高速传输技术——通用串行总线

高速传输时代:

无论你用的是专业级相机、摄像机，还是智能手机，各种设备产生的照片和视频的质量都越来越高。这不仅增加了存储容量的要求，如果你拿一个4K，或8K，等待超高质量的视频上传几个小时甚至一天可能不满足现代人的需求。这样的趋势促使各种传输技术为了未来的需求而与时俱进，而USB4和Thunderbolt 4也利用了这一趋势，并在近几年逐渐引起了业界的关注和重视。

USB4的发展路径与之前的USB有很大的不同，因为它是基于英特尔Thunderbolt 3开发的传输接口标准。在过去，USB 2.0、USB 3.0等技术是由很多厂商共同制定的，但USB4设置了相对较高的门槛。

USB4基于Thunderbolt协议，因此它也有高达40Gbps的速度。它向后兼容USB 3.2，甚至USB 2.0。然而，你需要一个USB 4适配器(USB 3.2或USB 2.0连接器)，因为USB 4使用USB- c连接器。

与Thunderbolt 4不同，USB 4不支持双显示器。USB4支持DisplayPort 2.0，能够在60Hz下输出8K甚至16K分辨率的视频。但与Thunderbolt 4不同的是，它不支持双显示器。DisplayPort 2.0可以使用高达80Gbps的速度，因为它只在一个方向(显示器)传输数据。USB 4的速度和Thunderbolt 4一样快，而且可以连接外部GPU(显卡)。它的输出功率为60W，而Thunderbolt 4的输出功率为100W。

什么是通用串行总线4 (USB4)?

USB4是USB4规范中指定的USB系统，该规范的1.0版本于2019年8月由USB开发人员论坛发布。与以前的USB协议标准不同，USB4需要USB- c连接器，并需要USB PD支持电源。与USB 3.2相比，它允许DisplayPort和PCI Express隧道。

该体系结构定义了一种方法，用于动态共享单个高速链路与多个终端设备类型，该方法可以按类型和应用程序最好地处理数据传输。USB4产品需要支持20gbit /s的吞吐量，也可以支持40gbit /s的吞吐量。但由于隧道的存在，在传输混合数据时，即使只有20gbit /s，实际的数据传输速率也可能高于USB 3.2。USB4规范基于Thunderbolt 3协议规范。

通用串行总线(Universal Serial Bus)诞生于1996年，旨在将外部设备与个人电脑的连接标准化。USB4的功能脱离了原有USB只做数据传输的升级。对于用户来说，未来的一条线将有机会进行数据传输、音频和视频传输、PCIe、充电等，并且它与前几代USB兼容。必要时可以使用。与Thunderbolt 3兼容，大大提高了便利性。然而，功能越多意味着内部结构比以前更加复杂，需要更多的硅知识产权(IP)设备端，以及其他控制IC设计的门槛。

USB4的升级进一步扩展了应用领域。在过去，USB to PCIe主要用于高速存储设备，如ssd。现在，USB4使用隧道技术连接外部网卡或显卡。大量的公司数据也可以通过USB4快速传输。

什么是USB4规范?

• 设计目标:
  USB4规范明确的目标是更高的传输带宽，有助于集成USB-C连接器生态系统，并尽量减少终端用户的困惑。实现这一目标的一些关键领域是使用单一类型的USB- c连接器，同时保持与现有USB和Thunderbolt产品的兼容性。
• 数据传输方式:
  USB4本身不提供任何通用的数据传输机制或设备类，而是主要用于提供隧道传输其他协议(如USB 3.2、DisplayPort和可选的PCIe)。尽管它确实提供了原生的主机对主机协议。它只在连接的两台主机之间可用，用于实现主机IP组网。因此，当主机和设备不支持可选PCIe隧道时，非显示带宽限制为USB 3.2 20Gbps，只支持USB 3.2 10Gbps。
• USB4支持以下隧道协议:
  
  • USB 3.2增强型超速隧道
  • 通过DisplayPort 1.4a隧道
  • 基于PCI Express (PCIe隧道)
  • USB4需要支持DisplayPort Alternate Mode(可选模式)。因此，DisplayPort信号可以使用USB4隧道或这种替代模式发送。
  • USB- c连接器中的专用电缆始终支持USB 2.0。
• 数据传输模式支持:
  所有USB4设备都支持某些传输模式，但USB4对其他传输模式的支持是可选的。这取决于设备的类型。