Utangulizi wa USB 4

Utangulizi wa USB 4

USB4 ni mfumo wa USB ulioainishwa katika vipimo vya USB4. Jukwaa la Wasanidi Programu wa USB lilitoa toleo lake la 1.0 mnamo Agosti 29, 2019. Jina kamili la USB4 ni Universal Serial Bus Generation 4. Linategemea teknolojia ya upitishaji data "Thunderbolt 3″ iliyotengenezwa kwa pamoja na Intel na Apple. Kasi ya upitishaji data ya USB4 inaweza kufikia hadi 40 Gbps, ambayo ni mara mbili ya kasi ya USB 3.2 iliyotolewa hivi karibuni (Gen2×2).

Tofauti na viwango vya awali vya itifaki ya USB, USB4 inahitaji kiunganishi cha USB-C na inahitaji usaidizi wa USB PD kwa usambazaji wa umeme. Ikilinganishwa na USB 3.2, inaruhusu uundaji wa handaki za DisplayPort na PCI Express. Usanifu huu unafafanua njia ya kushiriki kiunganishi kimoja cha kasi ya juu na aina nyingi za vifaa vya terminal, ambavyo vinaweza kushughulikia vyema upitishaji wa data kwa aina na programu. Bidhaa za USB4 lazima ziunge mkono upitishaji wa 20 Gbit/s na zinaweza kusaidia upitishaji wa 40 Gbit/s. Hata hivyo, kutokana na upitishaji wa handaki, wakati wa kusambaza data mchanganyiko, hata kama data inasambazwa kwa kiwango cha 20 Gbit/s, kiwango halisi cha upitishaji wa data kinaweza kuwa cha juu kuliko cha USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2).

USB4 imegawanywa katika matoleo mawili: 20Gbps na 40Gbps. Vifaa vyenye kiolesura cha USB4 vinavyopatikana sokoni vinaweza kutoa kasi ya 40Gbps ya Thunderbolt 3 au toleo lililopunguzwa la 20Gbps. Ukitaka kununua kifaa chenye kasi ya juu zaidi ya upitishaji, yaani, 40Gbps, ni vyema kuangalia vipimo kabla ya kufanya ununuzi. Kwa hali zinazohitaji upitishaji wa kasi ya juu, kuchagua USB 3.1 C TO C inayofaa ni muhimu kwani ndiyo mtoa huduma muhimu wa kufikia kiwango cha 40Gbps.

Watu wengi wamechanganyikiwa kuhusu uhusiano kati ya USB4 na Thunderbolt 4. Kwa kweli, Thunderbolt 4 na USB4 zote zimejengwa kulingana na itifaki ya msingi ya Thunderbolt 3. Zinakamilishana na zinaendana. Violesura vyote ni vya Aina-C, na kasi ya juu zaidi ni 40 Gbps kwa zote mbili.

Kwanza kabisa, Kebo ya USB4 tunayoirejelea ni kiwango cha upitishaji cha USB, ambacho ni vipimo vya itifaki vinavyohusiana na utendaji na ufanisi wa upitishaji wa USB. USB4 inaweza kueleweka kama "kizazi cha nne" cha vipimo hivi.

Itifaki ya upitishaji wa USB ilipendekezwa na kutengenezwa kwa pamoja na kampuni nyingi ikiwa ni pamoja na Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, na Nortel mnamo 1994. Ilitolewa kama toleo la USB V0.7 mnamo Novemba 11, 1994. Baadaye, kampuni hizi zilianzisha shirika lisilo la faida ili kukuza na kuunga mkono USB mnamo 1995, lililoitwa Jukwaa la Watekelezaji wa USB, ambalo ni USB-IF inayojulikana, na USB-IF sasa ni shirika la viwango vya USB.

Mnamo 1996, USB-IF ilipendekeza rasmi vipimo vya USB1.0. Hata hivyo, kiwango cha upitishaji cha USB1.0 kilikuwa 1.5 Mbps pekee, mkondo wa juu zaidi wa kutoa ulikuwa 5V/500mA, na wakati huo, kulikuwa na vifaa vichache sana vya pembeni vilivyounga mkono USB, kwa hivyo watengenezaji wa ubao wa mama mara chache walibuni violesura vya USB moja kwa moja kwenye ubao wa mama.

▲USB 1.0

Mnamo Septemba 1998, USB-IF ilitoa vipimo vya USB 1.1. Kiwango cha upitishaji kiliongezwa hadi Mbps 12 wakati huu, na baadhi ya maelezo ya kiufundi katika USB 1.0 yalisahihishwa. Mkondo wa juu zaidi wa kutoa umeme ulibaki 5V/500mA.

Mnamo Aprili 2000, kiwango cha USB 2.0 kilianzishwa, kikiwa na kiwango cha upitishaji cha 480 Mbps, ambacho ni 60MB/s. Ni mara 40 zaidi ya USB 1.1. Kiwango cha juu cha sasa cha kutoa ni 5V/500mA, na kinatumia muundo wa pini 4. USB 2.0 bado inatumika hadi leo na inaweza kusemwa kuwa kiwango cha USB kinachodumu kwa muda mrefu zaidi.

Kuanzia USB 2.0, USB-IF ilionyesha "kipaji chao cha kipekee" katika kubadilisha majina.

Mnamo Juni 2003, USB-IF ilibadilisha jina la vipimo na viwango vya USB, ikibadilisha USB 1.0 kuwa toleo la USB 2.0 la Kasi ya Chini, USB 1.1 kuwa toleo la USB 2.0 la Kasi Kamili, na USB 2.0 kuwa toleo la USB 2.0 la Kasi ya Juu.

Hata hivyo, mabadiliko haya hayakuwa na athari kubwa kwa hali ya sasa wakati huo, kwa sababu USB 1.0 na 1.1 kimsingi zimeacha hatua ya kihistoria.

Mnamo Novemba 2008, Kundi la Wakuzaji la USB 3.0, linalojumuisha makampuni makubwa ya tasnia kama vile Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC, na ST-NXP, lilikamilisha kiwango cha USB 3.0 na kukitoa hadharani. Jina rasmi lililotolewa lilikuwa "SuperSpeed". Kundi la Wakuzaji la USB linawajibika zaidi kwa uundaji na uundaji wa viwango vya mfululizo wa USB, na viwango hivyo hatimaye vitakabidhiwa kwa USB-IF kwa ajili ya usimamizi.

Kiwango cha juu cha upitishaji wa USB 3.0 kinafikia 5.0 Gbps, ambayo ni 640MB/s. Mkondo wa juu zaidi wa kutoa ni 5V/900mA. Inaendana kikamilifu na 2.0 na inasaidia upitishaji kamili wa data ya duplex (yaani, inaweza kupokea na kutuma data kwa wakati mmoja, huku USB 2.0 ikiwa nusu duplex), pamoja na kuwa na uwezo bora wa usimamizi wa nguvu na vipengele vingine.

USB 3.0 hutumia muundo wa pini 9. Pini 4 za kwanza ni sawa na zile za USB 2.0, huku pini 5 zilizobaki zimeundwa mahususi kwa ajili ya USB 3.0. Kwa hivyo, unaweza kubaini kama ni USB 2.0 au USB 3.0 kwa kutumia pini.

Mnamo Julai 2013, USB 3.1 ilitolewa, ikiwa na kasi ya upitishaji ya 10 Gbps (1280 MB/s), ikidaiwa kuwa SuperSpeed+, na volteji ya juu zaidi inayoruhusiwa ya usambazaji wa umeme iliongezwa hadi 20V/5A, ambayo ni 100W.

Uboreshaji wa USB 3.1 ikilinganishwa na USB 3.0 pia ulikuwa dhahiri sana. Hata hivyo, muda mfupi baadaye, USB-IF ilibadilisha jina la USB 3.0 kuwa USB 3.1 Gen1, na USB 3.1 kuwa USB 3.1 Gen2.

Mabadiliko haya ya jina yalisababisha shida kwa watumiaji kwa sababu wafanyabiashara wengi wasio waaminifu waliweka alama kwenye bidhaa zinazounga mkono USB 3.1 kwenye kifungashio bila kuonyesha kama ilikuwa Gen1 au Gen2. Kwa kweli, utendaji wa uwasilishaji wa hizo mbili ni tofauti kabisa, na watumiaji wanaweza kuanguka kwenye mtego kwa bahati mbaya. Kwa hivyo, mabadiliko haya ya jina yalikuwa hatua mbaya kwa watumiaji wengi.

Mnamo Septemba 2017, USB 3.2 ilitolewa. Chini ya USB Type-C, inasaidia chaneli mbili za 10 Gbps kwa ajili ya upitishaji data, kwa kasi ya hadi 20 Gb/s (2500 MB/s), na mkondo wa juu zaidi wa kutoa bado ni 20V/5A. Vipengele vingine vina maboresho madogo.

▲Mchakato wa mabadiliko ya jina la USB

Hata hivyo, mnamo 2019, USB-IF ilikuja na mabadiliko mengine ya jina. Walibadilisha jina la USB 3.1 Gen1 (ambayo ilikuwa USB 3.0 ya asili) na kuwa USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (ambayo ilikuwa USB 3.1 ya asili) na kuwa USB 3.2 Gen2, na USB 3.2 kama USB 3.2 Gen2.

Sasa na Wakati Ujao: Hatua ya Kusonga Mbele ya USB4

Sasa kwa kuwa tumefikia USB4, hebu tuangalie maboresho na uboreshaji wa kiwango hiki kipya cha itifaki. Kwanza kabisa, kwa kuwa ni uboreshaji wa kizazi mtambuka kutoka "3″ hadi "4″", uboreshaji lazima uwe mkubwa.

Kulingana na taarifa zote tulizokusanya, vipengele vipya vya USB4 vimefupishwa kama ifuatavyo:

1. Kasi ya juu zaidi ya upitishaji wa data ya 40 Gbps:

Kupitia upitishaji wa njia mbili, kasi ya juu zaidi ya upitishaji ya kinadharia ya USB4 inapaswa kufikia 40 Gbps, ambayo ni sawa na ile ya Thunderbolt 3 (inayojulikana kama "Thunderbolt 3″ hapa chini).

Kwa kweli, USB4 itakuwa na kasi tatu za upitishaji: 10 Gbps, 20 Gbps, na 40 Gbps. Kwa hivyo ikiwa unataka kununua kifaa chenye kasi ya juu zaidi ya upitishaji, yaani, 40 Gbps, ni bora uangalie vipimo kabla ya kununua.

2. Inapatana na violesura vya Thunderbolt 3:

Baadhi ya vifaa (sio vyote) vya USB4 vinaweza pia kuendana na violesura vya Thunderbolt 3. Hiyo ni kusema, ikiwa kifaa chako kina kiolesura cha USB4, inaweza pia kuwezekana kuunganisha kifaa cha Thunderbolt 3 nje. Hata hivyo, hii si lazima. Ikiwa kinaendana au la inategemea mtazamo wa mtengenezaji wa kifaa.

3. Uwezo wa ugawaji wa rasilimali za kipimo data kinachobadilika:

Ukitumia mlango wa USB4 huku ukiutumia pia kuunganisha onyesho na kuhamisha data, mlango utatenga kipimo data kinacholingana kulingana na hali hiyo. Kwa mfano, ikiwa video inahitaji tu 20% ya kipimo data ili kuendesha onyesho la 1080p, basi 80% iliyobaki ya kipimo data inaweza kutumika kwa kazi zingine. Hili halikuwezekana katika USB 3.2 na enzi zilizopita. Kabla ya hapo, hali ya kufanya kazi ya USB ilikuwa ya zamu.

4. Vifaa vya USB4 vyote vitatumia USB PD

USB PD ni Uwasilishaji wa Nguvu za USB (usambazaji wa nguvu za USB), ambayo ni mojawapo ya itifaki kuu za kuchaji haraka za sasa. Pia iliundwa na shirika la USB-IF. Vipimo hivi vinaweza kufikia volteji na mikondo ya juu zaidi, huku usambazaji wa nguvu wa juu ukifikia hadi 100W, na mwelekeo wa usambazaji wa nguvu unaweza kubadilishwa kwa uhuru.

Kulingana na kanuni za USB-IF, umbo la kawaida la kiolesura cha kuchaji cha USB PD cha sasa linapaswa kuwa USB Type-C. Katika kiolesura cha USB Type-C, kuna pini mbili, CC1 na CC2, ambazo hutumika kwa njia za usanidi wa mawasiliano ya PD.

5. Kiolesura cha USB Type-C pekee ndicho kinachoweza kutumika

Kwa kipengele kilicho hapo juu, ni kawaida kwamba tunaweza pia kujua kwamba USB4 inaweza kufanya kazi kupitia viunganishi vya USB Type-C pekee. Kwa kweli, si USB PD pekee, bali pia katika viwango vingine vya hivi karibuni vya USB-IF, inatumika tu kwa Type-C.

6. Inaweza kuendana na itifaki za zamani kwa nyuma

USB4 inaweza kutumika pamoja na vifaa na milango ya USB 3 na USB 2. Hiyo ni kusema, inaweza kuendana na viwango vya itifaki vya awali. Hata hivyo, USB 1.0 na 1.1 hazitumiki. Kwa sasa, violesura vinavyotumia itifaki hii vimekaribia kutoweka sokoni.

Bila shaka, wakati wa kuunganisha kifaa cha USB4 kwenye lango la USB 3.2, hakiwezi kusambaza kwa kasi ya Gbps 40. Na kiolesura cha USB 2 cha zamani hakitakuwa cha kasi zaidi kwa sababu tu kimeunganishwa kwenye kiolesura cha USB4.