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USB 4實現更高傳輸速度
最被期待的USB版本

【作者: 王岫晨】   2021年04月01日 星期四

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USB是技術應用的最成功案例之一。在過去20年來,USB通用標準一直都是有線數據和電源傳輸的中心。但是近年來,由於USB 3.x的標準具有多種不同電纜類型,使得情況變得有些混亂。另外,將多個連接標準納入其中的一部分,這也變得更加令人困惑。



圖一 : USB 3.x的標準具有多種不同介面類型,使用上也令人困惑。
圖一 : USB 3.x的標準具有多種不同介面類型,使用上也令人困惑。

USB 4就是為了解決這個問題而生。USB 4使用單一標準連接器,也就是USB type-C,並將多個連接標準整合在一起。USB 4標準在Intel的第11代Core處理器,以及從MacBook Air、MacBook Pro 13和Mac mini開始的Apple Silicon Macs中都開始支援該標準。


USB 4規格發表時間在2019年底,一般來說,一旦新標準首次公佈後,通常需要18個月左右的時間讓設備進入市場。目前有大約超過50家的公司參與了USB標準的開發,特別值得注意的是USB Promoter Group的支持者,包括了蘋果、惠普、英特爾、微軟、意法半導體和德州儀器等。


Thunderbolt發展狀況

所有USB 4設備和介面將主動與Thunderbolt設備兼容,來實現單一線纜的超快速數據傳輸以及高速設備充電。

在過去幾年中,產生困惑的原因之一,是來自於Apple提出而由英特爾設計的Thunderbolt快速數據傳輸技術。現在市場上有超過400種配備Thunderbolt 3的PC,以及450種兼容的周邊設備。


在今天,Thunderbolt可以透過USB-C連接器來運作(以前在USB-C普及之前,它可以透過DisplayPort連接線進行數據傳輸工作)。我們要先來瞭解一下Thunderbolt存在的兩個關鍵問題:


首先,並非所有設備都具有Thunderbolt接口,除非設計人員已經掌握了規格表,否則就會搞不清楚究竟有哪些設備支援或者不支援Thunderbolt。這混亂主要是因為USB-C接口可以是Thunderbolt介面,但也可以是標準USB 3.x介面,或者現在的USB 4介面。


第二,在於即使它們看起來相同,然而相同的設備上,也可以同時具有與Thunderbolt相容的接口,和一些與Thunderbolt不相容的接口。這常為使用者帶來非常大的困擾。


將Thunderbolt兼容USB 4

為了簡化起見,英特爾已經宣布其在Thunderbolt上的工作交由USB Promoter Group來接手,該組織將負責定義USB的標準。這意味著Thunderbolt基本上將成為USB 4的基礎技術,因此,所有USB 4設備和介面將主動與Thunderbolt設備兼容,來實現單一線纜的超快速數據傳輸以及高速設備充電。


而設備製造商也將能夠在不向英特爾支付專利費用的情況下,製造新的Thunderbolt相容設備,這將使得該技術的採用變得更容易而沒有門檻。


英特爾現在也正在將Thunderbolt 3整合到英特爾的CPU中,這項工作已經開始於英特爾2019年生產的第十代Core處理器上。


USB 4特色


圖二 : USB 4將帶來許多應用上的好處,提供更快的傳輸速度。
圖二 : USB 4將帶來許多應用上的好處,提供更快的傳輸速度。

在2020年發布的USB 4,是USB標準最被期待的版本。事實上,USB 4是USB標準中的最新版本,它可以提供更快的傳輸速度。正如USB Promoter小組所宣布的那樣,最新的USB標準將包括Thunderbolt 3,這不僅能提高傳輸速度,並將與許多現有的標準相容


要了解USB 4和USB 3.1之間的區別,可以比較一下該技術發展的層次。USB 3.0於2008年首次亮相,傳輸速度為5 Gbps ,而USB-C(或Type-C)是在2014年首次亮相,它使用了USB 3.1技術,新的連接器介面取代了舊的設計。至於USB 3.2是於2017年發布,可提供高達20 Gbps的傳輸速率。


與以前的USB 版本相比,新的USB 4標準具有三個主要優點:


第一,最高速度為40 Gbps:透過使用兩條通道電纜,某些設備將能夠以40 Gbps的速度運行,該速度與Thunderbolt 3相同


第二,與Thunderbolt 3設備相容:某些USB 4設備將可以與Thunderbolt 3設備一起使用,它還向下相容了 USB 3.2、USB 3.1、USB 3.0、USB 2.0等。


第三,提供更好的視訊和數據頻寬分配:如果使用者同時使用USB 4傳輸視訊和數據,則會相對應地分配頻寬。舉例來說,如果視訊傳輸需要佔用到20%的頻寬,則剩餘的80%將分配用於傳輸數據。


結語

USB 4將帶來許多應用上的好處,包括更快的傳輸速度、更好的視訊頻寬管理,以及與Thunderbolt 3的相容性。


與過去其他USB版本的命名方式不同,USB 4標準的正式寫法,是在版本號碼前沒有空格。雖然大多數人可能會將其寫為有空格的USB 4,但要注意的是官方名稱是USB4。USB Promoter Group刪除空格的目的,是希望能將重點從版本號碼轉移到品牌名稱上。因為在未來,USB 4的發展並不打算進入4.0、4.1、4.2版本的演進,該組織希望USB 4盡可能簡單。



圖三 : USB 4速度可達到40Gbps
圖三 : USB 4速度可達到40Gbps

【技術線上】USB發展歷史


●1995年:USB 1.0首次問世,緊隨其後的是USB 1.1,它也可以與較舊的設備一起使用。同時導入了眾所皆知的USB接口。


●1998年:iMac G3是第一款大眾市場PC,它採用USB取代了串列和並列接口。


●2000年:USB 2.0進入競爭狀態,並開始提供了一些電源傳輸選項,該標準也是為手機充電的先驅。同時USB隨身碟同時問世。


●2008年:USB 3.0首次亮相,傳輸速度達到5Gbps。USB 3.1是升級版本。


●2014年:USB-C或USB Type-C首次問世。它使用了USB 3.1技術,也具有取代舊式USB接口的新連接器。有點類似蘋果公司的Lightning介面一樣,它是對稱的,可以不同方向插入。


●2017年:市場首次討論了USB 3.2,該標準可提供高達20Gbps的數據速率。USB 3.2在2019年上市。以下比較一下USB 3.2各代的速度差異。


★USB 3.2 Gen 1稱為USB 3.0,最高速度5 Gbps。


★USB 3.2 Gen 2稱為USB 3.1,最高速度10 Gbps。


★USB 3.2 Gen 2x2,普遍被認為是USB 3.2,最高速度可達20Gbps。


●2019年:USB 3.2在市面上推出相關產品,同時宣布USB 4。


●2020年:Apple Silicon Mac和Intel的第11代Core處理器均開始支援USB 4。


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