В каком направлении будут развиваться usb-порты в будущем

Обновлено: 21.11.2024

Приготовьтесь к новому поколению USB. Впервые анонсированный в 2019 году, «USB4» (в официальном написании отсутствует пробел, но мы используем его в этой статье, чтобы отразить способ поиска читателей) наконец-то появляется в некоторых поставляемых компьютерах, включая новые iMac от Apple на базе M1, его M1- Macbook и Mac Mini, а также ноутбуки с процессором Intel Tiger Lake 11-го поколения. В настоящее время вы не найдете множество устройств, продаваемых как USB 4, но появляется новое поколение док-станций и периферийных устройств с питанием от USB 4.

USB 4 обещает множество преимуществ, включая более высокую скорость передачи, лучшее управление полосой пропускания видео и дополнительную совместимость с Thunderbolt 3.

На рынке, где поставщики ПК и периферийных устройств используют для продвижения своей продукции путаный набор номеров версий USB, идея нового стандарта может показаться ошеломляющей. Тем не менее, есть также много, чтобы с нетерпением ждать. Вот все, что вам нужно знать о USB 4.

Основные преимущества USB 4

Новый стандарт USB 4 имеет три основных преимущества по сравнению с предыдущими версиями USB.

Максимальная скорость 40 Гбит/с. При использовании двухполосных кабелей устройства могут работать со скоростью до 40 Гбит/с, что соответствует скорости Thunderbolt 3. Данные передаются по двум наборам из четырех двунаправленных линий.

Альтернативный режим DisplayPort 2.0: USB 4 поддерживает DisplayPort 2.0 по сравнению с альтернативным режимом. DisplayPort 2.0 может поддерживать разрешение 8K при частоте 60 Гц с цветом HDR10. DisplayPort 2.0 может использовать до 80 Гбит/с, что в два раза превышает объем, доступный для данных USB, поскольку он отправляет все данные в одном направлении (на монитор) и, таким образом, может использовать все восемь линий передачи данных одновременно.

Совместимость с устройствами Thunderbolt 3. Некоторые, но не обязательно все реализации USB 4 также будут работать с устройствами Thunderbolt 3.

Будут использоваться порты Type-C

Это само собой разумеется: USB 4 будет работать только через разъем Type-C. Не ожидайте увидеть устройство или концентратор USB 4 со старомодными портами типа A. Это неудивительно, поскольку другие недавние стандарты, такие как USB Power Delivery, работают только на Type-C. Если вы подключаетесь, например, к порту USB 3 типа A, 5 Гбит/с с помощью адаптера, скорость и мощность упадут до наименьшего общего знаменателя.

Опционально совместим с Thunderbolt 3

Компания Intel сообщила, что передала протокол Thunderbolt 3 компании USB Promoter Group, что позволяет устройствам с портами USB 4 быть потенциально совместимыми с устройствами Thunderbolt 3, а устройства USB 4 подключаться к Thunderbolt 3. Это хорошая новость для всех. , особенно пользователям ноутбуков, которые хотят играть в игры, подключив eGPU (внешнюю видеокарту).

Несмотря на то, что существует несколько eGPU Thunderbolt 3, немногие ноутбуки и настольные компьютеры поставляются с Thunderbolt 3, и почти ни одна материнская плата не поддерживает Thunderbolt 3 из коробки. Поскольку Thunderbolt — это стандарт Intel, вы не найдете его ни на одном компьютере с процессорами AMD. Thunderbolt 3 также дороже в реализации, чем стандартный USB, потому что это не открытый стандарт и для него требуется дополнительный чип. Так что сегодня, если вам нужен eGPU или сверхскоростной накопитель Thunderbolt 3, ваш выбор компьютера очень ограничен.

Благодаря USB 4 производителям устройств и хостов не нужно будет платить корпорации Intel какие-либо лицензионные платежи, поэтому шансы на массовое внедрение значительно возрастут. Однако есть одна загвоздка: совместимость с Thunderbolt не является обязательной частью спецификации USB 4, поэтому производителям не нужно ее реализовывать. Вы можете в конечном итоге купить ноутбук с USB 4 и обнаружить, что он не работает, скажем, с вашей графической док-станцией Razer Core X.

«Мы ожидаем, что поставщики ПК будут широко поддерживать обратную совместимость Thunderbolt, поскольку большая часть того, что им нужно, уже встроена в конструкцию USB 4, — сказал Брэд Сондерс, председатель Форума разработчиков USB. «Они основаны на той же технологии, поэтому мы ожидаем, что там будет высокий уровень внедрения, но производители телефонов, вероятно, решат не добавлять дополнительные элементы, необходимые для обеспечения обратной совместимости».

До сих пор Apple рекламировала свои компьютеры M1 как имеющие порты Thunderbolt 3 / USB 4, а новые ноутбуки Tiger Lake, такие как Dell XPS 13, говорят, что они поддерживают USB 4 / Thunderbolt 4. К сожалению, несмотря на наличие этих портов, новые Компьютеры Mac не работают с внешними графическими процессорами.

Однако важно помнить, что Thunderbolt 3 и Thunderbolt 4 — это программы сертификации логотипов от Intel, которые стоят производителям времени и денег. Таким образом, хотя компьютер с портом USB 4 может работать с устройствами со скоростью 40 Гбит/с или даже с устройствами с маркировкой Thunderbolt, он может не быть указан как поддерживающий Thunderbolt, если не прошел сертификацию.

Кроме того, логично, что, например, поставщик телефонов или планшетов сэкономит деньги, не предоставив скорость передачи 40 Гбит/с или поддержку передачи данных PCIe. Вы бы не (и не могли) подключить свой телефон к eGPU или высокопроизводительному внешнему твердотельному накопителю.

Две скорости USB 4

Хотя теоретическая скорость может достигать 40 Гбит/с, не все USB-устройства или хосты поддерживают этот стандарт. Ожидайте, что более мелкие и менее дорогие устройства, такие как телефоны и Chromebook, будут использовать 20-гигабитную версию USB 4, которая по-прежнему намного быстрее, чем соединение USB 3.x 5 Гбит/с, которое вы получаете сегодня от большинства ноутбуков (хотя 10 и 20 Гбит/с USB). 3.2 связи существуют). Обязательно ознакомьтесь с техническими характеристиками, если вам нужно самое быстрое доступное соединение USB 4.

На этикетках USB 4 не будет использоваться номер версии

Как узнать, совместимо ли приобретаемое устройство с портом USB 4? Производители могут упоминать USB 4 в своих спецификациях, но программа логотипа USB-IF ориентирована исключительно на скорость передачи данных, которая составляет 20 или 40 Гбит/с.

Логотипы сертификации, которые вы можете увидеть на розничной упаковке, а иногда и на самих устройствах, будут помечены как USB 20 Гбит/с или USB 40 Гбит/с или логотип USB в виде трезубца с цифрой 20 или 40 рядом с ним.

Теперь важно отметить, что существует также стандарт SuperSpeed USB 20 Гбит/с, технически USB 3.2, который не имеет других функций USB 4. Однако у него будет другой логотип.

Стоит также отметить, что многие из миллионов USB-продуктов на рынке не имеют официальной сертификации USB-IF, поэтому они вообще не могут использовать эти логотипы. Таким образом, несмотря на все усилия организации, вполне вероятно, что вы увидите множество продуктов, использующих термин USB 4 в своих описаниях.

Отлично справляется с разделением пропускной способности между видео и данными

Большой частью спецификации USB 4 является туннелирование протокола, возможность динамически регулировать объем ресурсов, доступных при отправке видео и данных по одному и тому же соединению. Итак, допустим, у вас есть USB 4 с максимальной пропускной способностью 40 Гбит/с, и вы выводите данные на монитор 4K, одновременно копируя массу файлов с внешнего SSD. И давайте оговорим, что для видеопотока нужно около 12,5 Гбит/с. В этом случае USB 4 выделит оставшиеся 27,5 Мбит/с вашему резервному диску.

USB-C представил «альтернативный режим» — возможность передавать видео DisplayPort/HDMI через порт Type-C, но текущая спецификация 3.x не обеспечивает хорошего способа разделения ресурсов. По словам Сондерса, альтернативный режим DisplayPort может разделить полосу пропускания между данными USB и видеоданными ровно 50/50, а альтернативный режим HDMI вообще не позволяет одновременно передавать данные USB.

Однако при туннелировании протоколов USB 4 отправляет DisplayPort, PCIe или USB в виде пакетов данных и, следовательно, может управлять распределением ресурсов.

«Благодаря USB SuperSpeed у нас не было достаточно гибкой архитектуры, чтобы действительно управлять этими двумя различными полосами пропускания [данные и видео] в комбинированном режиме через разъем», — сказал Сондерс. «Таким образом, это действительно оптимизировано для большей масштабируемости между различными типами приложений».

Все хосты USB 4 поддерживают USB PD

Хотя некоторые современные устройства USB Type-C поддерживают стандарт USB Power Delivery (USB PD) для передачи электроэнергии на устройства высокой мощности, не все из них поддерживают его. Каждое устройство и хост USB 4 должны будут соответствовать стандарту USB PD, который обеспечивает более высокую мощность и лучшее управление питанием.

Теоретически устройство USB PD может обеспечить мощность до 100 Вт, но зарядные устройства не обязаны поддерживать такую мощность. Таким образом, нет никакой гарантии, что конкретный порт USB 4 даст или возьмет столько, сколько требуется для работы конкретного ноутбука, но вы можете ожидать, что он будет соответствовать спецификации.

Обратная совместимость со старыми устройствами

Самое лучшее во всех поколениях USB — это то, насколько хорошо они работают вместе. USB 4 будет работать с устройствами и портами USB 3 и USB 2. Однако само собой разумеется, что вы получите скорость и возможности только самой слабой части вашего соединения. Устройство USB 4 не сможет передавать данные со скоростью 40 Гбит/с, если вы подключите его к порту USB 3.2, а порт USB 2 старой школы не станет внезапно быстрее только потому, что вы подключите его к совершенно новому резервному диску USB 4. .

Ваши старые кабели будут работать на максимальной скорости

Имеющиеся у вас USB-кабели и адаптеры будут работать с USB 4, но, как и со всем остальным, имеющим обратную совместимость, они будут работать только на максимальной номинальной скорости. Таким образом, если у вас есть кабель USB 3.2, который может работать на скорости 5 Гбит/с, вы получите только до 5 Гбит/с, даже если вы используете его для подключения порта USB 4 к устройству USB 4. Чтобы получить поддержку Thunderbolt 3, вам, скорее всего, понадобится кабель Thunderbolt 3.

Thunderbolt 4 — это USB 4 со всеми дополнениями

В то же время, когда мы видим появление USB 4, на рынок выходит Intel Thunderbolt 4, но на самом деле эти два стандарта не конкурируют друг с другом. Чтобы компьютер или периферийное устройство было сертифицировано как Thunderbolt 4, производитель должен получить сертификат от Intel, подтверждающий, что он способен поддерживать все возможности USB 4, включая поддержку Thunderbolt 3.

Thunderbolt 4 — это не более чем этикетка, доказывающая, что это устройство было одобрено Intel за некоторый счет производителя. Если вы видите продукт, рекламирующий поддержку Thunderbolt 4, на самом деле это означает, что это USB 4 с возможностью подключения 40 Гбит/с и обратной совместимостью с устройствами Thunderbolt 3. Однако, как мы видели, даже такой компьютер, как новый Apple MacBook Pro, совместимый с «Thunderbolt 3», может не работать с eGPU Thunderbolt 3.

"Thunderbolt 4 – это программа брендинга, – – сказал Сондерс. «И программа брендинга, как сообщила Intel, фактически представляет собой USB 4 с некоторыми требованиями, чтобы он поддерживал все высококачественные функции, некоторые из которых являются необязательными».

Производство будет дороже, чем USB 3.2

Одним из препятствий для массового внедрения является дополнительная стоимость USB 4. Хотя мы точно не знаем, сколько будет стоить поставщикам ПК и устройств добавление возможности подключения USB 4, мы знаем, что для этого потребуются более дорогие компоненты, чем последний текущий стандарт, USB 3.2.

"Я думаю, что это будет нечто меньшее, чем Thunderbolt, но не такое недорогое, как SuperSpeed, с точки зрения фактических материальных затрат для разработчика продукта", – сказал Сондерс. «Для этого требуется много ворот, и продукт по-прежнему выполняет все функции SuperSpeed».

Сондерс добавил, что надеется, что расходы быстро снизятся. Тем не менее, мы предполагаем, что разница в стоимости приведет к тому, что USB 4 будет использоваться на более дорогих ПК, по крайней мере, на первых порах.

Почему USB 4 официально пишется как «USB4» (без пробела)

В отличие от любой другой версии USB, новая спецификация официально пишется без пробела перед номером версии. Хотя мы думаем, что большинство людей, вероятно, напишут его как USB 4, официальное название — USB4. Генеральный директор USB Promoter Group Брэд Сондерс объяснил, что его цель удаления пробела состояла в том, чтобы сместить акцент с номеров версий на торговую марку.

"Одна из вещей, о которых я пытаюсь сказать прямо сейчас, это то, что мы не планируем идти по итеративному пути 4.0, 4.1, 4.2", – сказал он нам. «И мы не хотим, чтобы это ассоциировалось и использовалось с продуктами в качестве отличительного признака. . . мы хотим, чтобы это было как можно проще».

Спецификация USB 3.x была заполнена различными номерами версий, включая USB 3.0, USB 3.1 Gen 1, USB 3.1 Gen 2 и четыре разные версии USB 3.2, в дополнение к наличию или отсутствию дополнительных функций, таких как USB PD и альтернативный режим. Но Сондерс сказал нам, что эти цифры действительно предназначены для разработчиков, и он хотел бы, чтобы OEM-производители использовали более простые термины, такие как «SuperSpeed USB», при маркетинге своей продукции.

Возможно, из-за опасений, что маркетологи набрасывают на потребителей слишком много цифр, Сондерс сказал, что организация не планирует использовать номера версий для обновлений спецификаций. Таким образом, даже если через два года будет более быстрая итерация, она, скорее всего, по-прежнему будет называться USB 4, но с цифрой скорости после нее (мы представляем что-то вроде USB 4 80 Гбит/с). Он и его команда еще не определились со стратегией брендинга, поэтому для USB 4 также может быть маркетинговое название. Так же, как USB 3.x известен как «SuperSpeed USB», USB 4 может получить собственное прозвище ( мы предлагаем «Super Duper Speed USB»).

«Я хочу, чтобы это было четкое различие. USB 4 — это собственная архитектура с собственным набором скоростей, и постарайтесь не попасть в ловушку этих точечных релизов для каждой отдельной скорости», — сказал он. "Когда и если это произойдет быстрее, мы просто получим более быструю версию сертификации и бренда".

Продукты USB 4 сегодня

На момент написания этой статьи лишь несколько устройств продавались как устройства USB 4. К ним относятся док-станция Kingston SD5700T, корпус Acasis M.2 NVMe, концентратор OWC Thunderbolt и кабель Cable Matters 40 Гбит/с.

Даже без выделенных периферийных устройств USB 4 вы можете воспользоваться спецификацией, подключившись к док-станциям Thunderbolt 3, eGPU и высокоскоростным твердотельным накопителям.

Аврам Пилтч — главный редактор Tom's Hardware. Когда он не играет с последними гаджетами на работе или не надевает виртуальные шлемы на выставках, вы обнаружите, что он рутирует свой телефон, разбирает свой компьютер или кодирует плагины. Обладая техническими знаниями и страстью к тестированию, Аврам разработал множество реальных тестов, в том числе наш тест батареи ноутбука.

Практически любой компьютер, который вы покупаете сегодня, оснащен одним или несколькими разъемами универсальной последовательной шины. Эти разъемы USB позволяют быстро и легко подключать к компьютеру мыши, принтеры и другие аксессуары. Операционная система также поддерживает USB, поэтому установка драйверов устройств также выполняется быстро и легко. По сравнению с другими способами подключения устройств к вашему компьютеру (включая параллельные порты, последовательные порты и специальные карты, которые вы устанавливаете внутри корпуса компьютера), USB-устройства невероятно просты.

В этой статье мы рассмотрим USB-порты как с точки зрения пользователя, так и с технической точки зрения. Вы узнаете, почему система USB такая гибкая и как она может так легко поддерживать такое количество устройств — это действительно потрясающая система.

Любой, кто когда-либо имел дело с компьютерами, знает проблему, которую пытается решить универсальная последовательная шина: в прошлом подключение устройств к компьютерам было настоящей головной болью.

Принтеры подключались к параллельным портам принтеров, а большинство компьютеров поставлялись только с одним портом. Такие вещи, как внешние носители данных, которым требуется высокоскоростное подключение к компьютеру, также будут использовать параллельный порт, часто с ограниченным успехом и низкой скоростью.
Последовательный порт использовался в модемах, а также в некоторых принтерах и различных необычных устройствах, таких как карманные компьютеры (КПК) и цифровые камеры. У большинства компьютеров было не более двух последовательных портов, и в большинстве случаев они были очень медленными.
Устройства, которым требовалось более быстрое подключение, поставлялись с собственными картами, которые должны были вставляться в слот для карт внутри корпуса компьютера. К сожалению, количество слотов для карт ограничено, а некоторые карты сложно установить.

Цель USB – положить конец всем этим головным болям. Универсальная последовательная шина — это единый, стандартизированный и простой в использовании способ подключения до 127 устройств к компьютеру.

Практически каждое периферийное устройство, производимое в настоящее время, выпускается в версии USB. Примерный список USB-устройств, которые вы можете купить сегодня, включает:

Принтеры
Сканеры
Мыши
Джойстики
Хомуты
Цифровые камеры
Веб-камеры
Устройства для сбора научных данных
Модемы
Динамики
Телефоны
Видеотелефоны
Устройства хранения
Сетевые подключения

В следующем разделе мы рассмотрим USB-кабели и разъемы, которые позволяют вашему компьютеру обмениваться данными с этими устройствами.

USB-кабели и разъемы

Подключить USB-устройство к компьютеру очень просто: нужно найти USB-разъем на задней панели устройства и вставить его в него.

Если это новое устройство, операционная система автоматически обнаружит его и запросит диск с драйверами. Если устройство уже установлено, компьютер активирует его и начинает с ним общаться. USB-устройства можно подключать и отключать в любое время.

Многие USB-устройства поставляются со встроенным кабелем, и на кабеле есть разъем "A". Если нет, то на устройстве есть разъем, который принимает разъем USB "B".

В стандарте USB используются разъемы "A" и "B", чтобы избежать путаницы:

Разъемы "A" направляются "вверх по течению" к компьютеру.
Разъемы "B" направляются "вниз по течению" и подключаются к отдельным устройствам.

Используя разные разъемы на восходящем и нисходящем концах, невозможно запутаться — если вы подключите разъем «B» любого USB-кабеля к устройству, вы знаете, что он будет работать. Точно так же вы можете подключить любой разъем "A" к любому разъему "A" и быть уверенным, что он будет работать.

Большинство компьютеров, которые вы покупаете сегодня, оснащены как минимум одним или двумя разъемами USB. Но с таким количеством USB-устройств на рынке у вас очень быстро заканчиваются розетки. Например, у вас может быть клавиатура, мышь, принтер, микрофон и веб-камера, работающие по технологии USB, поэтому возникает очевидный вопрос: "Как подключить все устройства?"

Простое решение проблемы – купить недорогой USB-концентратор. Стандарт USB поддерживает до 127 устройств, и USB-концентраторы являются частью стандарта.

Концентратор обычно имеет четыре новых порта, но их может быть и больше. Вы подключаете концентратор к компьютеру, а затем подключаете свои устройства (или другие концентраторы) к концентратору. Объединив концентраторы в цепочку, вы можете создать десятки доступных USB-портов на одном компьютере.

Концентраторы могут быть с питанием или без него. Как вы увидите на следующей странице, стандарт USB позволяет устройствам получать питание от USB-подключения. Высокомощные устройства, такие как принтер или сканер, будут иметь собственный источник питания, но устройства с низким энергопотреблением, такие как мыши и цифровые камеры, получают питание от шины, чтобы упростить их. Питание (до 500 миллиампер при 5 вольтах для USB 2.0 и 900 миллиампер для USB 3.0) поступает от компьютера. Если у вас много устройств с автономным питанием (таких как принтеры и сканеры), то ваш концентратор не нуждается в питании — ни одно из устройств, подключенных к концентратору, не нуждается в дополнительном питании, поэтому компьютер может справиться с этим. Если у вас много устройств без питания, таких как мыши и камеры, вам, вероятно, понадобится концентратор с питанием. Хаб имеет собственный трансформатор и подает питание на шину, чтобы устройства не перегружали питание компьютера.

Процесс USB

При включении хост опрашивает все устройства, подключенные к шине, и назначает каждому из них адрес. Этот процесс называется нумерацией — устройства также нумеруются при подключении к шине. Хост также узнает от каждого устройства, какой тип передачи данных он хочет выполнить:

Прерывание. Устройство, такое как мышь или клавиатура, которое будет отправлять очень мало данных, выберет режим прерывания.
Bulk. Устройство, подобное принтеру, которое получает данные одним большим пакетом, использует режим массовой передачи. Блок данных отправляется на принтер (порциями по 64 байта) и проверяется на предмет правильности.
Изохронный. Потоковое устройство (например, динамики) использует изохронный режим. Потоки данных между устройством и хостом передаются в режиме реального времени без исправления ошибок.

Хост также может отправлять команды или запрашивать параметры с управляющими пакетами.

По мере перечисления устройств хост отслеживает общую пропускную способность, запрашиваемую всеми изохронными и прерывающими устройствами. Они могут потреблять до 90 процентов доступной пропускной способности 480 Мбит/с (USB 3.0 увеличивает эту скорость до 4,8 гигабит в секунду). После того, как 90 процентов израсходовано, хост запрещает доступ к любым другим изохронным или прерывающим устройствам. Пакеты управления и пакеты для массовой передачи используют любую оставшуюся полосу пропускания (не менее 10 процентов).

Универсальная последовательная шина делит доступную полосу пропускания на кадры, и хост управляет кадрами. Фреймы содержат 1500 байт, и каждую миллисекунду начинается новый кадр. Во время кадра изохронные устройства и устройства прерывания получают слот, поэтому им гарантирована необходимая полоса пропускания. Массовая передача и передача управления используют все оставшееся пространство. Технические ссылки в конце статьи содержат много подробностей, если вы хотите узнать больше.

Внутри USB-кабеля: есть два провода питания: +5 В (красный) и заземление (коричневый), а также витая пара (желтый и синий) проводов для передачи данных. Кабель также экранирован.

Универсальная последовательная шина имеет следующие функции:

Компьютер действует как хост.
К хосту можно подключить до 127 устройств либо напрямую, либо через концентраторы USB.
Отдельные USB-кабели могут иметь длину до 5 м; с концентраторами устройства могут находиться на расстоянии до 30 метров (6 кабелей) от хоста.
С USB 2.0 максимальная скорость передачи данных по шине составляет 480 мегабит в секунду (в 10 раз больше, чем у USB 1.0).
Кабель USB 2.0 состоит из двух проводов для питания (+5 В и заземления) и витой пары для передачи данных. Стандарт USB 3.0 добавляет еще четыре провода для передачи данных. В то время как USB 2.0 может одновременно отправлять данные только в одном направлении (нисходящем или восходящем), USB 3.0 может передавать данные одновременно в обоих направлениях.
По проводам питания компьютер может подавать до 500 мА при напряжении 5 вольт. Кабель USB 3.0 обеспечивает ток до 900 мА.
Устройства с низким энергопотреблением (например, мыши) могут получать питание непосредственно от шины. Устройства большой мощности (например, принтеры) имеют собственные источники питания и потребляют от шины минимальное количество энергии. Концентраторы могут иметь собственные источники питания для питания устройств, подключенных к концентратору.
USB-устройства поддерживают горячую замену, то есть вы можете подключать их к шине и отключать в любое время. Кабель USB 3.0 совместим с портами USB 2.0 — вы не получите такой же скорости передачи данных, как при использовании порта USB 3.0, но данные и питание будут по-прежнему передаваться по кабелю.
Многие USB-устройства могут быть переведены в спящий режим хост-компьютером, когда компьютер переходит в режим энергосбережения.

Устройства, подключенные к USB-порту, используют кабель для передачи питания и данных.

Стандарт для USB версии 2.0 был выпущен в апреле 2000 г. и служит обновлением для USB 1.1.

USB 2.0 (высокоскоростной USB) обеспечивает дополнительную пропускную способность для мультимедийных приложений и приложений для хранения данных, а скорость передачи данных в 40 раз выше, чем у USB 1.1. Чтобы обеспечить плавный переход как для потребителей, так и для производителей, USB 2.0 имеет полную прямую и обратную совместимость с оригинальными USB-устройствами, а также работает с кабелями и разъемами, предназначенными для оригинального USB.

Поддерживая три режима скорости (1,5, 12 и 480 мегабит в секунду), USB 2.0 поддерживает устройства с низкой пропускной способностью, такие как клавиатуры и мыши, а также устройства с высокой пропускной способностью, такие как веб-камеры с высоким разрешением, сканеры, принтеры и устройства с высокой пропускной способностью. системы хранения емкости. Внедрение USB 2.0 позволило лидерам индустрии ПК продвинуться вперед в разработке периферийных устройств для ПК, дополняющих существующие высокопроизводительные ПК. Помимо улучшения функциональности и стимулирования инноваций, USB 2.0 повышает производительность пользовательских приложений и позволяет пользователю одновременно запускать несколько приложений для ПК или несколько высокопроизводительных периферийных устройств.

Стандарт USB 3.0 (SuperSpeed USB) стал официальным 17 ноября 2008 г. [источник: Everything USB]. USB 3.0 может похвастаться скоростью в 10 раз выше, чем USB 2.0, со скоростью 4,8 гигабит в секунду. Он предназначен для таких приложений, как передача видеоматериалов высокой четкости или резервное копирование всего жесткого диска на внешний диск.По мере увеличения емкости жесткого диска возрастает потребность в высокоскоростном методе передачи данных.

Принятие стандарта USB 3.0 идет медленно. Производители чипов должны разработать оборудование для материнских плат, поддерживающее USB 3.0. Владельцы компьютеров могут приобрести карты, которые они могут установить на свои компьютеры, чтобы обеспечить поддержку USB 3.0. Но аппаратная поддержка — это только часть проблемы — вам также нужна поддержка со стороны вашей операционной системы. Несмотря на то, что Microsoft объявила, что Windows 7 в конечном итоге будет поддерживать стандарт USB 3.0, компания поставила свою операционную систему без поддержки USB 3.0. Последние дистрибутивы операционной системы Linux поддерживают USB 3.0.

Возможно, вы не думаете, что кабели передачи данных вызывают споры. Но некоторые репортеры, такие как автор ZDNet Адриан Кингсли-Хьюз, предполагают, что одной из причин медленного внедрения USB 3.0 является то, что Intel намеренно отложила производство материнских плат с поддержкой USB 3.0, чтобы дать одному из своих продуктов преимущество [источник: Kingsley - Хьюз]. Этим продуктом является Light Peak, технология передачи данных, которая имеет начальную максимальную скорость передачи данных 10 гигабит в секунду, а в будущем теоретическая скорость достигнет 100 гигабит в секунду. Поскольку Intel является крупным производителем микросхем, только несколько компьютеров с материнскими платами других компаний в настоящее время поддерживают USB 3.0.

Представители Intel отрицают такие утверждения. Руководители компании заявили, что технология Light Peak не заменит порты USB и что Light Peak и USB 3.0 будут работать вместе. В то же время сегодня на рынке можно найти компьютеры и аксессуары с интерфейсом USB 3.0.

Для получения дополнительной информации о USB и смежных темах перейдите по ссылкам на следующей странице.

Наша команда всегда внимательно следит за последними событиями, связанными с технологиями USB. В этом посте мы хотим дать (относительно) краткий обзор того, как выглядит будущее в мире USB.

Справедливое предупреждение: этот пост немного более продвинутый, чем некоторые другие, и предполагает, что у вас есть хотя бы некоторые знания о прошлых и текущих форм-факторах и спецификациях USB.

Итак, давайте приступим к делу.

Невозможно говорить о будущем технологии USB, не принимая во внимание технологию, лежащую в основе линейки продуктов Intel Thunderbolt, и то, как они повлияли на спецификацию USB4.

Инициатива USB4, продвигаемая Форумом разработчиков USB (USB-IF), представляет собой совместную работу отрасли по ратификации стандартов и сертификации оборудования на соответствие этим стандартам. USB-IF не производит никакого USB-оборудования. Это остается за поставщиками, поддерживающими USB-IF. Короче говоря, они пытаются сохранить «Универсальный» в «Универсальной последовательной шине».

С другой стороны, Intel одновременно является соратником и конкурентом USB-IF. Они производят свои продукты Thunderbolt, используя технологию, которая бросает вызов стандартам, разработанным форумом.

Конкуренция, безусловно, поддерживает творческий потенциал. Однако Thunderbolt 4 также предоставляет производителям оборудования возможность выбора между совместимостью с USB или поддержкой Thunderbolt.

Производственное сообщество делает и то, и другое, что создает будущую технологическую среду принудительного, но независимого сотрудничества между USB-IF и Intel. В результате получается хаотично и иногда запутанно, но в конструктивном ключе.

USB4 и USB-IF

USB4 — это будущее технологии USB. Это ближайшее будущее, поскольку выпуск спецификации USB4 уже завершен, и первые устройства с поддержкой USB4 появляются на полках магазинов. Однако массовое внедрение и распространение USB4 займет некоторое время.

Неизбежная спецификация USB4 обещает «принятие» протокола Thunderbolt 3 как свидетельство принудительного сотрудничества между USB-IF и Intel.

USB-IF призван устранить некоторый хаос и путаницу, связанные с наличием на улице четырех активных спецификаций USB (2.0; 3.0, 3.1 и скоро 3.2), включая два разных типа разъемов (USB-A и USB-C). ). Спецификация USB4 также дополнит поддержку сообщества Thunderbolt 3, которой до сих пор не хватало.

Хорошо, я использовал термин "протокол Thunderbolt 3" в отношении того, что он является частью спецификации USB4. Что это значит? Практический ответ заключается в том, что продукты, подключенные к Thunderbolt 3, будут работать через порт USB4 устройства.

Это будет верно только в том случае, если поставщики реализуют эту часть спецификации USB4. Они не могут. Никакие правоохранительные органы не заставят их это сделать. Это будет рыночное решение, основанное на требованиях клиентов. Однако рынок будет этого требовать, потому что это упрощает им жизнь. Забавно, как это работает.

Преимущества Thunderbolt 3 станут доступны всем после того, как USB4 будет внедрен во всем вычислительном мире в качестве открытого стандарта по значительно сниженной цене.

USB4 также нацелен на то, чтобы уменьшить путаницу во вселенной USB, диктуя стандартный список функций, которые должно предлагать каждое устройство USB4.Стандартизация таких функций, как дисплей и аудиовыход, значительно упростит ситуацию, в которой мы сейчас находимся.

Thunderbolt 3 и Intel

Thunderbolt 3 (T3) был разработан, чтобы "один кабель заменял все другие кабели" независимо от того, какие компьютерные периферийные устройства или другие устройства вам нужно было подключить для связи или подзарядки.

Раннее внедрение и распространение T3 ограничено из-за стоимости и отсутствия информации о поддержке. Intel не разглашает детали того, как это работает.

Это становится проблемой "комфорта" клиента с технологией. USB хорошо известен и знаком. Т3 нет, и вы не можете найти в Google причину, по которой вы так себя чувствуете. Вот несколько фактов о T3 и USB:

Спецификации USB4 и Thunderbolt 3 различаются. Таким образом, вы зависите от поставщиков USB для включения протоколов T3, чего может не произойти. Итак, будет ли ваше устройство, подключенное к Thunderbolt, работать через порт USB4? Возможно :).
Наличие подходящих кабелей и портов является подстановочным знаком, поскольку протокол передачи сигналов USB отличается от протокола передачи сигналов Thunderbolt 3 (передача данных PCIe). Кабели, поддерживающие протокол USB, не поддерживают устройство T3.

Громовержец 4 (T4)

Похоже, что Intel всегда будет использовать стратегию USB "на шаг впереди", чтобы оставаться конкурентоспособными или заставлять USB быть более прогрессивными в своих технологиях.

Судя по всему, спецификация T4 явно нацелена на увеличение нагрузки на USB-IF для улучшения технологических предложений для портов USB-C. Первые компьютеры T4 с процессорами Intel 11-го поколения и периферийными устройствами будут выпущены одновременно с выпуском спецификаций USB4.

Что вы получаете от T4:

Высокие требования к видео и передаче данных.
Поддержка многопортовых концентраторов.
Поддержка двух дисплеев 4K или одного дисплея 8K со скоростью передачи данных PCIe 32 ГБ.
Разрешить использование док-станций и мониторов T4 через четыре порта T4.
Оборудование T3 будет совместимо с технологией T4.
Независимость от путаницы с портом USB-C.
Функции, превосходящие возможности спецификации USB4.

Выводы

USB4 и Thunderbolt 4 — это будущее подключения устройств и зарядки аккумуляторов для портативных устройств. Между Intel и USB-IF и рекламными группами существует надежная конкурентная среда.

На первый взгляд это выглядит как игра в превосходство со стороны Intel, но результаты были совместными до такой степени, что USB-группы переняли многие из технических усовершенствований технологии Thunderbolt, хотя и спустя три или более года после факта. .

Несоответствие технологий может быть связано с тем, что независимая компания Intel производит Thunderbolt после выпуска новой спецификации. Тем не менее, USB-IF только разрабатывает стандарты и разрешает производство устройств вендорам. USB-IF — это консорциум отраслевых партнеров, бизнес-модель которого не существует, в то время как Intel руководствуется своей бизнес-моделью для монетизации своих разработок.

Похоже, все это работает в условиях стремительного развития технологий, когда один продукт превосходит другой. Преимущество усилий USB-IF заключается в том, что это делается в открытой среде, и от этого выигрывает его стоимость. Intel производит дорогостоящие проприетарные продукты, которые сдерживают внедрение и принятие их продуктов.

Более тесное сотрудничество между USB-IF и Intel принесет пользу клиентской базе продуктов USB и Thunderbolt, объединив их в одно недорогое и лучшее технологическое решение.

USB не идеален, но он заменил множество портов, которых мы больше никогда не увидим.

Эндрю Каннингем – 17 августа 2014 г., 23:10 UTC

комментарии читателей

Поделиться этой историей

Дополнительная литература

Форум разработчиков USB, группа компаний, курирующих стандарт, полностью осознает эту проблему и хочет решить ее с помощью кабеля нового типа, получившего название Type-C. Этот штекер предназначен для замены портов USB Type-A и Type-B всех размеров на телефонах, планшетах, компьютерах и других периферийных устройствах. Type-C будет поддерживать новую, более быструю спецификацию USB 3.1 с возможностью расширения по мере увеличения пропускной способности.

Вполне возможно, что через несколько лет USB Type-C станет нормой, полностью заменив спутанное гнездо различных кабелей, которое мы все скручиваем в ящиках наших столов. На данный момент это просто еще один предлог, чтобы пропустить этот зауженный комикс XKCD о распространении стандартов. Пока мы ждем, спасет ли Type-C нас от кабельного ада или только усугубит его, давайте быстро посмотрим, где был USB на протяжении многих лет, с какими конкурирующими стандартами он боролся и какие технологии он будет продолжать использовать. бороться в будущем.

Что он заменил

Если вы пользуетесь компьютером всего десять лет или около того, вы можете воспринимать USB как должное. Но, несмотря на постоянно меняющиеся характеристики и разъемы, это все равно значительный шаг вперед по сравнению с тем, что было раньше.

Если вы использовали компьютер в любое время до появления USB в эпоху Pentium и Pentium II, для подключения к вашему компьютеру практически любых устройств требовался любой из множества портов. Подключить мышь? Возможно, вам нужен разъем PS/2 или последовательный порт. Клавиатура? Снова PS/2, возможно, Apple Desktop Bus или разъем DIN. Принтеры и сканеры обычно использовали большие старые параллельные порты, и вы также можете использовать их для внешнего хранилища, если не хотите использовать SCSI. Для подключения геймпадов или джойстиков к компьютеру часто требовался игровой порт, который в 90-х годах обычно можно было найти на выделенных звуковых картах (это было еще до того, как аудиочипы стали обычным явлением на материнских платах настольных компьютеров и ноутбуков).

Вы видите проблему. Некоторым из этих портов требовались собственные выделенные карты расширения, все они занимали кучу места, и они часто были суетливы, когда приходило время их настраивать или устранять неполадки. К концу 90-х компьютеры начали оснащаться парой USB-портов, обычно парой из них на задней панели системы — обычно это были порты USB 1.1, обеспечивающие скорость до 12 Мбит/с (или 1,5 Мбит/с для периферийных устройств, таких как клавиатуры). и мыши). Производители аксессуаров не сразу перешли на USB, но клавиатуры, мыши, принтеры и другие аксессуары стали включать порты и разъемы USB в качестве опции, а затем в качестве основного интерфейса.

Когда в начале-середине 2000-х годов USB 2.0 получил более широкое распространение, он начал заменять еще больше вещей. Флэш-накопители USB приложили руку к смерти гибких дисков (и проприетарных родственников, таких как Zip-дисковод), а также к медленному исчезновению оптических носителей — зачем использовать компакт-диски и DVD-диски для хранения данных и носителей для установки операционной системы, когда они меньше, быстрее, более универсальные USB-накопители могут выполнять работу быстрее? USB 2.0 также сделал возможным подключение внешних периферийных устройств, таких как адаптеры Wi-Fi, оптические приводы, порты Ethernet и т. д., которые ранее необходимо было устанавливать внутри компьютера. Скорость передачи до 480 Мбит/с помогла сделать все это возможным, и в эту эпоху порты USB начали множиться и полностью заменять старые устаревшие порты на настольных компьютерах и (особенно) ноутбуках. Довольно часто можно было найти четыре или более порта USB на задней панели настольных компьютеров, а также еще один или два порта на передней панели для легкого доступа.

USB действительно достиг зрелости с выходом USB 2.0, а увеличение скорости USB 3.0 до 5 Гбит/с сделало его еще более полезным для всех упомянутых выше случаев использования — для резервного копирования системы или перемещения гигантского видео требуется меньше времени. файлы вокруг, и это устраняет узкое место для адаптеров 802.11ac или Gigabit Ethernet. Относительно удобно запускать целые операционные системы с жестких дисков или флэш-накопителей USB 3.0, что особенно полезно, если вы пытаетесь устранить неполадки в машине или восстановить данные с нее. Порты USB часто являются единственными портами, доступными на ноутбуках, особенно с учетом того, что Wi-Fi уменьшил потребность в выделенных портах Ethernet. Повсеместное распространение интерфейса гарантирует поддержку всех основных производителей микросхем, от Intel до Qualcomm и AMD. (Текущие чипсеты Intel поддерживают в общей сложности 14 USB-портов, что далеко от двух портов, которые обычно были доступны в ранних системах.)

Другими словами, у USB есть свои проблемы, но ему удалось завоевать и сохранить широкую поддержку со стороны технологических компаний, а базовый разъем USB Type-A, который есть на большинстве компьютеров, не менялся по размеру и форме в течение почти 20 лет. годы. Учитывая множество интерфейсов, которые он заменил, это немалый подвиг.

Читайте также: