USB 4 кіріспесі
USB4 - USB4 сипаттамасында көрсетілген USB жүйесі. USB Developers Forum өзінің 1.0 нұсқасын 2019 жылдың 29 тамызында шығарды. USB4 толық атауы - Universal Serial Bus Generation 4. Ол Intel және Apple компаниялары бірлесіп әзірлеген «Thunderbolt 3» деректерді беру технологиясына негізделген. USB4 деректерді беру жылдамдығы 40 Гбит/с дейін жетуі мүмкін, бұл соңғы шығарылған USB 3.2 (Gen2×2) жылдамдығынан екі есе көп.
Алдыңғы USB хаттама стандарттарынан айырмашылығы, USB4 USB-C қосқышын қажет етеді және қуат көзі үшін USB PD қолдауын қажет етеді. USB 3.2-мен салыстырғанда, ол DisplayPort және PCI Express туннельдерін жасауға мүмкіндік береді. Бұл архитектура деректерді түр мен қолданба бойынша жақсы бере алатын бірнеше терминалдық құрылғы түрлерімен бір жоғары жылдамдықты байланысты динамикалық түрде бөлісу әдісін анықтайды. USB4 өнімдері 20 Гбит/с өткізу қабілетін қолдауы керек және 40 Гбит/с өткізу қабілетін қолдай алады. Дегенмен, туннельдік берудің арқасында, аралас деректерді беру кезінде, тіпті деректер 20 Гбит/с жылдамдықпен берілсе де, нақты деректерді беру жылдамдығы USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2) жылдамдығынан жоғары болуы мүмкін.
USB4 екі нұсқаға бөлінеді: 20 Гбит/с және 40 Гбит/с. Нарықта қолжетімді USB4 интерфейсі бар құрылғылар Thunderbolt 3 жылдамдығының 40 Гбит/с немесе 20 Гбит/с төмендетілген нұсқасын ұсынуы мүмкін. Егер сіз ең жоғары беру жылдамдығы бар құрылғыны, яғни 40 Гбит/с сатып алғыңыз келсе, сатып алмас бұрын сипаттамаларын тексеріп алған дұрыс. Жоғары жылдамдықты беруді қажет ететін сценарийлер үшін тиісті USB 3.1 C TO C таңдау өте маңызды, себебі ол 40 Гбит/с жылдамдыққа жетудің негізгі тасымалдаушысы болып табылады.
Көптеген адамдар USB4 және Thunderbolt 4 арасындағы байланыс туралы шатастырады. Шын мәнінде, Thunderbolt 4 және USB4 екеуі де Thunderbolt 3 негізгі хаттамасына негізделген. Олар бір-бірін толықтырады және үйлесімді. Интерфейстердің барлығы Type-C болып табылады, ал екеуінің де максималды жылдамдығы 40 Гбит/с құрайды.
Біріншіден, біз айтып отырған USB4 кабелі - USB беру стандарты, ол USB берудің өнімділігі мен тиімділігіне қатысты хаттама сипаттамасы. USB4-ті осы сипаттаманың «төртінші буыны» деп түсінуге болады.
USB тарату хаттамасын 1994 жылы Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC және Nortel сияқты бірнеше компаниялар бірлесіп ұсынып, әзірледі. Ол 1994 жылы 11 қарашада USB V0.7 нұсқасы ретінде шығарылды. Кейінірек бұл компаниялар 1995 жылы USB-IF деп аталатын USB Implementers Forum деп аталатын USB-ны насихаттау және қолдау үшін коммерциялық емес ұйым құрды, ал USB-IF қазір USB стандарттау ұйымы болып табылады.
1996 жылы USB-IF ресми түрде USB1.0 сипаттамасын ұсынды. Дегенмен, USB1.0 беру жылдамдығы небәрі 1,5 Мбит/с, максималды шығыс тогы 5В/500мА болды, ал сол кезде USB қолдайтын перифериялық құрылғылар өте аз болды, сондықтан аналық плата өндірушілері USB интерфейстерін аналық платада сирек тікелей жобалады.
▲USB 1.0
1998 жылдың қыркүйегінде USB-IF USB 1.1 сипаттамасын шығарды. Бұл жолы беру жылдамдығы 12 Мбит/с дейін арттырылды, ал USB 1.0-дегі кейбір техникалық мәліметтер түзетілді. Максималды шығыс тогы 5В/500мА болып қалды.
2000 жылдың сәуірінде USB 2.0 стандарты енгізілді, оның беру жылдамдығы 480 Мбит/с, яғни 60 Мбит/с. Бұл USB 1.1-ден 40 есе жоғары. Ең жоғары шығыс тогы 5В/500мА құрайды және ол 4 істікті дизайнды қабылдайды. USB 2.0 бүгінгі күнге дейін қолданылып келеді және оны ең ұзақ қызмет ететін USB стандарты деп айтуға болады.
USB 2.0 нұсқасынан бастап, USB-IF атауын өзгертудегі «ерекше талантын» көрсетті.
2003 жылдың маусым айында USB-IF USB сипаттамалары мен стандарттарын қайта атады, USB 1.0 нұсқасын USB 2.0 төмен жылдамдықты нұсқасына, USB 1.1 нұсқасын USB 2.0 толық жылдамдықты нұсқасына және USB 2.0 нұсқасын USB 2.0 жоғары жылдамдықты нұсқасына өзгертті.
Дегенмен, бұл өзгеріс сол кездегі қазіргі жағдайға аз әсер етті, себебі USB 1.0 және 1.1 тарихи сахнадан іс жүзінде шығып қалды.
2008 жылдың қараша айында Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC және ST-NXP сияқты салалық алыптардан тұратын USB 3.0 Promoter Group USB 3.0 стандартын аяқтап, оны көпшілікке шығарды. Берілген ресми атауы «SuperSpeed» болды. USB Promoter Group негізінен USB сериялы стандарттарын әзірлеу және тұжырымдауға жауапты, ал стандарттар ақырында басқару үшін USB-IF компаниясына беріледі.
USB 3.0 максималды беру жылдамдығы 5,0 Гбит/с жетеді, бұл 640 МБ/с құрайды. Максималды шығыс тогы 5 В/900 мА. Ол 2.0 нұсқасымен толық үйлесімді және толық дуплексті деректерді беруді қолдайды (яғни, ол деректерді бір уақытта қабылдай және жібере алады, ал USB 2.0 жартылай дуплексті), сондай-ақ қуатты басқару мүмкіндіктері мен басқа да мүмкіндіктерге ие.
USB 3.0 9 істікті дизайнды қолданады. Алғашқы 4 істікті USB 2.0 істіктілерімен бірдей, ал қалған 5 істікті USB 3.0 үшін арнайы жасалған. Сондықтан, оның USB 2.0 немесе USB 3.0 екенін істіктілері арқылы анықтауға болады.
2013 жылдың шілдесінде USB 3.1 шығарылды, оның беріліс жылдамдығы 10 Гбит/с (1280 Мбит/с), бұл SuperSpeed+ деп мәлімдеді, ал рұқсат етілген ең жоғары қуат көзінің кернеуі 20 В/5 А дейін, яғни 100 Вт дейін көтерілді.
USB 3.1 интерфейсінің USB 3.0 интерфейсімен салыстырғанда жаңартылуы да айқын болды. Алайда, көп ұзамай USB-IF USB 3.0 интерфейсін USB 3.1 Gen1, ал USB 3.1 интерфейсін USB 3.1 Gen2 деп өзгертті.
Бұл атаудың өзгеруі тұтынушылар үшін қиындық тудырды, себебі көптеген адал емес сатушылар өнімдерді қаптамасында тек USB 3.1 қолдайтын деп белгілеп, оның 1-ші немесе 2-ші буын екенін көрсетпеді. Шын мәнінде, екеуінің де беріліс өнімділігі мүлдем басқаша, сондықтан тұтынушылар кездейсоқ тұзаққа түсіп қалуы мүмкін. Сондықтан, атаудың өзгеруі тұтынушылардың көпшілігі үшін жаман қадам болды.
2017 жылдың қыркүйегінде USB 3.2 шығарылды. USB Type-C нұсқасында ол деректерді беру үшін қос 10 Гбит/с арнаны қолдайды, жылдамдығы 20 Гбит/с (2500 МБ/с) дейін, ал максималды шығыс тогы әлі де 20 В/5 А құрайды. Басқа аспектілерде шамалы жақсартулар бар.
▲USB атауын өзгерту процесі
Дегенмен, 2019 жылы USB-IF атауын өзгертудің тағы бір тәсілін ұсынды. Олар USB 3.1 Gen1 (бастапқы USB 3.0) USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (бастапқы USB 3.1) USB 3.2 Gen2 және USB 3.2 USB 3.2 Gen 2×2 деп өзгертті.
Қазір және болашақ: USB4-тің алға жылжуы
Енді USB4-ке жеткеннен кейін, осы жаңа хаттама стандартының жаңартулары мен жетілдірулерін қарастырайық. Ең алдымен, бұл «3»-тен «4»-ке дейінгі ұрпақаралық жаңарту болғандықтан, жақсарту айтарлықтай болуы керек.
Біз жинаған барлық ақпаратқа сүйене отырып, USB4 жаңа мүмкіндіктері келесідей қорытындыланады:
1. 40 Гбит/с максималды беру жылдамдығы:
Қос арналы беріліс арқылы USB4 теориялық максималды беру жылдамдығы 40 Гбит/с жетуі керек, бұл Thunderbolt 3 жылдамдығымен бірдей (төменде «Thunderbolt 3» деп аталады).
Шын мәнінде, USB4 үш тарату жылдамдығына ие болады: 10 Гбит/с, 20 Гбит/с және 40 Гбит/с. Сондықтан, егер сіз ең жоғары тарату жылдамдығы бар, яғни 40 Гбит/с құрылғыны сатып алғыңыз келсе, сатып алмас бұрын сипаттамаларын тексеріп алғаныңыз жөн.
2. Thunderbolt 3 интерфейстерімен үйлесімді:
Кейбір (барлығы емес) USB4 құрылғылары Thunderbolt 3 интерфейстерімен үйлесімді болуы мүмкін. Яғни, егер құрылғыңызда USB4 интерфейсі болса, Thunderbolt 3 құрылғысын сыртқы жағынан қосуға болады. Дегенмен, бұл міндетті емес. Оның үйлесімділігі құрылғы өндірушісінің көзқарасына байланысты.
3. Динамикалық өткізу қабілеттілігі ресурстарын бөлу мүмкіндігі:
Егер сіз USB4 портын дисплейді қосу және деректерді тасымалдау үшін пайдалансаңыз, порт жағдайға сәйкес тиісті өткізу қабілеттілігін бөледі. Мысалы, егер бейне 1080p дисплейді басқару үшін өткізу қабілеттілігінің тек 20%-ын қажет етсе, онда өткізу қабілеттілігінің қалған 80%-ын басқа тапсырмалар үшін пайдалануға болады. Бұл USB 3.2 және одан бұрынғы дәуірлерде мүмкін болмады. Оған дейін USB жұмыс режимі кезектесіп жұмыс істейтін.
4. USB4 құрылғыларының барлығы USB PD қолдайды
USB PD - қазіргі кездегі негізгі жылдам зарядтау хаттамаларының бірі болып табылатын USB Power Delivery (USB қуат беру) технологиясы. Оны USB-IF ұйымы да әзірлеген. Бұл сипаттама жоғары кернеулер мен токтарға қол жеткізе алады, максималды қуат беру 100 Вт-қа дейін жетеді, ал қуат беру бағытын еркін өзгертуге болады.
USB-IF ережелеріне сәйкес, қазіргі USB PD зарядтау интерфейсінің стандартты түрі USB Type-C болуы керек. USB Type-C интерфейсінде PD байланыс конфигурациясы арналары үшін қолданылатын екі түйреуіш, CC1 және CC2 бар.
5. Тек USB Type-C интерфейсін пайдалануға болады
Жоғарыда аталған мүмкіндіктің арқасында USB4 тек USB Type-C қосқыштары арқылы ғана жұмыс істей алатынын білуіміз мүмкін. Шын мәнінде, тек USB PD ғана емес, сонымен қатар USB-IF-тің басқа да соңғы стандарттарында ол тек Type-C-ге қолданылады.
6. Өткен хаттамалармен кері үйлесімді болуы мүмкін
USB4 USB 3 және USB 2 құрылғыларымен және порттарымен бірге пайдаланылуы мүмкін. Яғни, ол бұрынғы хаттама стандарттарымен кері үйлесімді болуы мүмкін. Дегенмен, USB 1.0 және 1.1 қолдау көрсетілмейді. Қазіргі уақытта бұл хаттаманы пайдаланатын интерфейстер нарықтан дерлік жоғалып кетті.
Әрине, USB4 құрылғысын USB 3.2 портына қосқан кезде, ол 40 Гбит/с жылдамдықпен ақпарат бере алмайды. Ал ескірген USB 2 интерфейсі USB4 интерфейсіне қосылғандықтан жылдамдамайды.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 21 шілде
