在苹果不久前发布的三款采用M1芯片的Mac产品中,除了时隔多年后再度换回苹果自研芯片,带来让人惊叹的性能和功耗表现外,还成为首批搭全新USB4规范的设备,全新的USB4(官方特别标注USB和4之间没有空格)于年发布,目前除了苹果这几款终端外,还有数款采用第十一代酷睿TigerLake处理器的笔记本产品和少量采用该规范的产品已经率先上市。
不过参考它带来了大量实用的新特性,USB4拥有相当不错的普及前景,相信不久的将来,我们就能看到采用该协议的产品大量上市。而今天我们就来聊聊,这个全新的USB规范将能为我们带来哪些惊喜。
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USB4的主要特性
跟此前最强的USB规范(USB3.2Gen2×2)相比,全新的USB4规范将拥有更快的传输速度、更好的视频带宽管理以及对雷电3设备的兼容性,此外它还肩负着USB标准化组织(USB-IF)要规范USB协议命名的重任。
最大传输速度提升到40Gbps
作为一个数据传输协议,USB4最关键的升级自然是传输速度,搭配使用完整规格的四个双向通道线缆进行数据传输是,USB4设备的最高传输速度达到雷电3接口的40Gbps,相比上一代的USB3.2Gen2×2足足提高了一倍,也为该接口更丰富的应用场景打下基础。
需要注意的是,虽然USB4的理论速度可以达到40Gbps,但并非所有USB设备达到最高的船速速度标准,而且要达到最高传输速度标准也对其他硬件提出了更高的要求,这也是限制雷电3接口普及的重要原因。为此,USB-IF专门制定了20Gbps版本的USB4规范,虽然理论极限速度下降到一半,但是仍比目前主流的USB3.x规范快上不少,并且可以支持下面提到的一些新特性。
视频传输协议升级为DisplayPort2.0
在视频传输协议方面,USB4将从此前的DisplayPort1.4升级支持到DisplayPort2.0,这意味着USB4可以在DisplayPortAltMode(备选模式)下,实现对8K
60Hz+HDR10视频的实时传输。参考DisplayPort2.0协议最高可以支持高达80Gbps的传输速率,而且支持在USB模式下实现,因此未来的USB4在视频传输带宽上还有拥有不少进步空间。兼容现有的雷电3设备
采用完整规格的USB4可以兼容现有的雷电3设备,也是USB4规范的一个重要特性,这将大幅提高该规范在推广初期的可用性,也可以避免雷电2接口向雷电3演进过程中遭遇的兼容性问题再次发生。之前一直有说法称,USB4其实是雷电3的一个新马甲,不过从具体的应用来看,这两者之间还是存在不少差异的,后面在技术分析环节我们再详细讨论这一问题
只提供数据传输通道,可以动态分配不同类型数据的带宽
由于USB4规范本身并不提供任何的通用数据传输机制,而是提供数据通道并且利用其它数据传输协议(USB3.2、Displayport、PCIe等)进行目标类型的数据传输,该特性搭配全新的动态调配机制,可以大幅提高对数据通道的利用率。
举个例子,假如我们使用的是速率为40Gbps的USB4设备,传输4K视频的同时要用支持PCIe通道的外置SSD传输数据,此时视频通道只占用了12.5Gbps的通道,其余27.5Gbps的带宽都可以全部用于通过USB协议或PCIe通道进行数据传输。而不是像以往一样每个通道都占用了固定的带宽,导致在进行视频传输时(不管是P还是4K),数据传输的速度就会直接被限制到低速模式。
Type-C接口独占
由于各种新特性的支持,完整规格的USB4只能通过双向Type-C接口进行传输,将不再提供对USBType-A或USBType-B接口的兼容。这些接口未来应该还会出现在集线器和拓展坞当中,不过就无法利用USB4的新特性。
这种改变也是大势所趋,因为像USB-PD快充、多协议双向传输等功能也是有Type-C接口的独占功能,未来其他旧式USB接口也将逐步退出历史舞台。
所有符合USB4规范的设备都支持PD协议
在当今一些Type-C设备支持基于PD协议的高功率店里传输协议,并非所有采用该接口的设备都支持这图改不方便,而来到USB4时代,所有采用该规范的接口都必须支持PD协议,这样才能确保这些设备获得充足的店里供应和更出色的电源管理。
成本飙升,但价格会远低于雷电3
在一大堆新特性的加持下,线缆、接口和周边设备的成本自然也会水涨船高,影响这雷电接口普及的最大障碍之一是它的使用成本,为普及这些新特性而来的USB4肯定也考虑到这一点。
由于USB4并不像雷电接口那样需要额外的授权费用,拥有这些新特性的USB4线缆自然也会省下一大笔认证费用,而根据目前透露的信息,USB4在初期并不会像雷电接口一样只出现在高端市场的产品中,而是将会全面出现在各价位段的产品中。
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USB4接口跟雷电接口的关系
尽管目前市面上已经有不少采用雷电3接口的外置显卡拓展坞,但是经过这么多年过去了,只有少数高端笔记本电脑和台式机会提供这一接口,而在DIY市场,几乎没有主板产品会原生提供雷电3接口。
由于雷电接口主要是intel和苹果联合制定的标准,因此目前的市场上,除了最近几代的Mac产品和少数使用intel处理器的高端Windows笔记本提供对这一接口的支持。
与标准USB协议相比,属于私有协议雷电协议需要额外的授权费,即便不考虑这一额外的费用,除了需要在CPU上提供支持,还得搭配上额外的辅助芯片才能使用,因此要使用该接口需要付出高昂的额外成本。
采用AMD处理器和其他移动端Soc的产品更是直接被intel拒之门外,因此这款接口一直难以进行大规模普及,再具吸引力的特性也鲜有用武之地。
而在英特尔已经将雷电3协议授权给USB标准联盟,而且核心特性和技术都被应用在全新的USB4规范上,因此完整版USB4的设备在理论上可以与Thunderbolt3设备兼容,这也是这项规范在公布之初就备受
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