高速传输技术——通用串行总线

高速传输时代:

无论你使用的是专业级相机还是视频相机，还是智能手机，各种设备拍摄的照片和视频的质量越来越高。这不仅增加了对存储容量的要求，如果你拍摄4K、8K的视频，等待几个小时甚至一天的超高质量视频上传可能不符合现代人的需求。这样的趋势促使各种传输技术着眼于未来的需求，与时俱进，而USB4和Thunderbolt 4也顺势而为，近年来逐渐引起业界的关注和重视。

USB4的发展路径与之前的USB有很大的不同，因为它是基于Intel的Thunderbolt 3开发的传输接口标准。过去，USB 2.0、USB 3.0等技术是由多家厂商联合制定的，但USB4设置了相对较高的门槛。

USB4基于Thunderbolt协议，因此它的速度也高达40Gbps。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接口)，因为USB 4使用USB- c接口。

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)传输数据。USB 4的速度与Thunderbolt 4一样快，并且足以连接外部GPU(图形卡)。它的输出功率为60W，而不是Thunderbolt 4的100W。

什么是通用串行总线4 (USB4)?

USB4是USB4规范中指定的USB系统，其1.0版本于2019年8月由USB开发者论坛发布。与以前的USB协议标准不同，USB4需要USB- c连接器，并且需要USB PD支持供电。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，用于与多种终端设备类型动态共享单个高速链路，这种终端设备类型按类型和应用程序最好地处理数据传输。USB4产品必须支持20gbit /s的吞吐量，可支持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。

通用串行总线自1996年以来一直存在，旨在使外部设备与pc的连接标准化。USB4的功能摆脱了原先只做数据传输的USB升级。对于用户来说，未来的一条线将有机会进行数据传输、音视频传输、PCIe、充电等，并且与前几代USB兼容。必要时可以使用。兼容迅雷3，便利性大大提高。然而，更多的功能意味着内部结构比以前更复杂，并且需要更多的硅知识产权(IP)器件端，以及其他控制IC设计阈值。

USB4的升级进一步拓展了应用领域。过去，USB转PCIe主要用于ssd等高速存储设备。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规格?

• 设计目标:
  USB4规范阐明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，并最大限度地减少最终用户的困惑。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，但主要用于提供隧道传输其他协议(如USB 3.2, DisplayPort和可选的PCIe)。尽管它确实提供了本机主机到主机协议。它仅在两台连接的主机之间可用，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，非显示带宽上限限制为USB 3.2 20Gbps，仅限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进行隧道传输
  • 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隧道或此替代模式发送。
  • USB- c接口的专用线始终支持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。