USB4’ün hiçbir USB standardının veremediği performansı vermesi

USB4 ve Thunderbolt 4 ve en yeni USB standardı hakkında bilmeniz gereken her şey.

USB, 90’ların 12 Mbps günlerinden bu yana çok yol kat etti. USB-B’ye veda etti ve USB-A’dan ince, ters çevrilebilir USB-C konektörü lehine yavaş yavaş uzaklaşıyor. Veri aktarım hızları o kadar çarpıcı bir şekilde arttı ki, yüksek çözünürlüklü monitörler, hızlı harici depolama ve USB Implementers Forum’un en son açık standardı USB4’ten çok sayıda başka cihazla güçlü kurulumlar çalıştırabiliyoruz.

USB4, USB ve Intel Thunderbolt protokollerini ilk kez birleştirerek USB’nin yeteneklerini genişletirken teknolojiyi farklı performans sınıflarına daha da bölüyor. Dinamik bant genişliği tahsisi gibi özellikler eklemek, USB4’ün açık ara en gelişmiş USB nesli olmasını sağlar. USB4’ü destekleyen bilgisayarlar, yuvalar ve kablolar olsa da, Intel markası olmadan bir eGPU’ya güç sağlamak gibi protokolün yapabileceği her şeyi henüz görmedik.

Tüm bunlar olurken, en yeni ve en iyi nesil USB’ye ışık tutmanın harika bir zaman olacağını düşündük. USB4 ile ilgili her şey için kullanışlı bir tazeleyici hazırladık, özelliğin diğer özelliklerden farklarından protokol tünellemeye, Alt Mod’a ve güç dağıtımına kadar çeşitli temel yönlerini ayırdık.

Bir bakışta USB4 ve USB 3 ve Thunderbolt karşılaştırması

Kısa süre içinde USB4 ve ilgili standartları daha derinlemesine inceleyeceğiz. Ancak şu anda mevcut USB nesillerinin birbirleriyle ve Intel’in Thunderbolt’un daha yeni yinelemeleriyle nasıl karşılaştırıldığına dair hızlı bir genel bakış istiyorsanız, aşağıdaki tabloya bakın (hızların maksimum teorik aktarım hızları olduğunu unutmayın):

*Yaklaşan USB4 Sürüm 2.0’ı içermez (sonraki bölüme bakın). 

USB4 Sürüm 2.0

Spesifikasyon henüz yayınlanmadığından, yukarıdaki tablo yakında çıkacak olan ” USB4 Sürüm 2.0 “ı içermemektedir. 1 Eylül’de duyurulan cihazın, USB Promoter Group’un dediği gibi “yeni tanımlanmış”, 80Gbps USB-C aktif kabloları ve 40Gbps USB-C pasifini kullanan yeni bir fiziksel katman mimarisi aracılığıyla USB-C üzerinden 80Gbps’ye kadar etkinleştirmesi bekleniyor. bugün zaten var olan kablolar.

USB4 Sürüm 2.0 ayrıca, 20 Gbps’yi aşan USB 3.2 tünelleme dahil olmak üzere beklenen iyileştirmelerle daha geniş bant genişliğinden yararlanarak protokol tünelleme performansını artıracaktır.

USB-IF, spesifikasyonun yanı sıra USB-Type-C ve USB Güç Dağıtımı (USB PD) standartlarına ilişkin güncellemeleri Kasım 2022’ye kadar yayınlamayı umuyor.

USB4 ve USB-C

Şimdi, bazı temel bilgiler. USB4, USB-C’den nasıl farklıdır?

USB Type-C’yi (veya USB Type-A, vb.) bağlantı noktasının ve fişin fiziksel şekli ve USB4’ü (veya USB 3.2, Thunderbolt 4 vb.) temel teknoloji olarak düşünebilirsiniz. Tüm USB4 ürünleri USB-C konektörünü kullanır, ancak tüm USB-C kabloları ve bağlantı noktaları USB4 protokolünü kullanmaz.

Bir bakışta USB4 ve USB 3 ve Thunderbolt karşılaştırması

Kısa süre içinde USB4 ve ilgili standartları daha derinlemesine inceleyeceğiz. Ancak şu anda mevcut USB nesillerinin birbirleriyle ve Intel’in Thunderbolt’un daha yeni yinelemeleriyle nasıl karşılaştırıldığına dair hızlı bir genel bakış istiyorsanız, aşağıdaki tabloya bakın (hızların maksimum teorik aktarım hızları olduğunu unutmayın):

*Yaklaşan USB4 Sürüm 2.0’ı içermez (sonraki bölüme bakın). 

USB4 Sürüm 2.0

Spesifikasyon henüz yayınlanmadığından, yukarıdaki tablo yakında çıkacak olan ” USB4 Sürüm 2.0 “ı içermemektedir. 1 Eylül’de duyurulan cihazın, USB Promoter Group’un dediği gibi “yeni tanımlanmış”, 80Gbps USB-C aktif kabloları ve 40Gbps USB-C pasifini kullanan yeni bir fiziksel katman mimarisi aracılığıyla USB-C üzerinden 80Gbps’ye kadar etkinleştirmesi bekleniyor. bugün zaten var olan kablolar.

USB4 Sürüm 2.0 ayrıca, 20 Gbps’yi aşan USB 3.2 tünelleme dahil olmak üzere beklenen iyileştirmelerle daha geniş bant genişliğinden yararlanarak protokol tünelleme performansını artıracaktır.

USB-IF, spesifikasyonun yanı sıra USB-Type-C ve USB Güç Dağıtımı (USB PD) standartlarına ilişkin güncellemeleri Kasım 2022’ye kadar yayınlamayı umuyor.

USB4 ve USB-C

Şimdi, bazı temel bilgiler. USB4, USB-C’den nasıl farklıdır?

USB Type-C’yi (veya USB Type-A, vb.) bağlantı noktasının ve fişin fiziksel şekli ve USB4’ü (veya USB 3.2, Thunderbolt 4 vb.) temel teknoloji olarak düşünebilirsiniz. Tüm USB4 ürünleri USB-C konektörünü kullanır, ancak tüm USB-C kabloları ve bağlantı noktaları USB4 protokolünü kullanmaz.

USB4, USB Implementers Forum ( USB-IF ) tarafından sağlanan en yeni nesil USB’dir. USB4 mimarisi ve USB 3.2 ve 2.0 gibi önceki USB nesilleri, USB-IF’nin USB4 spesifikasyonuna koyduğu gibi, bir ana bilgisayar veya cihaz ile çevre birimleri arasındaki veri alışverişini destekleyen kablo veriyoluna atıfta bulunur.

Bir USB-C kablosu veya bağlantı noktası, USB4 teknolojilerini veya USB 3.2 gibi USB mimarisinin eski nesillerini kullanabilir.

USB-IF, USB4  ve USB-C kabloları ve konektörleri için ayrıntılı bir spesifikasyona sahiptir .

USB4 nedir?

USB-IF, 2019’da USB 2.0 ve 3.2 üzerine inşa edilen USB4 spesifikasyonunu ve Intel’in telifsiz hale getirdiği Thunderbolt 3 spesifikasyonunu yayınladı .

USB4, USB 2.0 ve 3.2 ile uyumludur ve Thunderbolt 3 ve 4’ü destekleyebilir. Mevcut en düşük veri aktarım hızını alacağınızı unutmayın. Örneğin, dizüstü bilgisayarınızın USB 3.2 Gen 1 bağlantı noktasına bir USB4 40Gbps kablosu takarsanız, kablonun 5Gbps’de çalışmasını bekleyin.

USB4, USB 3.2’den 40Gbps hızında çalışabilmesiyle farklıdır; ancak, bu maksimum teorik aktarım hızı isteğe bağlıdır. En azından USB4, tıpkı USB 3.2 Gen 2×2 gibi 20 Gbps gerektirir.

USB4, aynı zamanda birden fazla veri ve görüntüleme protokolünü aynı anda kullanma ve mevcut ihtiyaçlara göre toplam kullanılabilir bant genişliğini tahsis etme yeteneğini de sunar.

saniyede 40 gigabit

USB4, 20 Gb/sn’de çalışmalıdır, ancak bir çift çift yönlü kablo şeridi kullanarak 40 Gb/sn hızları da destekleyebilir.

USB-IF başkanı ve COO’su Jeff Ravencraft, Ars’a, USB4’ün çoklu monitör desteğinin bilgisayara bağlı olduğunu ve bir ana bilgisayarın kaç akışı destekleyebileceğinin bir soru olduğunu, ancak “bant genişliği açısından bakıldığında, maksimum dört 1K monitördür” dedi. 120 Hz [yenileme hızında], 120 Hz’de iki 4K monitör ve 30 Hz’de bir 8K monitör.”

Ancak USB4, 20Gbps veya 40Gbps olabilirse, ne elde ettiğinizi nereden biliyorsunuz?

En iyi seçeneğiniz, özellik sayfalarını dikkatlice incelemektir. Ancak işleri basitleştirmek için, 2021’de USB-IF , USB4 aktarım hızlarını içeren bir logo programı başlattı. Rozetler şöyle görünür:

Hız da mesafe ile sınırlıdır. Ravencraft, maksimum pasif kablo uzunluğunun 3,3 fit (1 metre) olduğunu, aktif bakır kabloların 13.1 fit (4 metre) ulaşabileceğini ve 40 Gbps’de çalışabileceğini ve “aktif optik kabloların çok daha uzun olabileceğini” söyledi.

USB-IF, USB 3.2 gibi USB alt nesil adlarından uzaklaşıyor ve bir sonraki büyük güncelleme olan USB4 Sürüm 2.0”. Bu arada USB-IF, “USB 40Gbps”, “USB 20Gbps” ve “SuperSpeed ​​USB 20Gbps”, yani USB 3.2 Gen 2×2 gibi markaları zorluyor. Ancak, beraberindeki logolar isteğe bağlıdır ve USB-IF sertifikası gerektirir. Yine de USB4 olarak etiketlenmiş çok sayıda ürün göreceksiniz, bu da size veri aktarım hızını söylemez.

Dinamik bant genişliği tahsisi

USB4’ün diğer başlık özelliği, USB 3.x, DisplayPort ve isteğe bağlı olarak PCIe dahil olmak üzere protokol tünellemesidir. Kısaca bu özellik, USB4’ün mevcut ihtiyaçlara göre bant genişliği tahsis etmesini sağlar. Örnek olarak, bilgisayarınızı, monitörünüzü ve harici SSD’nizi bağlamak için bir USB4 yuvası kullandığınızı hayal edin. USB4, 10Gbps gibi monitöre gerekli bant genişliğini tahsis edecek ve kalan 30Gbps’yi harici sürücüye verecektir.

Bu, Alt Modu üzerinden DisplayPort ve HDMI’yı destekleyebilen ancak Tom’s Hardware’e göre bant genişliğini USB ve HDMI arasında değil, yalnızca DisplayPort ve USB arasında eşit olarak bölebilen önceki USB sürümlerinden farklıdır .

Protokol tünelleme: USB 3.x, DisplayPort ve PCIe

USB4 spesifikasyonuna göre, “protokol tünelleri, her protokole özel protokol adaptörleri aracılığıyla arayüzlenir. USB ve PCIe protokolleri için, protokolle ilgili paket yönlendirme ve arabelleğe alma işlemlerini yürütmek için yerel USB hub’ları ve PCIe anahtarları gerekir.”

Spesifikasyon, “Görüntü tünelleme için, ekran tünellerinin uçtan uca bir bağlantı olarak kurulmasıyla DisplayPort’a özgü ara bir mantık gerekmez” diyor. “Bir USB4 Yapısı [veri iletim protokolü] üzerinden zaman senkronizasyonu, her yönlendirici ile ilişkili dağıtılmış zaman yönetimi birimlerini (TMU’lar) kullanır” veya USB Yapı trafiğini ve zaman senkronizasyonunu yöneten bileşen.

USB4, Alt Modu üzerinden DisplayPort’a güvenmek yerine DisplayPort protokolünü tünelleyen ilk nesil USB4’tür. USB4’ün DisplayPort tünellemesi, DisplayPort 1.4a spesifikasyonunu temel alır (kısa süre içinde Alt Modu üzerinden USB4’ün DisplayPort 2.0 desteğine ulaşacağız).

Bu arada PCIe tünelleme, USB4 ile daha az duyduğumuz bir şey. Bunun nedeni kısmen, özelliğin USB4 yuvaları dışında isteğe bağlı olmasıdır. PCIe tünelleme, USB4’ü harici depolama sürücüleri ve eGPU’lar için bir aday yapar .

Ancak, yalnızca USB4 kullanan (Intel’in Thunderbolt ücretlerini dolaştıracak) herhangi bir eGPU’yu henüz görmedik. Verilmiş, eGPU’lar daha niş bir üründür. Ravencraft Ars’a verdiği demeçte, “USB4, PCIe tünellemeyi destekliyor ve dolayısıyla eGPU’ları destekleyebilir/destekleyecek. Bu ürün kategorisinde pazarın benimsendiğini göreceğimize inanıyoruz.”

USB4 spesifikasyonuna göre, PCIe tünellemeyi destekleyen USB4 bağlantı noktasına sahip bir aygıt, ya dahili bir PCIe anahtarına sahiptir ya da kök bağlantı noktaları veya PCIe özelliği tarafından desteklenen diğer yollarla bir PCIe kök kompleksine bağlanır .

USB Promoter Group, spesifikasyonu duyururken, kullanıma sunulduğunda, USB4 Sürüm 2.0’ın “daha yüksek kullanılabilir [80Gbps] bant genişliğini en iyi şekilde kullanmak için daha yüksek performanslı USB 3.2, DisplayPort ve PCIe veri tünelini etkinleştirmesi” gerektiğini söyledi. USB veri mimarisi güncellemeleri sayesinde, USB4 Sürüm 2.0’ın, spesifikasyonun maksimum veri aktarım hızı olan 20Gbps’nin üzerinde USB 3.2 veri tünelini desteklemesi bekleniyor. Sürüm 2.0 ayrıca mevcut DisplayPort ve PCIe özellikleriyle güncel olmalıdır. 

USB4 Alt Modu

Bir USB4 bağlantı noktası, Alt Modu üzerinden Thunderbolt ve DisplayPort’u desteklemeye devam edebilir. Ravencraft, Ars’a USB4’ün Alt Modu üzerinden HDMI’yı desteklemediğini onayladı.

USB-IF’nin USB Type-C ( 2.1 ) spesifikasyonuna göre, bilgisayarın USB4 sertifikalı olması için aşağıya bakan tüm USB-C bağlantı noktalarının DisplayPort Alt Modu’nu desteklemesi gerekir. Spesifikasyon, “USB4 ana bilgisayarı, USB Type-C bağlantı noktalarından herhangi birinde ilk bağlanan DisplayPort ekranını destekleyecektir” diyor. “Sonradan bağlanan DisplayPort ekranları için destek isteğe bağlıdır.”

Gerçek bir USB4 yuvası olmak için, özellik ayrıca DisplayPort Alt Modu’nu desteklemek için aşağıya bakan tüm USB-C bağlantı noktalarına ihtiyaç duyar. Bu, önceki USB nesilleri için bir gereklilik değildi. Daha spesifik olarak, USB4, DisplayPort 2.0 Alt Modunu destekleyebilir . VESA, 2020’de USB-IF için spesifikasyonu yayınladı, ancak  DisplayPort 2.0 ürünleri bu yıl yavaş yavaş yayılmaya  başladı .

Ravencraft’ın açıkladığı gibi DisplayPort 2.0 Alt Modu, “USB Type-C konektörü üzerinden yüksek hızlı arabirim sinyallerinin kullanımını USB4’ten farklı olarak tanımlar ve bazı yapılandırmalarda DisplayPort Alt Modu, moda bağlı olarak 40Gbps’den daha yüksek hızları destekleyebilir. hangisinde faaliyet gösteriyor.”

VESA, her iki çift yönlü şerit çiftini (toplam dört şerit) devralarak, DisplayPort 2.0 Alt Modunun  80 Gbps’ye kadar çalışabileceğini söylüyor .

USB4 240W Güç Dağıtımı

Bir USB4 kablosu , USB PD Revizyon 3.1 spesifikasyonuna göre 240 W’a kadar güç sağlayabilir. USB-IF, 2021’in sonlarında (maksimum desteği 100 W’tan artırarak), bu nedenle 240 W USB-C güç dağıtımının sınırlı olduğunu duyurdu. Ancak bazı 240 W USB-C güç ölçerlerin yanı sıra Club 3D’den bir kablo da mevcuttur . 240 W güç dağıtımını desteklemek için bir USB-C kablosunun USB4 olması gerekmediğini unutmayın; bunun yerine eski nesil bir USB kullanabilir.

240 W güç dağıtımı ayrıca USB-C kablolarının isteğe bağlı bir özelliğidir, bu nedenle ne aldığınızı bildiğinizden emin olmak için USB-IF’nin 240 W ve 60 W USB PD markasına sahip isteğe bağlı logosunu arayabilirsiniz.

Ve biz gücü tartışırken, herhangi bir USB4 bağlantı noktası, USB 3.x ile 4,5 W’tan en az 7,5 W çıkış verebilir.

USB4 ve Thunderbolt 4

Intel nihayet 2019’da telifsiz hale getirdiğinde USB4, Thunderbolt protokolü üzerine inşa edildi. Sonuç olarak, USB4 ile mevcut nesil Thunderbolt 4 arasında çok sayıda benzerlik var. Ancak önemli farklılıklar da var ve bunlar Thunderbolt’un yıldırımının ötesine geçiyor. cıvata logosu.

En basit tabirle USB-C de gerektiren Thunderbolt 4, USB4’ün yapabileceği her şeyi yapabilir ve USB4 ile tam uyumludur. Ancak Thunderbolt 4’ün USB4’ün gerektirmediği bazı şeyler var. Thunderbolt 4, yüksek performanslı bilgisayarları hedeflerken, USB4, akıllı telefonlar ve tabletler gibi diğer cihazlarda bulunabilir ve bu da Intel’in daha katı gereksinimlerinden bazılarını gereksiz kılar.

Büyük bir fark, veri ve video arasında dinamik bant genişliği tahsisini de kullanabilen ve 2021’de ürünlerle kullanıma sunulan Thunderbolt 4’ün her zaman 40 Gbps’de çalışmasıdır. USB4 için 40 Gbps isteğe bağlıdır; bir kablo 20 Gbps’de çalışabilir ve yine de USB4 olarak kabul edilebilir. Yine de USB4 Sürüm 2.0 çıktığında, 80 Gbps’ye ulaşarak Thunderbolt 4’ü geçebilmelidir (o zamana kadar Thunderbolt’un daha hızlı bir sürümü mümkün olsa da).

USB-IF, USB4’ün bilgisayara bağlı olarak birden fazla monitörü destekleyebileceğini söyledi. Buna karşılık Thunderbolt 4  , her biri 60 Hz’de ve “uyumlu bir yuva veya adaptör aracılığıyla” çalışan iki adede kadar 4K DisplayPort veya HDMI monitör için destek vaat ediyor .

Belirtildiği gibi, USB4 için PCIe desteği isteğe bağlıdır, ancak Thunderbolt 4 için 32 Gb/sn’de çalışma zorunludur (Thunderbolt 3, 16 Gb/sn gerektirir). Bu, Thunderbolt protokolüne dayanan eGPU’lar ve video yakalama kartları gibi ürünleri bulmanızın büyük bir nedenidir .

Güç söz konusu olduğunda, bir USB4 bağlantı noktası en az 7,5 W çıkış verebilmelidir, ancak bir Thunderbolt 4 (veya Thunderbolt 3) bağlantı noktası en az 15 W sağlamalıdır. Bu nedenle, bir aygıtı dizüstü bilgisayarınızdan en kısa sürede şarj etmek istiyorsanız mümkünse, bir Thunderbolt bağlantı noktası kullanın.

Ayrıca, ultra hafif bir dizüstü bilgisayar 100 W’ın altında şarj olabiliyorsa ve bir Thunderbolt 4 bağlantı noktası eklemek istiyorsa, USB üzerinden şarj edebilmesi gerekir. USB4 dizüstü bilgisayarlar için böyle bir gereklilik yoktur ve USB4 cihazlarının bir dock üzerinden bir cihaz bağlandığında uyanabilmesi gerekmez.

Intel, Thunderbolt 4’ün bir Thunderbolt 4 kablosu aracılığıyla eşler arası bir ağda iki bilgisayarı birbirine bağlama yeteneğini destekler ve Ravencraft’a göre USB4, aynı özelliği aynı şekilde gerçekleştirebilir. Bu, bir sistemden diğerine geçmeniz gereken çok fazla veri varsa yararlıdır. Her iki protokol de bir adaptör aracılığıyla 10 Gigabit Ethernet bağlantısını destekler.

Ek olarak Thunderbolt 4, ana bilgisayar sisteminin fiziksel belleğine sanal erişimi engellemesi beklenen Intel’in VT-d özelliğinin kullanılmasını gerektirir. Bu, ortaklar üzerinde daha fazla Intel teknolojisini zorunlu kılar, ancak aynı zamanda sanal makineler çalıştıran kişiler için bir güvenlik katmanıdır.

Kablo uzunluğu açısından Intel, 40 Gbps’de çalışırken pasif kabloların 2 metreye kadar çıkabileceğini söylüyor. Bununla birlikte, aktif Thunderbolt 4 kablolarının, yani Apple’ın Thunderbolt 4 Pro Kablosunun 9,8 fit’e kadar çıktığını gördük (henüz optik seçenek yok, ancak Thunderbolt 3 teklifleri 32,8 fit/10 metreye ulaştı).

Son olarak, şirketler Thunderbolt markasını kullanmak için Intel ücreti ödemek zorundadır. USB4 gibi açık bir standartta durum böyle değil.

Ravencraft, “USB4 ile tüketici, açık bir standardın pazara getirdiği tüm faydaları elde eder, yani birden fazla tedarikçinin birbiriyle rekabet etmesi fiyatları rekabetçi tutar [ve] daha düşük fiyatlar hacmi artırır, bu da maliyet/fiyatları düşürür,” dedi.

Bu nedenle Intel’e rakip AMD’nin Thunderbolt bağlantı noktalarına sahip bilgisayarlarını görmüyorsunuz. Ancak Thunderbolt, USB4 protokolünün bir parçası olduğundan, artık bir USB4 bağlantı noktası aracılığıyla bir AMD dizüstü bilgisayardan Thunderbolt işlevselliğini alabilirsiniz .

USB’nin geleceği

USB teknolojisi, USB-IF tarafından aktif olarak geliştirilmektedir. USB standardı için sırada ne olduğu sorulduğunda, USB-IF’nin Ravencraft’ı, performans ve desteklenen uygulamalar için pazar talebini karşılamak için çalışmayı bekliyordu.

“Veri performansı ve güç, USB için açıkça kullanıcı tarafından daha fazla görülebilen odak alanları olsa da, yeni uygulamaları desteklemek ve/veya USB’nin ürünler içinde nasıl kullanılabileceğini geliştirmek gibi diğer alanlarda da çalışıyoruz” dedi.

USB-IF, geliştirici topluluğuna yayınlanmadan önce teknik özelliklerde güncellemeler sağlamadığından, bir sonraki harika USB özelliğinin ne olacağını size söyleyemeyiz. O zaman bile, ilgili ürünleri görmeye başlamak genellikle 12 ila 18 ay sürer. Yine de beklediğimiz bir şey, USB-C’nin tercih edilen bağlayıcı olmaya devam etmesi. Teknoloji, çok çeşitli tüketici ürünlerinde o kadar yaygın hale geldi ki,  Avrupa Birliği , 2024 sonbaharına kadar akıllı telefonlar, tabletler, dijital kameralar, el tipi oyun konsolları, e-okuyucular, kulak içi kulaklıklar, kulaklıklar ve kulaklıklarda USB-C’ye ihtiyaç duyacak . 40 ay sonra dizüstü bilgisayarlara uygulanan yetki.

Brezilya ayrıca akıllı telefonlar için bir USB-C yetkisini düşünüyor ve birkaç politikacı (minimum hareketle) ABD’de tüketici teknolojisi için evrensel bir şarj cihazı standardı gerektiren bir strateji için baskı yaptı . ABD’li politikacılar USB-C’yi özel olarak adlandırmadılar, ancak dünyanın AB’nin USB-C yetkisini kullanıma sunmasını ve bunun e-atık ve müşteri basitliği için ne anlama geldiğini izlediği açık. Apple’ın uzun süredir devam eden bir USB -C bağlantısı olan iPhone’larda USB-C’yi test ettiği bile söyleniyor .