Introdución ao USB 4

Introdución ao USB 4

USB4 é o sistema USB especificado na especificación USB4. O USB Developers Forum lanzou a súa versión 1.0 o 29 de agosto de 2019. O nome completo de USB4 é Universal Serial Bus Generation 4. Está baseado na tecnoloxía de transmisión de datos "Thunderbolt 3" desenvolvida conxuntamente por Intel e Apple. A velocidade de transmisión de datos de USB4 pode alcanzar ata 40 Gbps, o dobre da velocidade do USB 3.2 (Gen2×2) lanzado máis recente.

A diferenza dos estándares de protocolo USB anteriores, o USB4 require un conector USB-C e precisa a compatibilidade de USB PD para a subministración de enerxía. En comparación co USB 3.2, permite a creación de túneles DisplayPort e PCI Express. Esta arquitectura define un método para compartir dinamicamente unha única ligazón de alta velocidade con varios tipos de dispositivos terminais, que poden xestionar mellor a transmisión de datos por tipo e aplicación. Os produtos USB4 deben admitir un rendemento de 20 Gbit/s e poden admitir un rendemento de 40 Gbit/s. Non obstante, debido á transmisión por túnel, ao transmitir datos mixtos, mesmo se os datos se transmiten a unha velocidade de 20 Gbit/s, a velocidade real de transmisión de datos pode ser maior que a do USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2).

O USB4 divídese en dúas versións: 20 Gbps e 40 Gbps. Os dispositivos con interface USB4 dispoñibles no mercado poden ofrecer a velocidade de 40 Gbps de Thunderbolt 3 ou unha versión reducida de 20 Gbps. Se queres mercar un dispositivo coa velocidade de transmisión máis alta, é dicir, 40 Gbps, é mellor comprobar as especificacións antes de realizar a compra. Para escenarios que requiren transmisión de alta velocidade, elixir o USB 3.1 C TO C axeitado é crucial, xa que é o portador clave para acadar unha velocidade de 40 Gbps.

Moita xente está confusa sobre a relación entre USB4 e Thunderbolt 4. De feito, tanto Thunderbolt 4 como USB4 están construídos baseándose no protocolo subxacente de Thunderbolt 3. Compleméntanse e son compatibles. As interfaces son todas de tipo C e a velocidade máxima é de 40 Gbps para ambas.

En primeiro lugar, o cable USB4 ao que nos referimos é o estándar de transmisión USB, que é unha especificación de protocolo relacionada co rendemento e a eficiencia da transmisión USB. O USB4 pódese entender como a "cuarta xeración" desta especificación.

O protocolo de transmisión USB foi proposto e desenvolvido conxuntamente por varias empresas, incluíndo Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC e Nortel en 1994. Foi lanzado como versión USB V0.7 o 11 de novembro de 1994. Posteriormente, estas empresas estableceron unha organización sen ánimo de lucro para promover e apoiar o USB en 1995, chamada USB Implementers Forum, que é o coñecido USB-IF, e USB-IF é agora a organización de estandarización de USB.

En 1996, USB-IF propuxo oficialmente a especificación USB 1.0. Non obstante, a velocidade de transmisión de USB 1.0 era só de 1,5 Mbps, a corrente de saída máxima era de 5 V/500 mA e, naquel momento, había moi poucos dispositivos periféricos compatibles con USB, polo que os fabricantes de placas base raramente deseñaban interfaces USB directamente na placa base.

▲USB 1.0

En setembro de 1998, USB-IF lanzou a especificación USB 1.1. Esta vez, a velocidade de transmisión aumentou a 12 Mbps e corrixíronse algúns detalles técnicos de USB 1.0. A corrente de saída máxima mantívose en 5 V/500 mA.

En abril do ano 2000, introduciuse o estándar USB 2.0, cunha velocidade de transmisión de 480 Mbps, que é de 60 MB/s. É 40 veces maior que a do USB 1.1. A corrente de saída máxima é de 5 V/500 mA e adopta un deseño de 4 pines. O USB 2.0 aínda se usa hoxe en día e pódese dicir que é o estándar USB máis duradeiro.

A partir do USB 2.0, USB-IF demostrou o seu "talento único" á hora de renomear.

En xuño de 2003, USB-IF cambiou o nome das especificacións e estándares do USB, cambiando o USB 1.0 á versión USB 2.0 de baixa velocidade, o USB 1.1 á versión USB 2.0 de velocidade completa e o USB 2.0 á versión USB 2.0 de alta velocidade.

Non obstante, esta mudanza tivo pouco impacto na situación actual nese momento, porque o USB 1.0 e o 1.1 basicamente abandonaron a etapa histórica.

En novembro de 2008, o Grupo Promotor do USB 3.0, formado por xigantes da industria como Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC e ST-NXP, completou o estándar USB 3.0 e publicouno. O nome oficial que se lle deu foi "SuperSpeed". O Grupo Promotor do USB é o principal responsable do desenvolvemento e a formulación dos estándares da serie USB, e os estándares acabarán sendo cedidos a USB-IF para a súa xestión.

A velocidade máxima de transmisión do USB 3.0 alcanza os 5,0 Gbps, o que equivale a 640 MB/s. A corrente de saída máxima é de 5 V/900 mA. É totalmente compatible co 2.0 e admite a transmisión de datos full-duplex (é dicir, pode recibir e enviar datos simultaneamente, mentres que o USB 2.0 é half-duplex), ademais de ter mellores capacidades de xestión de enerxía e outras características.

O USB 3.0 adopta un deseño de 9 pines. Os primeiros 4 pines son os mesmos que os do USB 2.0, mentres que os 5 pines restantes están especialmente deseñados para USB 3.0. Polo tanto, podes determinar se é USB 2.0 ou USB 3.0 polos pines.

En xullo de 2013, lanzouse o USB 3.1, cunha velocidade de transmisión de 10 Gbps (1280 MB/s), que afirmaba ser SuperSpeed+, e a tensión de alimentación máxima permitida elevouse a 20 V/5 A, que son 100 W.

A mellora do USB 3.1 en comparación co USB 3.0 tamén foi moi evidente. Non obstante, pouco despois, USB-IF renomeou o USB 3.0 como USB 3.1 Gen1 e o USB 3.1 como USB 3.1 Gen2.

Este cambio de nome causou problemas aos consumidores porque moitos comerciantes sen escrúpulos só marcaban os produtos como compatibles con USB 3.1 na embalaxe sen indicar se era Gen1 ou Gen2. De feito, o rendemento de transmisión dos dous é bastante diferente e os consumidores poderían caer accidentalmente nunha trampa. Polo tanto, este cambio de nome foi unha mala decisión para a maioría dos consumidores.

En setembro de 2017, lanzouse o USB 3.2. En USB tipo C, admite canles duplas de 10 Gbps para a transmisión de datos, cunha velocidade de ata 20 Gb/s (2500 MB/s), e a corrente de saída máxima segue sendo de 20 V/5 A. Outros aspectos teñen melloras menores.

▲O proceso de cambio de nome de USB

Non obstante, en 2019, USB-IF propuxo outro cambio de nome. Renomearon o USB 3.1 Gen1 (que era o USB 3.0 orixinal) como USB 3.2 Gen1, o USB 3.1 Gen2 (que era o USB 3.1 orixinal) como USB 3.2 Gen2 e o USB 3.2 como USB 3.2 Gen 2×2.

Agora e futuro: o salto adiante do USB4

Agora que chegamos ao USB4, botemos unha ollada ás actualizacións e melloras deste novo estándar de protocolo. En primeiro lugar, dado que é unha actualización interxeracional de "3" a "4", a mellora debe ser significativa.

Baseándonos en toda a información que recompilamos, as novas características de USB4 resúmense do seguinte xeito:

1. Velocidade máxima de transmisión de 40 Gbps:

Mediante a transmisión de dobre canle, a velocidade máxima de transmisión teórica do USB4 debería poder alcanzar os 40 Gbps, que é a mesma que a do Thunderbolt 3 (denominado "Thunderbolt 3" a continuación).

De feito, o USB4 terá tres velocidades de transmisión: 10 Gbps, 20 Gbps e 40 Gbps. Polo tanto, se queres mercar un dispositivo coa velocidade de transmisión máis alta, é dicir, 40 Gbps, é mellor que comprobes as especificacións antes de mercalo.

2. Compatible con interfaces Thunderbolt 3:

Algúns dispositivos USB4 (non todos) tamén poden ser compatibles coas interfaces Thunderbolt 3. É dicir, se o teu dispositivo ten unha interface USB4, tamén pode ser posible conectar un dispositivo Thunderbolt 3 externamente. Non obstante, isto non é obrigatorio. Que sexa compatible ou non depende da actitude do fabricante do dispositivo.

3. Capacidade de asignación dinámica de recursos de ancho de banda:

Se empregas o porto USB4 e, ao mesmo tempo, o usas para conectar unha pantalla e transferir datos, o porto asignará o ancho de banda correspondente segundo a situación. Por exemplo, se o vídeo só require o 20 % do ancho de banda para alimentar unha pantalla de 1080p, o 80 % restante do ancho de banda pódese usar para outras tarefas. Isto non era posible no USB 3.2 nin en épocas anteriores. Antes diso, o modo de funcionamento do USB era por quendas.

4. Os dispositivos USB4 admitirán USB PD

USB PD é USB Power Delivery (transmisión de enerxía USB), que é un dos protocolos de carga rápida máis populares na actualidade. Tamén foi formulado pola organización USB-IF. Esta especificación permite alcanzar voltaxes e correntes máis altas, cunha transmisión de potencia máxima que alcanza os 100 W, e a dirección da transmisión de enerxía pódese cambiar libremente.

Segundo as normativas de USB-IF, a forma estándar da interface de carga USB PD actual debería ser USB tipo C. Na interface USB tipo C, hai dous pines, CC1 e CC2, que se usan para os canais de configuración de comunicación PD.

5. Só se pode usar a interface USB tipo C

Coa característica anterior, é natural que tamén poidamos saber que o USB4 só pode funcionar a través de conectores USB tipo C. De feito, non só o USB PD, senón tamén outros estándares máis recentes de USB-IF, só é aplicable ao tipo C.

6. Pode ser compatible con versións anteriores de protocolos anteriores

O USB4 pódese usar xunto con dispositivos e portos USB 3 e USB 2. É dicir, pode ser compatible con versións anteriores dos estándares de protocolo. Non obstante, o USB 1.0 e o 1.1 non son compatibles. Actualmente, as interfaces que usan este protocolo case desapareceron do mercado.

Por suposto, ao conectar un dispositivo USB4 a un porto USB 3.2, non pode transmitir a unha velocidade de 40 Gbps. E a interface USB 2 tradicional non se fará máis rápida só porque estea conectada a unha interface USB4.