什麼是 USB4？ 新界面如何提高速度、支持屏幕等
已發表: 2022-01-29只需在地板上將其稱為 USB4 ：2021 年將出現一大波採用新 USB 標準的設備，該標準超越了通常的速度提升。 USB4 是 USB 的最新版本，它消除了空間（它不是“USB 4”——稍後會詳細介紹），並解決了 USB 3 的一些令人困惑的問題。此外，除了新的速度之外，它還增加了新的細微差別設備兼容性和通過端口充電。
USB4從何而來？ 部分來自早期的 USB 規範； 部分來自另一個界面。 USB4 利用 Thunderbolt 3 協議提供的速度是它所取代的 USB 版本的兩倍。 除了更大的帶寬外，與之前的 USB 迭代相比，USB4 還可以更巧妙地通過其管道傳輸文件和視頻數據並確定其優先級。 USB4 在其物理端口上向後兼容所有舊的 PC 連接人群：Thunderbolt 3、USB 3.2 和 USB 2.0 設備。
USB4 有望在 2021 年迅速普及，但 PC 市場的敏銳觀察者知道它已經以有限的方式出現在這裡。 具有 USB4 連接的第一台計算機於 2020 年底問世，您可以期待在 2021 年看到更多配備它的筆記本電腦和台式機，以及被稱為 USB4 兼容的外圍設備。
儘管 USB4 應該有助於消除由 USB 3 的多種風格及其多個不斷變化的綽號（“USB 3.2 Gen 2x2”……說真的，伙計們？）造成的一些混亂，但新標準並不是一個完全簡單的，一刀切的故事。 以下是您需要了解的關於 USB4 取代 USB 3.2 作為通用串行總線狗窩中的佼佼者的信息。
提速：40Gbps的新高峰
前面要注意的一個關鍵點：USB 實施者論壇 (USB-IF) 將 USB4 樣式化為“USB4”，“USB”和“4”之間沒有空格。 我們告訴您這可能有助於您與該術語相關的在線搜索。 如果搜索“USB 4”一詞未能得到令人滿意的結果，刪除空格可能會有所幫助。
USB4 包含 Thunderbolt 3 規範，現在匹配該規範的最高傳輸速度，即 40Gbps。 這是最快的上一代 USB 版本（被可疑地命名為 USB 3.2 Gen 2x2）的峰值速度 (20Gbps) 的兩倍。 那個版本的 USB 從來沒有被廣泛接受。 只有少數超高速外置 SSD（如 Seagate FireCuda Gaming SSD 和 SanDisk Extreme Pro Portable SSD v2）支持它，並且兼容的 USB 3.2 Gen 2x2 端口仍然很少。
作為對 USB 的位置、名稱如何更改以及它的去向的複習，這裡有一個方便的備忘單，所有 USB 版本在今天仍然與新舊 PC 相關......
因為每個 USB 的推出似乎都有合同義務播下某種程度的混亂，所以這裡是 USB4：並非每個 USB4 設備都支持 40Gbps 傳輸。 一些 USB4 產品將提供僅 20Gbps 的最高速度。 您可以期望低成本產品僅使用較慢的速度，但您需要檢查給定 USB4 設備的規格以了解它提供的 USB4 功能。 硬件製造商將擁有各種用於說明 USB4 功能的徽標...
簡單來說，要判斷與 USB4 的速度差異，您需要在您正在考慮的設備的包裝盒或規格表上的徽標中查找“20”或“40”。
需要注意的一點是，即使是低速 (20Gbps) 版本的 USB4 也將提供比大多數 USB 3.2 實現更快的傳輸速度。 儘管 USB 3.2（最近計算機和外圍設備中的最後一個 USB 規格系列）在其 USB 3.2 Gen 2x2 變體中的最大帶寬為 20Gbps，但 USB 3.2 也具有較低速度的特點。 這些更為常見，最高速度僅為 5Gbps（USB 3.2 Gen 1）或 10Gbps（USB 3.2 Gen 2）。
關於 USB 和 Thunderbolt 的婚姻……
長期以來，Thunderbolt 一直是 Intel 的專有協議，需要自己的專用芯片和向 Intel 支付的特許權使用費，這意味著 Thunderbolt 從未實現 USB 的普遍採用。 它往往只出現在高端計算機中。 現在，在其最新的 Thunderbolt 舉措中，英特爾改變了方向，將 Thunderbolt 開放給其他芯片製造商使用，而無需削減其分成。 （請參閱我們的 Thunderbolt 4 入門了解更多信息，以及我們關於 Thunderbolt 3 與 USB-C 的解釋。）
USB4 和 Thunderbolt 3 都使用相同的物理連接器 - USB Type-C（也稱為 USB-C） - 使這種結合成為一種天作之合。 與“經典”USB Type-A 端口（老式矩形端口）相比，橢圓形 USB-C 連接器有兩個優勢。 一方面，USB-C 端口更小，可以集成到更薄的筆記本電腦和更緊湊的設備中。 另一方面，USB-C 連接器沒有上下。 無論哪種方式，您都可以將 USB-C 電纜插入 USB-C 端口，這消除了在嘗試將 USB 設備插入計算機時猜測哪種方式正確的挫敗感。
USB4 和 Thunderbolt 3 的結合還意味著具有 USB4 端口的新計算機可以與現有的 Thunderbolt 3 設備兼容，這對於擁有外部 GPU 的遊戲玩家來說可能是個好消息。 但是為什麼我們要強調“可以”，而只說“可能”的好消息呢？ 因為根據規範，將 Thunderbolt 3 兼容性納入 USB4 端口實現是可選的。
我們預計 Thunderbolt 3 兼容性將在 USB4 PC 中廣泛使用，因為製造商不再需要向英特爾支付十分之一來包含它。 但是，如果您要購買一台新的筆記本電腦來與您的 Thunderbolt 3 eGPU 配對，那麼在做出任何假設之前檢查筆記本電腦的規格以確保兼容性是個好主意。
用大腦和肌肉處理視頻信號
除了與英特爾合作將 Thunderbolt 3 規範添加到 USB4 之外，USB-IF 還與視頻電子標準協會 (VESA) 合作，為 USB4 增加了顯示功能。 USB4 規範的相關部分是對 DisplayPort Alt Mode 2.0 的支持，它為驅動超高分辨率顯示器提供了巨大的開銷。
借助 DisplayPort Alt Mode 2.0，USB4 端口可以傳輸高達 80Gbps 的信號數據，讓您能夠以 60Hz 的刷新率為多個具有 8K 分辨率的 DisplayPort 2.0 顯示器供電，或者在更遙遠的未來，以 60Hz 的頻率為單個 16K 顯示器供電。 （或比您可能擁有的更多 4K 顯示器。）這是可能的，因為正在發送的顯示數據是單向的。
不過，使用 USB4 獲得的不僅僅是看似無窮無盡的視頻帶寬。 USB4 可以通過接口分配資源，讓您可以驅動高達 40Gbps 的高清顯示器，同時處理來自外部 SSD 的數據傳輸。 在以前版本的 USB 上，它最多可以將視頻發送到兩條通道中的一條，然後將數據發送到另一條，最多可實現 50/50 的分割。 使用 USB4，可以動態分配資源。 這些通道可以在視頻和數據之間共享，為顯示器提供所需的帶寬，允許其餘部分用於傳輸數據。 想想 USB4 集線器可以提供什麼：能夠為您桌面上的所有 4K 顯示器供電，並為高速數據傳輸留出足夠的帶寬。
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為所有人供電
您無需在 USB4 設備上查找或尋找的一項規範是 USB Power Delivery (USB PD)。 USB PD 可讓您通過計算機為 USB 設備充電，而無需尋找牆壁插座。 所有 USB4 連接都將提供 USB PD 來為您的設備充電。
這是對現有狀況的改變。 目前，一些 USB 3.2 端口提供 Power Delivery，而另一些則不提供。 使用 USB4，您可以在筆記本電腦的任何 USB4 端口上為手機充電，而無需四處尋找支持 USB PD 的特定端口或帶有微小閃電標誌的端口。 （如果 PC 製造商確實選擇首先包含徽標。）那——猜測給定未標記 USB 端口的電源能力——可能是第二大 USB 煩惱，因為總是猜錯時哪條路是向上的試圖將某些東西插入 USB Type-A 端口。
USB PD 可以提供高達 100 瓦的功率，除了可以為 iPhone 等較小的設備充電（出站）之外，還可以為大多數筆記本電腦（入站）充電。 此外，USB PD 僅提供您正在充電的設備所能處理的電量，因此您不必擔心過載和損壞手機電池。
USB4 的到貨日期（提示：已經到貨了）
我們提到一些支持 USB4 的筆記本電腦已經出現。 英特爾的第 11 代“Tiger Lake”核心 CPU 將提供原生 USB4 支持等優勢。 一些 Tiger Lake 筆記本電腦已通過 PC Labs，從 2020 年末的華碩 ZenBook 13 (UX325EA) 和戴爾 XPS 13 (9310) 開始。您可以預期，每條主要的筆記本電腦系列都將在 2021 年收到 Tiger Lake 更新。
Apple 的新款 M1 MacBook Air、MacBook Pro 和 Mac mini 於 2020 年底發布，還配備了 USB4 端口。 你可以期待蘋果的其他一些 Mac 在今年獲得 M1 改造，增加 USB4 支持。
請記住，雖然向後兼容性意味著您當前的 USB 3.x 設備可以與配備 USB4 的新筆記本電腦一起使用，但這些舊設備將無法達到 40Gbps 的數據傳輸速度。 他們將能夠與您的新筆記本電腦通信，但無法超過他們支持的舊 USB 協議的最大吞吐量。
我們尚未在野外看到 USB4 SSD 或其他外圍設備，但現有支持 Thunderbolt 3 的便攜式驅動器可以提供高達 40Gbps 的理論傳輸速度——這兩個標準的共享最大吞吐量——配備 USB4 的 PC。 不過，請再次注意之前的重大警告：這種峰值速度只有在 PC 提供 USB4 的 40Gbps 風格（不僅僅是 20Gbps）時才有可能，並且它提供與 Thunderbolt 3 的特定向後兼容性。
到今年年底，USB4 設備的數量應該會超過 Thunderbolt 設備，並且將新筆記本電腦與新 SSD 相匹配以實現最快的數據傳輸會容易得多，特別是如果這些外部 SSD 使用基於快速 PCI Express 的內部結構。 再加上從同一個接口驅動一個或多個高清 DisplayPort 2.0 顯示器的能力，預示著一個快速連接的新世界——至少對於那些準備投資新系統和硬件的人來說是這樣的。