal z Intelem, chociaż te standardy powinny zostać połączone dawno temu. Czyli jeszcze raz: USB4 to interfejs, USB C to fizyczne złącze, które łączy się z odpowiednim portem, a Thunderbolt to w uproszczeniu dodatek do interfejsu USB, który rozszerza jego możliwości i nie może istnieć w próżni. Wszystkie funkcje Thunderbolt 3 będą dostępne na urządzeniach USB4, ale obsługa Thunderbolt 4 będzie opcjonalna.