自從USB4出來以後，我們就一直髮布很多文章和鏈接來分享相關的資訊，但是實在熱度太高，到哪裡都是問USB4出來沒有，而且現在傳的是神乎其忽的，其實就是單純的一個升級接口，並沒有那麼高大上，何況自己的親兒子USB3.2都還沒商用，何況是撿來的孩子呢，我要告訴大家的是，別急,USB4還在路上，USB堪稱全球發展最成功的數據接口。從早期的USB 1.0時代、數據傳輸1.5Mbps的接口開始，USB經歷了多個世代。出現了USB 1.0、USB 2.0、USB 3.0等多個規格，接口外形和設計方案也出現了USB Type-A、USB Type-B以及現在比較最常見的USB Type-C等，現在，USB-IF組織又公佈了全新的USB 3.2標準和未來的USB 4，在速度和規格上又發生了一些變化，今天我們就和大家一起梳理一下這些內容.
01
annual work summary
USB3.2，為何看起來像霧又像風
USB 3.2是USB-IF組織新發布的標準，其實早在2017年的9月份就已經推出，單純從技術角度來看，USB 3.2是對USB 3.1的改進和補充，核心變化就是數據傳輸速度提升到20Gbps，接口則沿用了USB 3.1時代起就確定的Type-C方案，不再支持Type-A和Type-B兩種接口.
之所以USB 3.2只留下了Type-C接口，而放棄了另外兩種接口，究其原因還是隨著技術和產品的不斷髮展，使得Type-A和Type-B這兩種接口已經無法取得市場的青睞，具體來說，這兩種接口由於設計時間較早，即使後期進行改進也無法在尺寸和根本的物理特性上進一步提升，其不足包括相對較大的體積、存在插拔方向、可靠性不足、兼容性不強、供電能力較差等.
相應的，Type-C接口在物理結構上做出了改善，大幅度改變了這樣的情況，Type-C接口採用了可靠、無方向性的插拔，所有的信號引腳都設計在了接口中央的“舌頭”上，正反各12個，絕大部分對稱排布，在每組各12個信號接口中，包含了接地、USB 2.0數據信號、USB 高速信號、供電信號、邊帶（非USB傳統信號）信號等多個數據接口.
▲USB目前流行的三種接口
在耐用度方面，Type-C接口的受力部件主要是外部金屬殼，強度更高且更不容易損壞，中央的數據通道被弧形外殼保護，很難受到破壞，設計要求顯示，USB Type-C能夠維持10000次以上的插拔不會損壞，按照一天插拔3次來計算的話，USB Type-C插接口至少能使用10年時間.
▲Type-C接口觸點更多，包含了之前USB接口的所有針腳
此外，在供電能力方面，由於專用的供電線路的設計，Type-C能夠實現五種不同的供電配置，包括最傳統的5V@2A（10W）方案以及新加入的[email protected]（18W）、12V@3A（36W）、20V@3A（60W）以及最大的20V@5A（100W），這是在之前的老接口上難以實現的.
在經過USB 3.0和USB 3.1時代的過渡之後，USB Type-C逐漸出現在市場中並獲得了用戶的青睞，因此在USB 3.2上，USB-IF決定徹底放棄設計老舊且功能較差的USB Type-A和USB Type-B接口，全力主推全新的USB Type-C，更充分地利用USB Type-C的各個特性，實現傳輸速度的進一步提升.
▲Type-C很可能在未來一段時間成為應用最廣泛的USB接口形式
在USB 3.2規範中，USB Type-C的高速特性被充分利用，USB Type-C擁有2個高速數據傳輸通道，分別被命名為（TX1+/TX1-，RX1+/RX1-）和（TX2+/TX2-，RX2+/RX2-），之前USB 3.1只利用了其中一個通道傳輸數據，另一個通道以備用的方式存在.
在USB 3.2中，兩個通道可以在合適的情況下都被啟用，並實現每個通道10Gbps的最高傳輸速度，這樣總和就是20Gbps，採用128b/132b編碼，實際數據速度可以達到約2500MB/s，相比現在的USB 3.1直接翻倍。值得一提的是，USB 3.2的通道切換是完全無縫的，無需用戶進行特殊操作.
不過，20Gbps只是USB 3.2傳輸中的一個規格而已，這一次USB 3.2發佈後被眾人詬病的原因就是USB IF希望通過USB 3.2標準，將之前USB 3.0和USB 3.1全部納入，只是以不同的版本區分，根據USB IF的信息，USB 3.2標準包括如下的內容：
從USB IF給出的USB 3.2標準情況來看，其中USB 3.2 Gen 1x1實際上是之前的USB 3.0，USB 3.2 Gen 2則是USB 3.1改頭換面而來，只有最後的USB 3.2 Gen 2x2才是全新的高速規格，命名也充分突出了雙高速通道的優勢。因此在選購相關產品時，如果用戶對速度有要求，一定要注意USB 3.2的模式名稱，畢竟最高速度和最低速度相差約4倍
在相關產品研發方面，目前AMD和英特爾都沒有在主板芯片組上提供原生支持，並且近期內也不太可能有原生支持USB 3.2尤其是USB 3.2 Gen 2x2的芯片組出現，因此要完成USB 3.2的高速傳輸規格，還需要第三方主控芯片或者PCIe擴展卡上市，在主控芯片方面，祥碩已經展示了相關的芯片產品，傳輸速率已經能夠達到20Gbps的高度，不過祥碩也表示相關產品將在2019年才能推出，實際登上主板應該在2020年左右了.
02
annual work summary
USB4-就是兼容雷電Thunderbolt3的一根USB3.2
本文中心思想：在USB 3.2正式協議公佈之後，USB組織又在很短的時間內預告了有關USB 4規格的內容，和之前USB 3.2等標準基於USB自家協議不同的是，USB 4在基礎協議上不再採用USB規範，轉而採用英特爾徹底公開的雷電3規範，這也是USB數十年發展中最大的一次改變.
當使用 Type-C 連接器連接的時候， USB4 的功能 取代 USB 3.2 ，並保持 USB 2.0 同時運行,USB 3.2 Enhanced SuperSpeed 仍然是 USB4 物理線路上 "USB 數據" 傳輸的基礎架構,USB4 和 USB 3.2 最大的區別在於 USB4 是面向連接的，USB4 設計了隧道（tunneling）以便將多種協議的數據在單一物理接口上聯合傳輸，這樣一來 USB4 的速度和能力能被動態的共享,USB4 能在數據傳輸的同時，支持其他顯示協議，或者主機到主機的通信,此外，USB4 還在相同的雙路雙單工（dual-lane, dual-simplex）架構上，將通信速度從 USB 3.2 的 20 Gbps (Gen2x2) 提高到了40Gbps (Gen3x2).
USB4 除了實現高速USB(基於USB3)之外，還基於 DisplayPort 定義了顯示隧道，基於 PCIe 定義了load/store 隧道.
USB 速度方面：USB4 主機必須支持 20Gbps ，並可選支持 40Gbps，雖然它可以達到高達40 Gbps的理論速度，但並非所有USB設備或主機都支持該標準。Saunders說將有三種速度：10 Gbps，20 Gbps和40 Gbps。期望更小，更便宜的設備（如手機和Chromebook）使用較低速度之一，當你購買筆記本電腦時，如果你希望獲得最快的USB 4連接，則需要確保查看規格.
顯示方面：USB4 的顯示隧道協議基於 DisplayPort 1.4a ， DP 1.4a 本身是支持 8k 60Hz 或者 4k 120 Hz的，USB4 主機要在所有下行端口支持 DisplayPort ，如果您使用USB 4端口同時傳輸視頻和數據，端口將相應地分配帶寬，因此，如果視頻僅需要20％的帶寬來驅動您的1080p顯示器（也是一個集線器），那麼另外80％的視頻將可以從外部SSD傳輸文件.
PCIe隧道方面: USB4 主機對 PCIe 的支持是可選的。USB4 Hub 應當支持 PCIe 隧道，內部應當事先 PCIe Switch.
USB 4規範的一個重要部分是能夠動態調整通過同一連接發送視頻和數據時可用的資源量。因此，假設你擁有最大40 Gbps的USB 4，並且在從外部SSD複製大量文件時輸出到4K顯示器。假設規定視頻源需要大約12.5 Gbps，在這種情況下，USB 4會將剩餘的27.5 Mbps分配給備份驅動器。
USB-C引入了“替代模式”，即從Type-C端口傳輸DisplayPort / HDMI視頻的能力，但目前的3.x規範並沒有提供分割資源的好方法，根據Saunders的說法，DisplayPort alt模式可以將USB數據和視頻數據之間的帶寬精確地分成50/50，而HDMI alt模式根本不允許同時使用USB數據.
USB4 定義了 40Gbps 的標準，能動態共享帶寬使得單根數據線可以實現多種功能。
有了 USB4 之後，可以在一根線上同時傳輸 PCIe 和顯示數據，外加傳統 USB 功能，還能供電（由 USB PD 提供）非常方便。今後大部分的外設，無論是高速網絡，外接顯卡，高清顯示器，大容量高速存儲設備，甚至一臺機器和另一臺機器，都能通過 一個Type-C 接口互聯。而且如果這些設備實現了USB4 Hub，你還可以從 這些設備串聯或者分支連接更多的設備，簡直是非常方便.
值得期待的USB4主要優點
與以前的USB版本相比，新的USB 4標準有三個主要優點.
- 40 Gbps最大速度：
- 通過使用雙通道電纜，某些設備將能夠以高達40 Gbps的速度運行，速度與Thunderbolt 3相同.
- 與Thunderbolt 3設備兼容：
- 部分（但不一定是所有）USB 4實施也適用於Thunderbolt 3設備。
- 更好的視頻資源分配：
- 如果您使用USB 4端口同時傳輸視頻和數據，端口將相應地分配帶寬。因此，如果視頻僅需要20％的帶寬來驅動您的1080p顯示器（也是一個集線器），那麼另外80％的視頻將可以從外部SSD傳輸文件。
- 將使用Type-C端口
- USB4只能在Type-C連接器上運行。不要指望看到帶有老式Type-A端口的USB 4設備或集線器。因為其他最近的標準，如USB Power Delivery僅適用於Type-C,例如，如果使用適配器連接到Type-A 3.1端口，速度和功率將下降到最小公分母。
- 所有USB4主機均支持USB PD
- 目前一些USB Type-C設備支持USB供電（USB PD）標準，用於向高功率設備供電，但並非所有設備都可以。每個USB 4設備和主機都必須符合USB PD，這樣可以實現更高的功率和更好的電源管理。
- USB PD理論上可以提供高達100瓦的功率，但充電設備不必支持這麼大的功率。因此，無法保證給定的USB 4端口能夠提供或佔用特定筆記本所需的數量。
- 向後兼容較舊的設備
- 所有USB產品的最佳之處在於它們如何協同工作。USB 4可與USB 3和USB 2設備和端口配合使用。但是你只能獲得連接中最薄弱環節的速度和能力。當將USB 4設備掛接到USB 3.2端口時，USB 4設備將無法以40 Gbps的速度傳輸，而舊式USB 2端口不會因為將其連接到全新的USB 4備份驅動器而突然變得更快。
- 製造成本比USB 3.2更高
- 大規模採用的另一個障礙是增加了USB 4的成本,雖然不知道PC和設備供應商增加USB 4連接的確切成本，但已知的是它需要比最新的當前標準更昂貴的組件，USB 3.2
- 為什麼USB 4被正式拼寫為“USB4”
- 與其他所有版本的USB不同，新規範在版本號之前正式拼寫，沒有空格。雖然我們認為大多數人可能會把它寫成USB 4，但官方名稱是USB4,USB Promoter Group首席執行官布拉德·桑德斯（Brad Saunders）解釋說，他在刪除空間方面的目標是將重點放在版本號和品牌名稱上,USB 3.x規格已經填充了不同的版本號，包括USB 3.0，USB 3.1 Gen 1，USB 3.1 Gen 2和四個不同版本的USB 3.2，此外還有USB PD等可選功能的存在與否備用模式。但桑德斯說，這些數字真的適合開發人員，他希望原始設備製造商在營銷他們的產品時會使用更簡單的術語，如“SuperSpeed USB”.
- 也許是因為他擔心營銷人員向消費者投入太多數字，Saunders表示該組織不打算使用版本號進行規格更新。因此，即使兩年內迭代速度更快，它仍然可能被稱為USB 4，但速度數字在其之後（比如USB 4 80 Gbps）。他和他的團隊還沒有決定品牌戰略，所以USB 4可能還有營銷名稱。就像USB 3.x被稱為“SuperSpeed USB”一樣，USB 4最終可能會有自己的名字.
- 雖說USB Promoter論壇於9月發佈了USB 4的規格，但千萬不要期望能在2020年之前看到任何基於該標準的產品,Saunders說了，新產品的典型開發週期是12到18個月,但是對於支持USB 4的筆記本電腦和臺式機，18個月……也是很樂觀的情況了.
▲USB組織將正式把雷電3規範納入USB 4之中
總的來看，USB 3.2的正式發佈和USB 4相關消息的披露，大大推進了這一在我們生活中應用廣泛的高速接口的發展，使得數據的轉移和複製更為方便，可以預見的是，在USB 3.2乃至USB 4成為主流接口的時候，“一接口走天下”的時代很可能到來，顯示器也只需要一根線就能完成電能和信號傳輸，這將大大方便人們的生活.
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