Вступ до USB 4
USB4 – це система USB, зазначена у специфікації USB4. Форум розробників USB випустив її версію 1.0 29 серпня 2019 року. Повна назва USB4 – універсальна послідовна шина покоління 4. Вона базується на технології передачі даних «Thunderbolt 3», спільно розробленій Intel та Apple. Швидкість передачі даних USB4 може сягати 40 Гбіт/с, що вдвічі перевищує швидкість останнього випущеного USB 3.2 (Gen2×2).
На відміну від попередніх стандартів протоколу USB, USB4 вимагає роз'єму USB-C та потребує підтримки USB PD для живлення. Порівняно з USB 3.2, він дозволяє створювати тунелі DisplayPort та PCI Express. Ця архітектура визначає метод динамічного спільного використання одного високошвидкісного з'єднання з кількома типами термінальних пристроїв, що найкраще обробляє передачу даних залежно від типу та застосування. Продукти USB4 повинні підтримувати пропускну здатність 20 Гбіт/с і можуть підтримувати пропускну здатність 40 Гбіт/с. Однак, через тунельну передачу, під час передачі змішаних даних, навіть якщо дані передаються зі швидкістю 20 Гбіт/с, фактична швидкість передачі даних може бути вищою, ніж у USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2).
USB4 поділяється на дві версії: 20 Гбіт/с та 40 Гбіт/с. Пристрої з інтерфейсом USB4, доступні на ринку, можуть пропонувати або швидкість 40 Гбіт/с, як у Thunderbolt 3, або зменшену версію 20 Гбіт/с. Якщо ви хочете придбати пристрій з найвищою швидкістю передачі даних, тобто 40 Гбіт/с, найкраще перевірити характеристики перед покупкою. Для сценаріїв, що вимагають високошвидкісної передачі даних, вибір відповідного USB 3.1 C-C має вирішальне значення, оскільки він є ключовим носієм для досягнення швидкості 40 Гбіт/с.
Багато людей не розуміють зв'язку між USB4 та Thunderbolt 4. Фактично, як Thunderbolt 4, так і USB4 побудовані на основі базового протоколу Thunderbolt 3. Вони доповнюють один одного та сумісні. Усі інтерфейси мають роз'єм Type-C, а максимальна швидкість для обох становить 40 Гбіт/с.
Перш за все, кабель USB4, про який ми говоримо, – це стандарт передачі USB, що є специфікацією протоколу, пов’язаною з продуктивністю та ефективністю передачі даних через USB. USB4 можна розуміти як «четверте покоління» цієї специфікації.
Протокол передачі даних USB був спільно запропонований та розроблений кількома компаніями, включаючи Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC та Nortel, у 1994 році. Він був випущений як версія USB V0.7 11 листопада 1994 року. Пізніше, у 1995 році, ці компанії створили некомерційну організацію для просування та підтримки USB під назвою USB Implementers Forum, яка є відомим USB-IF, а USB-IF зараз є організацією зі стандартизації USB.
У 1996 році USB-IF офіційно запропонував специфікацію USB 1.0. Однак швидкість передачі USB 1.0 становила лише 1,5 Мбіт/с, максимальний вихідний струм – 5 В/500 мА, і на той час було дуже мало периферійних пристроїв, які підтримували USB, тому виробники материнських плат рідко безпосередньо проектували USB-інтерфейси на материнській платі.
▲USB 1.0
У вересні 1998 року USB-IF випустила специфікацію USB 1.1. Цього разу швидкість передачі була збільшена до 12 Мбіт/с, а деякі технічні деталі USB 1.0 були виправлені. Максимальний вихідний струм залишився 5 В/500 мА.
У квітні 2000 року було представлено стандарт USB 2.0 зі швидкістю передачі 480 Мбіт/с, що становить 60 МБ/с. Це в 40 разів більше, ніж у USB 1.1. Максимальний вихідний струм становить 5 В/500 мА, а дизайн — 4-контактний. USB 2.0 використовується й донині, і його можна назвати найдовговічнішим стандартом USB.
Починаючи з USB 2.0, USB-IF продемонстрували свій «унікальний талант» у перейменуванні.
У червні 2003 року USB-IF перейменував специфікації та стандарти USB, змінивши USB 1.0 на USB 2.0 Low-Speed версію, USB 1.1 на USB 2.0 Full-Speed версію та USB 2.0 на USB 2.0 High-Speed версію.
Однак ця зміна мало вплинула на сучасну ситуацію на той час, оскільки USB 1.0 та 1.1 фактично залишили історичну сцену.
У листопаді 2008 року Група промоутерів USB 3.0, до складу якої входять такі гіганти галузі, як Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC та ST-NXP, завершила розробку стандарту USB 3.0 та публічно його опублікувала. Офіційна назва стандарту була «SuperSpeed». Група промоутерів USB відповідає головним чином за розробку та формулювання стандартів серії USB, і ці стандарти зрештою будуть передані для управління USB-IF.
Максимальна швидкість передачі даних USB 3.0 досягає 5,0 Гбіт/с, що становить 640 МБ/с. Максимальний вихідний струм становить 5 В/900 мА. Він повністю сумісний з USB 2.0 та підтримує повнодуплексну передачу даних (тобто може приймати та надсилати дані одночасно, тоді як USB 2.0 є напівдуплексним), а також має кращі можливості керування живленням та інші функції.
USB 3.0 має 9-контактний дизайн. Перші 4 контакти такі ж, як у USB 2.0, а решта 5 контактів спеціально розроблені для USB 3.0. Таким чином, ви можете визначити, чи це USB 2.0, чи USB 3.0, за контактами.
У липні 2013 року було випущено USB 3.1 зі швидкістю передачі 10 Гбіт/с (1280 МБ/с), який претендує на звання SuperSpeed+, а максимально допустиму напругу живлення було підвищено до 20 В/5 А, що становить 100 Вт.
Оновлення USB 3.1 порівняно з USB 3.0 також було дуже очевидним. Однак, незабаром після цього USB-IF перейменував USB 3.0 на USB 3.1 Gen1, а USB 3.1 на USB 3.1 Gen2.
Ця зміна назви спричинила проблеми для споживачів, оскільки багато недобросовісних продавців лише позначали продукти як такі, що підтримують USB 3.1, не вказуючи, чи це Gen1, чи Gen2. Насправді, продуктивність передачі даних між ними досить різна, і споживачі можуть випадково потрапити в пастку. Тому ця зміна назви була поганим кроком для більшості споживачів.
У вересні 2017 року було випущено USB 3.2. USB Type-C підтримує два канали передачі даних зі швидкістю 10 Гбіт/с, зі швидкістю до 20 Гбіт/с (2500 МБ/с), а максимальний вихідний струм, як і раніше, становить 20 В/5 А. Інші аспекти зазнали незначних покращень.
▲Процес зміни назви USB
Однак у 2019 році USB-IF запропонували ще одну зміну назви. Вони перейменували USB 3.1 Gen1 (який був оригінальним USB 3.0) на USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (який був оригінальним USB 3.1) на USB 3.2 Gen2, а USB 3.2 на USB 3.2 Gen 2×2.
Зараз і майбутнє: стрибок вперед USB4
Тепер, коли ми дійшли до USB4, давайте розглянемо оновлення та вдосконалення цього нового стандарту протоколу. Перш за все, оскільки це оновлення між поколіннями з «3» до «4», покращення має бути значним.
Виходячи з усієї зібраної нами інформації, нові можливості USB4 можна коротко описати наступним чином:
1. Максимальна швидкість передачі 40 Гбіт/с:
Завдяки двоканальній передачі теоретична максимальна швидкість передачі даних USB4 повинна досягати 40 Гбіт/с, що дорівнює швидкості Thunderbolt 3 (далі – «Thunderbolt 3»).
Фактично, USB4 матиме три швидкості передачі: 10 Гбіт/с, 20 Гбіт/с та 40 Гбіт/с. Тож, якщо ви хочете придбати пристрій з найвищою швидкістю передачі, тобто 40 Гбіт/с, вам краще перевірити характеристики перед покупкою.
2. Сумісний з інтерфейсами Thunderbolt 3:
Деякі (не всі) пристрої USB4 також можуть бути сумісними з інтерфейсами Thunderbolt 3. Тобто, якщо ваш пристрій має інтерфейс USB4, можливо також підключити пристрій Thunderbolt 3 зовні. Однак це не обов'язково. Сумісність залежить від виробника пристрою.
3. Можливість динамічного розподілу ресурсів пропускної здатності:
Якщо ви використовуєте порт USB4 одночасно для підключення дисплея та передачі даних, порт розподілить відповідну пропускну здатність відповідно до ситуації. Наприклад, якщо для відтворення відео на дисплеї 1080p потрібно лише 20% пропускної здатності, то решту 80% пропускної здатності можна використовувати для інших завдань. Це було неможливо в USB 3.2 та попередніх епохах. До цього режим роботи USB був почерговим.
4. Усі пристрої USB4 підтримуватимуть USB PD
USB PD — це USB Power Delivery (передача живлення через USB), один із сучасних протоколів швидкої зарядки. Він також був розроблений організацією USB-IF. Ця специфікація дозволяє досягати вищих напруг і струмів, з максимальною потужністю передачі до 100 Вт, а напрямок передачі живлення можна вільно змінювати.
Згідно з правилами USB-IF, стандартною формою поточного інтерфейсу заряджання USB PD має бути USB Type-C. В інтерфейсі USB Type-C є два контакти, CC1 та CC2, які використовуються для каналів конфігурації зв'язку PD.
5. Можна використовувати лише інтерфейс USB Type-C
З огляду на вищезгадану функцію, цілком природно, що ми також можемо знати, що USB4 може працювати лише через роз'єми USB Type-C. Фактично, не лише USB PD, але й інші новітні стандарти USB-IF застосовуються лише до Type-C.
6. Може бути зворотно сумісним з попередніми протоколами
USB4 можна використовувати разом із пристроями та портами USB 3 та USB 2. Тобто, він може бути зворотно сумісний з попередніми стандартами протоколів. Однак USB 1.0 та 1.1 не підтримуються. Наразі інтерфейси, що використовують цей протокол, майже зникли з ринку.
Звичайно, під час підключення пристрою USB4 до порту USB 3.2 він не може передавати дані зі швидкістю 40 Гбіт/с. І старомодний інтерфейс USB 2 не стане швидшим лише тому, що його підключено до інтерфейсу USB4.
Час публікації: 21 липня 2025 р.
