240W充电USB4数据线协会正式开放认证
USB 4在2019年9月推出后,销声匿迹了一段时间,最新由于AMD发布了锐龙6000系列处理器全球首发USB 4接口,让USB 4再次登上热门。USB 4到底是什么?相比之前的USB2.0和USB3.0等又带来了哪些优势?一起往下看…
USB接口的发展历程
首先我们以最快速度梳理一下USB的发展历程,直接看下表即可。
USB接口和HDMI接口一样,发展至今,根据不同的使用对象,其接口版本也是五花八门,横跨2.0到3.2各种版本。但是到了USB 4,则完全发生了翻天覆地的大变化。
USB4 的【嫁接式】诞生记
前身:说到USB 4,自然必须得说一下英特尔和苹果合作推出的雷电协议,整合了Displayport协议和pCI-Express协议,推出了雷电1和雷电2接口,但都是市场反响不大。虽然都是龙头企业,USB作为通用接口之一,英特尔和苹果的影响力还是有限。所以到了雷电3,英特尔选择将协议交给了USB-IF协会,2019年USB 3.2在自己基础上整合了雷电3协议,但是依然使用USB3.2的名称。因为相比USB 3.2,下一代传输速度翻倍到了40Gbps,于是顺利成章,直接升级为USB4,成为了全球通用的接口协议。可以说,USB 4算是嫁接而来,既有雷电接口的优势,又搭上了USB原本的优势,所以它也有单通道和双通道模式,支持搭载USB pD快充协议。
USB4的带宽分配
USB4和USB 3.2都是高速通信,区别在于USB4旨在将多个协议组合到一个物理接口上,从而可以动态共享USB4 结构的总速度和性能。特别注意的是USB 4最多分配22Gbps的贷款用于数据传输,最少18G的带宽用于支持显示。可以连接分辨率5120x2880(5k),刷新率60Hz,色深30bit的显示器,剩下18Gbps的带宽才用于传输数据。可以连接两个分辨率4096x2160(4k),刷新率60Hz,色深30bit的视频,剩下8Gbps的带宽用于传输数据。USB数据传输时,USB4允许与其他专用于显示(Displayport),加载/存储(pCIe)的独立协议并行运行。USB4将带宽从USB 3.2的20Gbps(Gen 2x2)扩展到40Gbps(Gen3 x 2)。USB4 Gen 3 x 2是全双工,双通道传输数据的,每个通道同时发送和接收数据,发送或接收数据的最大速度为20Gbps。
USB4结构传输数据
USB4的构成元件
主要构成元件有三个路由器(Router)、适配器(Adapter)以及TMU(Time Management Unit,时间管理单元)。
路由器:将隧道协议转换成USB4封包传送,并透过TMU来作时间同步。主要由USB Host内建的Connection Manager 来侦测及管理。
适配器:主要功能为路由器与外部元件沟通的媒介,进行协定转换。
TMU:使用分布式时间管理单元(TMU),在路由器间做时间同步。
之前流源君有详细的将USB4传输过程总结如下:
1、通过隧道协议将USB 3.2、Displayport和pCIe数据封装成一个数据包;
2、主机路由器选择隧道协议发送路径,通过USB4结构来发送;
3、从机路由器选择隧道协议接收路径,通过USB4结构来接收;
4、解码隧道协议的数据包,分离出USB 3.2、Displayport和pCIe数据。
下面用车辆在车道上行驶来形象地说明USB4数据在USB4结构中的传输方式。如下图:
USB4的连接器和线缆
USB 4只采用USB Type-C连接器。为什么还是Type-C接口呢,原因在诞生记里也说过,它不仅支持正反插,还支持数据传输、视频输出,更有pD快充,通过USB pD标准,输出功率最高可达240W (50V/5A)。240W充电USB4数据线协会正式开放认证
USB 4线缆分为主动式线缆和被动式线缆:
接大尺寸萤幕,或是VR应用需要较长的线缆,可选择主动式线缆;
被动线缆,可支援的被动线缆长度由USB 3.2 Gen2的1公尺,降为USB 4 Gen3的0.8公尺。
USB4的商业应用
(1)USB4如果只传输USB 3.2数据,占用20Gbps带宽。如果接支持USB 3.2 Gen 2x2的移动硬盘,速度明显会比我们过去用的USB 3.0快很多。
(2)USB4可以输出高清视频和数据,比如可以接双4k 60Hz显示器或单个5k 60Hz显示器,还因为支持pCIe协议,可以外接显卡、固态硬盘,扩展坞等。
(3)USB4高速通道如果只传输视频,可以占用80Gbps的带宽,支持到Dp 2.0。可以进行8k 60Hz分辨率,30bit颜色深度的高清显示。
(4)USB4支持USB pD快充,最高可以达到240W功率充电。