Что такое USB4? Как новый интерфейс повышает скорость, поддерживает экраны и многое другое

Просто назовите его USB4: в 2021 году появится большая волна устройств с новым стандартом USB, который выходит за рамки обычного увеличения скорости. USB4, новейшая версия USB, освобождает пространство (это не «USB 4» — подробнее об этом чуть позже) и устраняет некоторую путаницу, связанную с USB 3. Кроме того, помимо новых скоростей, он добавляет новые нюансы. к совместимости устройств и зарядке через порт.

Откуда взялся USB4? Частично из более ранних спецификаций USB; частично с другого интерфейса. USB4 использует протокол Thunderbolt 3 для обеспечения скорости в два раза выше, чем у версии USB, которую он заменяет. В дополнение к большей пропускной способности, USB4 может более ловко перемещать и расставлять приоритеты файловых и видеоданных по своим каналам, чем предыдущие версии USB. А USB4 предлагает обратную совместимость со всеми старыми устройствами для подключения к ПК через свои физические порты: устройства Thunderbolt 3, USB 3.2 и USB 2.0.

USB4 должен быстро распространиться в 2021 году, но внимательные наблюдатели за рынком ПК знают, что он уже присутствует в ограниченном количестве. Первые компьютеры с возможностью подключения USB4 появились ближе к концу 2020 года, и можно ожидать, что в 2021 году появится гораздо больше ноутбуков и настольных компьютеров, оснащенных этим портом, а также периферийных устройств, получивших название USB4-совместимых.

Хотя USB4 должен помочь прояснить некоторую путаницу, вызванную многочисленными разновидностями USB 3 и их многочисленными меняющимися названиями («USB 3.2 Gen 2x2»… серьезно, ребята?), новый стандарт не является полностью простым, история на все случаи жизни. Вот что вам нужно знать о том, что USB4 заменяет USB 3.2 в качестве лидера в питомнике универсальной последовательной шины.

Набирая скорость: новый пик в 40 Гбит/с

Одна ключевая вещь, которую следует отметить заранее: Форум разработчиков USB (USB-IF) стилизует USB4, действительно, как «USB4», без пробела между «USB» и «4». Мы сообщаем вам это, чтобы потенциально помочь вам в онлайн-поиске, связанном с термином. Если поиск термина «USB 4» не дает удовлетворительных результатов, может помочь удаление пробела.

USB4 включает спецификацию Thunderbolt 3, которая теперь соответствует максимальной скорости передачи данных, равной 40 Гбит/с. Это в два раза больше пиковой скорости (20 Гбит/с) самой быстрой версии USB предыдущего поколения с сомнительным названием USB 3.2 Gen 2x2. Эта версия USB так и не получила широкого распространения; только несколько сверхбыстрых внешних твердотельных накопителей (например, твердотельный накопитель Seagate FireCuda Gaming и портативный твердотельный накопитель SanDisk Extreme Pro v2) поддерживают его, а совместимые порты USB 3.2 Gen 2x2 остаются немногочисленными и редкими.

В качестве напоминания о том, где был USB, как изменились названия и куда он движется, вот удобная шпаргалка по всем версиям USB, которые остаются актуальными сегодня на старых и новых ПК...

Поскольку каждое развертывание USB, кажется, по контракту обязано внести некоторую путаницу, вот USB4: не каждое устройство USB4 будет поддерживать передачу 40 Гбит/с. Некоторые продукты USB4 предлагают максимальную скорость всего 20 Гбит/с. Вы можете ожидать, что недорогие продукты будут использовать только более низкую скорость, но вам нужно будет проверить характеристики данного устройства USB4, чтобы увидеть, какие возможности USB4 оно предлагает. Производители оборудования будут иметь в своем распоряжении множество логотипов для иллюстрации возможностей USB4...

Проще говоря, чтобы определить разницу в скорости с USB4, вам нужно найти «20» или «40» в логотипе на коробке или в спецификации устройства, которое вы рассматриваете.

Следует отметить, что даже низкоскоростная (20 Гбит/с) версия USB4 обеспечивает более высокую скорость передачи, чем большинство реализаций USB 3.2. Хотя USB 3.2 (последнее зонтичное семейство спецификаций USB в последних компьютерах и периферийных устройствах) имеет максимальную пропускную способность 20 Гбит/с в варианте USB 3.2 Gen 2x2, USB 3.2 также имеет более низкие скорости. И они гораздо более распространены, с максимальной скоростью всего 5 Гбит/с (USB 3.2 Gen 1) или 10 Гбит/с (USB 3.2 Gen 2).

Об этом союзе USB и Thunderbolt...

Thunderbolt долгое время был проприетарным протоколом Intel, для которого требовался собственный специализированный чип и отчисления Intel, что означало, что Thunderbolt так и не получил повсеместного распространения, как USB. Обычно это проявляется только в высокопроизводительных компьютерах. Теперь, в своем последнем движении Thunderbolt, Intel изменила курс и открыла Thunderbolt для использования другими производителями микросхем, не получая при этом своей доли. (Дополнительную информацию см. в нашем руководстве по Thunderbolt 4, а также в нашем объяснении Thunderbolt 3 и USB-C.)

И USB4, и Thunderbolt 3 используют один и тот же физический разъем — USB Type-C (также известный как USB-C), что делает этот союз естественным. Овальный разъем USB-C имеет два преимущества перед «классическими» портами USB Type-A (прямоугольными). Во-первых, порты USB-C меньше, что позволяет интегрировать их в более тонкие ноутбуки и более компактные устройства. Во-вторых, с разъемом USB-C нет ни вверх, ни вниз. Вы можете подключить кабель USB-C к порту USB-C любым способом, что избавляет от необходимости угадывать, какой способ является правильным при попытке подключить USB-устройство к компьютеру.

Этот союз USB4 и Thunderbolt 3 также означает, что новые компьютеры с портами USB4 могут обеспечить совместимость с вашими существующими устройствами Thunderbolt 3, что может быть хорошей новостью для геймеров, в частности, у которых есть внешний графический процессор. Но почему мы подчеркиваем «могут» и говорим только «потенциально» хорошие новости? Поскольку включение совместимости с Thunderbolt 3 в реализацию порта USB4 является необязательным, согласно спецификации.

Мы ожидаем, что совместимость с Thunderbolt 3 будет широко распространена среди ПК с USB4, поскольку производителям больше не нужно платить Intel десятину за ее включение. Однако, если вы покупаете новый ноутбук для сопряжения, скажем, с вашим eGPU Thunderbolt 3, было бы неплохо проверить характеристики ноутбука, чтобы убедиться в совместимости, прежде чем делать какие-либо предположения.

Обработка видеосигнала с помощью мозгов и мускулов

В дополнение к работе с Intel над добавлением спецификации Thunderbolt 3 к USB4, USB-IF работал с Ассоциацией стандартов видеоэлектроники (VESA), чтобы расширить возможности отображения для USB4. Важной частью спецификации USB4 является поддержка DisplayPort Alt Mode 2.0, который предлагает огромные накладные расходы для питания дисплеев с очень высоким разрешением.

С DisplayPort Alt Mode 2.0 порт USB4 может передавать данные сигнала со скоростью до 80 Гбит/с, что позволяет питать несколько дисплеев DisplayPort 2.0 с разрешением 8K при частоте обновления 60 Гц или, в более отдаленном будущем, один дисплей 16K при 60 Гц. (Или больше дисплеев 4K, чем у вас, вероятно, есть.) Это возможно, потому что отправляемые данные дисплея являются однонаправленными.

Однако с USB4 вы получаете не только кажущуюся бесконечной полосу пропускания видео. USB4 может распределять ресурсы через интерфейс, чтобы вы могли управлять, скажем, HD-дисплеем со скоростью до 40 Гбит/с, одновременно обрабатывая передачу данных с внешнего SSD. В предыдущих версиях USB он мог отправлять видео по одной из своих двух полос, а данные по другой, в лучшем случае, с разделением 50/50. С USB4 происходит динамическое распределение ресурсов. Полосы могут быть разделены между видео и данными, предоставляя дисплею необходимую пропускную способность, позволяя использовать остальную часть для передачи данных. Только подумайте о том, что может предложить концентратор USB4: возможность питать все 4K-дисплеи, которые вы можете разместить на своем столе, с достаточной полосой пропускания, оставшейся для высокоскоростной передачи данных.

Рекомендовано нашими редакторами

Что такое Тандерболт 4? Почему этот новый интерфейс будет иметь значение для ПК в 2021 году

HDMI 2.1: почему это важно для ПК и телевизоров в 2021 году

Thunderbolt 3 и USB-C: в чем разница?

Доставка энергии для всех

Одна спецификация, которую вам не нужно искать или искать на устройствах USB4, — это USB Power Delivery (USB PD). USB PD позволяет заряжать USB-устройства через компьютер, а не искать розетку. Все соединения USB4 будут предлагать USB PD для зарядки ваших устройств.

Это изменение существующего положения дел. Прямо сейчас некоторые порты USB 3.2 поддерживают подачу питания, а некоторые нет. С USB4 вы можете заряжать свой телефон от любого порта USB4 на ноутбуке, и вам не нужно будет искать конкретный порт с поддержкой USB PD или порты с крошечным логотипом в виде молнии. (Если, конечно, производитель ПК решил включить логотипы в первую очередь). попытка подключить что-то к порту USB Type-A.

USB PD может обеспечивать мощность до 100 Вт, что более чем достаточно для зарядки (входящей) большинства ноутбуков в дополнение к зарядке (исходящей) небольших устройств, таких как iPhone. Кроме того, USB PD обеспечивает столько энергии, сколько может выдержать заряжаемое устройство, поэтому вам не нужно беспокоиться о перегрузке и выходе из строя аккумулятора телефона.

Дата прибытия USB4 (подсказка: он уже здесь)

Мы упоминали, что несколько ноутбуков с поддержкой USB4 уже выпущены. Центральные процессоры Intel «Tiger Lake» 11-го поколения будут, помимо прочих преимуществ, иметь встроенную поддержку USB4. Несколько ноутбуков Tiger Lake прошли через PC Labs, начиная с Asus ZenBook 13 (UX325EA) и Dell XPS 13 (9310) в конце 2020 года. Можно ожидать, что все основные линейки ноутбуков получат обновление Tiger Lake в 2021 году.

Новые MacBook Air, MacBook Pro и Mac mini M1 от Apple были выпущены в конце 2020 года и также оснащены портами USB4. Вы можете ожидать, что в этом году некоторые из других компьютеров Mac от Apple получат обновление M1 с добавлением поддержки USB4.

Просто помните, что хотя обратная совместимость означает, что ваши текущие устройства USB 3.x будут работать с новым ноутбуком, оборудованным USB4, эти устаревшие устройства не смогут передавать данные со скоростью 40 Гбит/с. Они смогут взаимодействовать с вашим новым ноутбуком, но не смогут превысить максимальную пропускную способность старого протокола USB, который они поддерживают.

Мы еще не видели твердотельных накопителей USB4 или другого периферийного устройства в дикой природе, но существующие портативные накопители с поддержкой Thunderbolt 3 могут обеспечить теоретическую скорость передачи до 40 Гбит/с — общая максимальная пропускная способность двух стандартов — с ПК, оборудованным USB4. Опять же, обратите внимание на большое предостережение, сделанное ранее: такая пиковая скорость возможна только в том случае, если ПК предлагает 40-гигабитный вариант USB4 (а не только 20-гигабитный) и предлагает конкретную обратную совместимость с Thunderbolt 3.

К концу года устройств USB4 должно быть больше, чем устройств Thunderbolt, и будет намного проще сочетать новый ноутбук с новым твердотельным накопителем для максимально быстрой передачи данных, особенно если эти внешние твердотельные накопители используют быстрые внутренние компоненты на основе PCI Express. Это, а также возможность управлять одним или несколькими мониторами DisplayPort 2.0 с высоким разрешением через один и тот же интерфейс предвещают новый мир быстрого подключения — по крайней мере, для тех, кто готов инвестировать в новые системы и оборудование, которые могут работать на «4».