什么是 USB4？ 新界面如何提高速度、支持屏幕等
已发表: 2022-01-29只需在地板上将其称为 USB4 ：2021 年将出现一大波采用新 USB 标准的设备，该标准超越了通常的速度提升。 USB4 是 USB 的最新版本，它消除了空间（它不是“USB 4”——稍后会详细介绍），并解决了 USB 3 的一些令人困惑的问题。此外，除了新的速度之外，它还增加了新的细微差别设备兼容性和通过端口充电。
USB4从何而来？ 部分来自早期的 USB 规范； 部分来自另一个界面。 USB4 利用 Thunderbolt 3 协议提供的速度是它所取代的 USB 版本的两倍。 除了更大的带宽外，与之前的 USB 迭代相比，USB4 还可以更巧妙地通过其管道传输文件和视频数据并确定其优先级。 USB4 在其物理端口上向后兼容所有旧的 PC 连接人群：Thunderbolt 3、USB 3.2 和 USB 2.0 设备。
USB4 有望在 2021 年迅速普及，但 PC 市场的敏锐观察者知道它已经以有限的方式出现在这里。 具有 USB4 连接的第一台计算机于 2020 年底问世，您可以期待在 2021 年看到更多配备它的笔记本电脑和台式机，以及被称为 USB4 兼容的外围设备。
尽管 USB4 应该有助于消除由 USB 3 的多种风格及其多个不断变化的绰号（“USB 3.2 Gen 2x2”……说真的，伙计们？）造成的一些混乱，但新标准并不是一个完全简单的，一刀切的故事。 以下是您需要了解的关于 USB4 取代 USB 3.2 作为通用串行总线狗窝中的佼佼者的信息。
提速：40Gbps的新高峰
前面要注意的一个关键点：USB 实施者论坛 (USB-IF) 将 USB4 样式化为“USB4”，“USB”和“4”之间没有空格。 我们告诉您这可能有助于您与该术语相关的在线搜索。 如果搜索“USB 4”一词未能得到令人满意的结果，删除空格可能会有所帮助。
USB4 包含 Thunderbolt 3 规范，现在匹配该规范的最高传输速度，即 40Gbps。 这是最快的上一代 USB 版本（被可疑地命名为 USB 3.2 Gen 2x2）的峰值速度 (20Gbps) 的两倍。 那个版本的 USB 从来没有被广泛接受。 只有少数超高速外置 SSD（如 Seagate FireCuda Gaming SSD 和 SanDisk Extreme Pro Portable SSD v2）支持它，并且兼容的 USB 3.2 Gen 2x2 端口仍然很少。
作为对 USB 的位置、名称如何更改以及它的去向的复习，这里有一个方便的备忘单，所有 USB 版本在今天仍然与新旧 PC 相关......
因为每个 USB 的推出似乎都有合同义务播下某种程度的混乱，所以这里是 USB4：并非每个 USB4 设备都支持 40Gbps 传输。 一些 USB4 产品将提供仅 20Gbps 的最高速度。 您可以期望低成本产品仅使用较慢的速度，但您需要检查给定 USB4 设备的规格以了解它提供的 USB4 功能。 硬件制造商将拥有各种用于说明 USB4 功能的徽标...
简单来说，要判断与 USB4 的速度差异，您需要在您正在考虑的设备的包装盒或规格表上的徽标中查找“20”或“40”。
需要注意的一点是，即使是低速 (20Gbps) 版本的 USB4 也将提供比大多数 USB 3.2 实现更快的传输速度。 尽管 USB 3.2（最近计算机和外围设备中的最后一个 USB 规格系列）在其 USB 3.2 Gen 2x2 变体中的最大带宽为 20Gbps，但 USB 3.2 也具有较低速度的特点。 这些更为常见，最高速度仅为 5Gbps（USB 3.2 Gen 1）或 10Gbps（USB 3.2 Gen 2）。
关于 USB 和 Thunderbolt 的婚姻……
长期以来，Thunderbolt 一直是 Intel 的专有协议，需要自己的专用芯片和向 Intel 支付的特许权使用费，这意味着 Thunderbolt 从未实现 USB 的普遍采用。 它往往只出现在高端计算机中。 现在，在其最新的 Thunderbolt 举措中，英特尔改变了方向，将 Thunderbolt 开放给其他芯片制造商使用，而无需削减其分成。 （请参阅我们的 Thunderbolt 4 入门了解更多信息，以及我们关于 Thunderbolt 3 与 USB-C 的解释。）
USB4 和 Thunderbolt 3 都使用相同的物理连接器 - USB Type-C（也称为 USB-C） - 使这种结合成为一种天作之合。 与“经典”USB Type-A 端口（老式矩形端口）相比，椭圆形 USB-C 连接器有两个优势。 一方面，USB-C 端口更小，可以集成到更薄的笔记本电脑和更紧凑的设备中。 另一方面，USB-C 连接器没有上下。 无论哪种方式，您都可以将 USB-C 电缆插入 USB-C 端口，这消除了在尝试将 USB 设备插入计算机时猜测哪种方式正确的挫败感。
USB4 和 Thunderbolt 3 的结合还意味着具有 USB4 端口的新计算机可以与现有的 Thunderbolt 3 设备兼容，这对于拥有外部 GPU 的游戏玩家来说可能是个好消息。 但是为什么我们要强调“可以”，而只说“可能”的好消息呢？ 因为根据规范，将 Thunderbolt 3 兼容性纳入 USB4 端口实现是可选的。
我们预计 Thunderbolt 3 兼容性将在 USB4 PC 中广泛使用，因为制造商不再需要向英特尔支付十分之一来包含它。 但是，如果您要购买一台新的笔记本电脑来与您的 Thunderbolt 3 eGPU 配对，那么在做出任何假设之前检查笔记本电脑的规格以确保兼容性是个好主意。
用大脑和肌肉处理视频信号
除了与英特尔合作将 Thunderbolt 3 规范添加到 USB4 之外，USB-IF 还与视频电子标准协会 (VESA) 合作，为 USB4 增加了显示功能。 USB4 规范的相关部分是对 DisplayPort Alt Mode 2.0 的支持，它为驱动超高分辨率显示器提供了巨大的开销。
借助 DisplayPort Alt Mode 2.0，USB4 端口可以传输高达 80Gbps 的信号数据，让您能够以 60Hz 的刷新率为多个具有 8K 分辨率的 DisplayPort 2.0 显示器供电，或者在更遥远的将来，以 60Hz 的频率为单个 16K 显示器供电。 （或比您可能拥有的更多 4K 显示器。）这是可能的，因为正在发送的显示数据是单向的。
不过，使用 USB4 获得的不仅仅是看似无穷无尽的视频带宽。 USB4 可以通过接口分配资源，让您可以驱动高达 40Gbps 的高清显示器，同时处理来自外部 SSD 的数据传输。 在以前版本的 USB 上，它最多可以将视频发送到两条通道中的一条，然后将数据发送到另一条，最多可实现 50/50 的分割。 使用 USB4，可以动态分配资源。 这些通道可以在视频和数据之间共享，为显示器提供所需的带宽，允许其余部分用于传输数据。 想想 USB4 集线器可以提供什么：能够为您桌面上的所有 4K 显示器供电，并为高速数据传输留出足够的带宽。
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为所有人供电
您无需在 USB4 设备上查找或寻找的一项规范是 USB Power Delivery (USB PD)。 USB PD 可让您通过计算机为 USB 设备充电，而无需寻找墙壁插座。 所有 USB4 连接都将提供 USB PD 来为您的设备充电。
这是对现有状况的改变。 目前，一些 USB 3.2 端口提供 Power Delivery，而另一些则不提供。 使用 USB4，您可以在笔记本电脑的任何 USB4 端口上为手机充电，而无需四处寻找支持 USB PD 的特定端口或带有微小闪电标志的端口。 （如果确实，PC 制造商选择首先包含徽标。）那——猜测给定的未标记 USB 端口的电源能力——可能是第二大 USB 烦恼，在总是猜错时试图将某些东西插入 USB Type-A 端口。
USB PD 可以提供高达 100 瓦的功率，除了可以为 iPhone 等较小的设备充电（出站）之外，还可以为大多数笔记本电脑（入站）充电。 此外，USB PD 仅提供您正在充电的设备所能处理的电量，因此您不必担心过载和损坏手机电池。
USB4 的到货日期（提示：已经到货了）
我们提到一些支持 USB4 的笔记本电脑已经出现。 英特尔的第 11 代“Tiger Lake”核心 CPU 将提供原生 USB4 支持等优势。 一些 Tiger Lake 笔记本电脑已通过 PC Labs，从 2020 年末的华硕 ZenBook 13 (UX325EA) 和戴尔 XPS 13 (9310) 开始。您可以预期，每条主要的笔记本电脑系列都将在 2021 年收到 Tiger Lake 更新。
Apple 的新款 M1 MacBook Air、MacBook Pro 和 Mac mini 于 2020 年底发布，还配备了 USB4 端口。 你可以期待苹果的其他一些 Mac 在今年获得 M1 改造，增加 USB4 支持。
请记住，虽然向后兼容性意味着您当前的 USB 3.x 设备可以与配备 USB4 的新笔记本电脑一起使用，但这些旧设备将无法达到 40Gbps 的数据传输速度。 他们将能够与您的新笔记本电脑通信，但无法超过他们支持的旧 USB 协议的最大吞吐量。
我们尚未在野外看到 USB4 SSD 或其他外围设备，但现有支持 Thunderbolt 3 的便携式驱动器可以提供高达 40Gbps 的理论传输速度——这两个标准的共享最大吞吐量——配备 USB4 的 PC。 不过，请再次注意之前的重大警告：这种峰值速度只有在 PC 提供 USB4 的 40Gbps 风格（不仅仅是 20Gbps）时才有可能，并且它提供与 Thunderbolt 3 的特定向后兼容性。
到今年年底，USB4 设备的数量应该会超过 Thunderbolt 设备，并且将新笔记本电脑与新 SSD 相匹配以实现最快的数据传输会容易得多，特别是如果这些外部 SSD 使用基于快速 PCI Express 的内部结构。 再加上从同一个接口驱动一个或多个高清 DisplayPort 2.0 显示器的能力，预示着一个快速连接的新世界——至少对于那些准备投资新系统和硬件的人来说是这样的。