Utangulizi wa USB 4

Utangulizi wa USB 4

USB4 ni mfumo wa USB uliobainishwa katika vipimo vya USB4. Mijadala ya Wasanidi Programu wa USB ilitoa toleo lake la 1.0 tarehe 29 Agosti 2019. Jina kamili la USB4 ni Universal Serial Bus Generation 4. Inategemea teknolojia ya utumaji data ya "Thunderbolt 3" iliyotengenezwa kwa pamoja na Intel na Apple. Kasi ya utumaji data ya USB4 inaweza kufikia hadi Gbps 40, ambayo ni mara mbili ya kasi ya 3×2 ya hivi karibuni zaidi ya USB (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 nishati. Ikilinganishwa na USB 3.2, inaruhusu uundaji wa vichuguu vya DisplayPort na PCI Express. Usanifu huu unafafanua mbinu ya kushiriki kwa nguvu kiungo kimoja cha kasi ya juu na aina nyingi za vifaa vya terminal, ambavyo vinaweza kushughulikia vyema utumaji data kwa aina na programu. Bidhaa za USB4 lazima ziauni upitaji wa 20 Gbit/s na zinaweza kuauni upitaji wa 40 Gbit/s. Hata hivyo, kutokana na upitishaji wa handaki, wakati wa kusambaza data mchanganyiko, hata kama data inapitishwa kwa kiwango cha 20 Gbit/s, kiwango halisi cha utumaji data kinaweza kuwa cha juu kuliko kile cha USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2).

USB4 imegawanywa katika matoleo mawili: 20Gbps na 40Gbps. Vifaa vilivyo na kiolesura cha USB4 kinachopatikana kwenye soko vinaweza kutoa ama kasi ya 40Gbps ya Thunderbolt 3 au toleo lililopunguzwa la 20Gbps. Ikiwa unataka kununua kifaa na kasi ya juu ya maambukizi, yaani, 40Gbps, ni bora kuangalia vipimo kabla ya kufanya ununuzi. Kwa hali zinazohitaji upitishaji wa kasi ya juu, kuchagua USB 3.1 C TO C inayofaa ni muhimu kwa kuwa ndiyo mtoa huduma muhimu wa kufikia kiwango cha 40Gbps.

Watu wengi wamechanganyikiwa kuhusu uhusiano kati ya USB4 na Thunderbolt 4. Kwa kweli, zote mbili za Thunderbolt 4 na USB4 zimejengwa kulingana na itifaki ya msingi ya Thunderbolt 3. Zinakamilishana na zinapatana. Miingiliano yote ni Aina-C, na kasi ya juu ni Gbps 40 kwa zote mbili.

Kwanza kabisa, Kebo ya USB4 tunayorejelea ni kiwango cha upitishaji cha USB, ambacho ni maelezo ya itifaki yanayohusiana na utendakazi na ufanisi wa upitishaji wa USB. USB4 inaweza kueleweka kama "kizazi cha nne" cha maelezo haya.

Itifaki ya usambazaji wa USB ilipendekezwa kwa pamoja na kuendelezwa na kampuni nyingi zikiwemo Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, na Nortel mwaka wa 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, lililopewa jina la USB Implementers-IF shirika ambalo sasa ni USB Implementers-IF, shirika la USB-IF ni familiar-IF.

Mnamo 1996, USB-IF ilipendekeza rasmi vipimo vya USB1.0. Hata hivyo, kiwango cha maambukizi ya USB1.0 kilikuwa 1.5 Mbps tu, kiwango cha juu cha sasa cha pato kilikuwa 5V/500mA, na wakati huo, kulikuwa na vifaa vichache sana vya pembeni vilivyounga mkono USB, hivyo watengenezaji wa ubao wa mama mara chache walitengeneza miingiliano ya USB kwenye ubao wa mama.

▲USB 1.0

Mnamo Septemba 1998, USB-IF ilitoa vipimo vya USB 1.1. Kiwango cha maambukizi kiliongezwa hadi 12 Mbps wakati huu, na baadhi ya maelezo ya kiufundi katika USB 1.0 yalisahihishwa. Upeo wa sasa wa pato ulibaki 5V/500mA.

Mnamo Aprili 2000, kiwango cha USB 2.0 kilianzishwa, na kiwango cha maambukizi ya 480 Mbps, ambayo ni 60MB / s. Ni mara 40 ya ile ya USB 1.1. Upeo wa sasa wa pato ni 5V/500mA, na inachukua muundo wa pini 4. USB 2.0 bado inatumika hadi leo na inaweza kusemwa kuwa kiwango cha USB cha kudumu zaidi.

Kuanzia USB 2.0, USB-IF ilionyesha "talanta yao ya kipekee" katika kubadilisha jina.

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

Walakini, mabadiliko haya yalikuwa na athari kidogo kwa hali ya sasa wakati huo, kwa sababu USB 1.0 na 1.1 kimsingi zimeacha hatua ya kihistoria.

Mnamo Novemba 2008, Kikundi cha Wakuzaji cha USB 3.0, kilichojumuisha makampuni makubwa ya sekta kama vile Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC, na ST-NXP, kilikamilisha kiwango cha USB 3.0 na kukitoa hadharani. Jina rasmi lililotolewa lilikuwa "SuperSpeed". Kundi la Wakuzaji wa USB ndio hasa wanaohusika na ukuzaji na uundaji wa viwango vya mfululizo wa USB, na viwango hivyo hatimaye vitakabidhiwa kwa USB-IF kwa usimamizi.

Kiwango cha juu cha upitishaji cha USB 3.0 kinafikia 5.0 Gbps, ambayo ni 640MB/s. Upeo wa sasa wa pato ni 5V/900mA. Inaoana kikamilifu na 2.0 na inasaidia uwasilishaji wa data-duplex kamili (yaani, inaweza kupokea na kutuma data wakati huo huo, wakati USB 2.0 ni nusu-duplex), pamoja na kuwa na uwezo bora wa usimamizi wa nguvu na vipengele vingine.

USB 3.0 inachukua muundo wa pini 9. Pini 4 za kwanza ni sawa na zile za USB 2.0, wakati pini 5 zilizobaki zimeundwa mahususi kwa USB 3.0. Kwa hivyo, unaweza kuamua ikiwa ni USB 2.0 au USB 3.0 kwa pini.

Mnamo Julai 2013, USB 3.1 ilitolewa, na kasi ya maambukizi ya 10 Gbps (1280 MB/s), ikidai kuwa SuperSpeed+, na kiwango cha juu kinachoruhusiwa cha umeme kilipandishwa hadi 20V/5A, ambayo ni 100W.

Uboreshaji wa USB 3.1 ikilinganishwa na USB 3.0 pia ulikuwa dhahiri sana. Hata hivyo, muda si mrefu 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 yalileta matatizo kwa watumiaji kwa sababu wafanyabiashara wengi wasio waaminifu waliweka alama kwenye bidhaa kama zinazotumia USB 3.1 kwenye kifurushi bila kuashiria ikiwa ni 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 Aina ya C, inaauni chaneli mbili za Gbps 10 kwa utumaji wa data, yenye kasi ya hadi 20 Gb/s (2500 MB/s), na kiwango cha juu cha pato la sasa bado ni 20V/5A. Vipengele vingine vina maboresho madogo.

▲ Mchakato wa kubadilisha jina la USB

Walakini, mnamo 2019, USB-IF ilikuja na mabadiliko mengine ya jina. Walibadilisha jina la USB 3.1 Gen1 (ambayo ilikuwa USB 3.0 ya asili) kama USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (ambayo ilikuwa USB 3.1 ya asili) kama USB 3.2 Gen2, na USB 3.2 kama USB 3.2 Gen 2×2.

Sasa na Wakati Ujao: Mbele ya Kurukaruka ya USB4

Kwa kuwa sasa tumefikia USB4, hebu tuangalie uboreshaji na uboreshaji wa kiwango hiki kipya cha itifaki. Kwanza kabisa, kwa kuwa ni uboreshaji wa kizazi tofauti kutoka "3" hadi "4", uboreshaji lazima uwe muhimu.

Kulingana na maelezo yote ambayo tumekusanya, vipengele vipya vya USB4 vinafupishwa kama ifuatavyo:

1. Kasi ya juu ya uwasilishaji ya 40 Gbps:

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

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

2. Inaoana na violesura vya Thunderbolt 3:

Vifaa vingine (si vyote) vya USB4 vinaweza pia kuendana na violesura vya Thunderbolt 3. Hiyo ni kusema, ikiwa kifaa chako kina kiolesura cha USB4, inawezekana pia kuunganisha kifaa cha Thunderbolt 3 nje. Walakini, hii sio lazima. Ikiwa ni sambamba au la inategemea mtazamo wa mtengenezaji wa kifaa.

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

Ikiwa unatumia bandari ya USB4 huku ukiitumia pia kuunganisha onyesho na kuhamisha data, bandari itatenga 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. Hii haikuwezekana katika USB 3.2 na enzi zilizopita. Kabla ya hapo, hali ya kufanya kazi ya USB ilikuwa kuchukua zamu.

4. Vifaa vya USB4 vyote vitaauni USB PD

USB PD ni Uwasilishaji wa Nishati ya USB (usambazaji wa nishati ya USB), ambayo ni mojawapo ya itifaki kuu za sasa za kuchaji haraka. Iliundwa pia na shirika la USB-IF. Ufafanuzi huu unaweza kufikia voltages na mikondo ya juu, na maambukizi ya juu ya nguvu yanafikia hadi 100W, na mwelekeo wa maambukizi ya nguvu unaweza kubadilishwa kwa uhuru.

Kulingana na kanuni za USB-IF, aina ya kawaida ya kiolesura cha sasa cha kuchaji cha USB PD inapaswa kuwa USB Type-C. Katika kiolesura cha USB Aina ya C, kuna pini mbili, CC1 na CC2, ambazo hutumiwa kwa njia za usanidi wa mawasiliano ya PD.

5. Kiolesura cha USB Aina ya C pekee ndicho kinaweza 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 hakika, si USB PD pekee, lakini pia katika viwango vingine vya hivi punde zaidi vya USB-IF, inatumika tu kwa Aina ya C.

6. Inaweza kuwa nyuma sambamba na itifaki za zamani

USB4 inaweza kutumika pamoja na USB 3 na USB 2 vifaa na bandari. Hiyo ni kusema, inaweza kurudi nyuma kuendana na viwango vya awali vya itifaki. Hata hivyo, USB 1.0 na 1.1 hazitumiki. Hivi sasa, miingiliano inayotumia itifaki hii karibu kutoweka kwenye soko.

Bila shaka, wakati wa kuunganisha kifaa cha USB4 kwenye bandari ya USB 3.2, haiwezi kusambaza kwa kasi ya 40 Gbps. Na kiolesura cha mtindo wa zamani cha USB 2 hakitakuwa haraka kwa sababu tu kimeunganishwa kwenye kiolesura cha USB4.