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USB4 時代正式開啟,有哪些大變化?

USB4 時代正式開啟,有哪些大變化?

USB 4在2019年9月推出後,銷聲匿跡瞭一段時間,直到最近蘋果更新電腦產品線,首度支持瞭USB 4接口,讓USB 4再次登上熱門。USB 4到底是什麼?相比之前的USB2.0和USB3.0等又帶來瞭哪些優勢?一起往下看…

一、USB接口的發展歷程

首先我們以最快速度梳理一下USB的發展歷程,直接看下表即可。

USB4 時代正式開啟,有哪些大變化?

→ USB接口和HDMI接口一樣,發展至今,根據不同的使用對象,其接口版本也是五花八門,橫跨2.0到3.2各種版本。

但是到瞭USB 4,則完全發生瞭翻天覆地的大變化。

二、USB4 的【嫁接式】誕生記

USB4 時代正式開啟,有哪些大變化?

前身:說到USB 4,自然必須得說一下英特爾和蘋果合作推出的雷電協議,整合瞭DisplayPort協議和PCI-Express協議,推出瞭雷電1和雷電2接口,但都是市場反響不大。

擴大:雖然都是龍頭企業,USB作為通用接口之一,英特爾和蘋果的影響力還是有限。所以到瞭雷電3,英特爾選擇將協議交給瞭USB-IF協會,2019年USB 3.2在自己基礎上整合瞭雷電3協議,但是依然使用USB3.2的名稱。

確立:因為相比USB 3.2,下一代傳輸速度翻倍到瞭40Gbps,於是順利成章,直接升級為USB4,成為瞭全球通用的接口協議。

→ 可以說,USB 4算是嫁接而來,既有雷電接口的優勢,又搭上瞭USB原本的優勢,所以它也有單通道和雙通道模式,支持搭載USB PD快充協議。

三、USB4 的帶寬分配

這一部分比較關鍵,USB 4最多分配22Gbps的貸款用於數據傳輸,最少18G的帶寬用於支持顯示。

可以連接分辨率5120×2880(5k),刷新率60Hz,色深30bit的顯示器,剩下18Gbps的帶寬用於傳輸數據。

可以連接兩個分辨率4096×2160(4k),刷新率60Hz,色深30bit的視頻,剩下8Gbps的帶寬用於傳輸數據。

四、USB4 的構成元件

主要構成元件有三個路由器(Router)、適配器(Adapter)以及TMU(Time Management Unit,時間管理單元)。

路由器:將隧道協議轉換成USB4封包傳送,並透過TMU來作時間同步。主要由USB Host內建的Connection Manager 來偵測及管理。

適配器:主要功能為路由器與外部元件溝通的媒介,進行協定轉換。

TMU:使用分佈式時間管理單元(TMU),在路由器間做時間同步。

五、USB 4連接器和線纜

USB 4隻采用USB Type-C連接器。為什麼還是Type-C接口呢,原因在誕生記裡也說過,它不僅支持正反插,還支持數據傳輸、視頻輸出,更有PD快充,通過USB PD標準,輸出功率最高可達100W (20V/5A)。

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USB 4線纜分為主動式線纜和被動式線纜:

接大尺寸螢幕,或是VR應用需要較長的線纜,可選擇主動式線纜;

被動線纜,可支援的被動線纜長度由USB 3.2 Gen2的1公尺,降為USB 4 Gen3的0.8公尺。

六、USB4 的應用

(1)USB4如果隻傳輸USB 3.2數據,占用20Gbps帶寬。如果接支持USB 3.2 Gen 2×2的移動硬盤,速度明顯會比我們過去用的USB 3.0快很多。

(2)USB4可以輸出高清視頻和數據,比如可以接雙4k 60Hz顯示器或單個5k 60Hz顯示器,還因為支持PCIe協議,可以外接顯卡、固態硬盤,擴展塢等。

(3)USB4高速通道如果隻傳輸視頻,可以占用80Gbps的帶寬,支持到DP 2.0。可以進行8k 60Hz分辨率,30bit顏色深度的高清顯示。

(4)USB4支持USB PD快充,最高可以達到100W功率充電。