La guida definitiva all'USB4: dalla velocità di 40 Gbps e dalla larghezza di banda dinamica alla connessione completa con un solo cavo.
Fin dalla sua comparsa, USB4 ha pubblicato numerosi articoli e link per condividere informazioni rilevanti. La sua popolarità è cresciuta a tal punto che ovunque ci si interroga sul mercato di USB4. A partire dall'era iniziale di USB 1.0 e dall'interfaccia di trasmissione dati a 1,5 Mbps, USB ha attraversato diverse generazioni. Ci sono state diverse specifiche, come USB 1.0, USB 2.0 e USB 3.0, e le forme e gli schemi di interfaccia hanno incluso USB Type-A, USB Type-B e l'attuale più comune USB Type-C, ecc. USB4 non solo offre una velocità di trasmissione più elevata, ma anche una migliore compatibilità (supporta la retrocompatibilità, ovvero la compatibilità con le versioni precedenti). Può connettere quasi tutti i dispositivi in modo più efficiente e ricaricarli. Se il tuo telefono, computer, monitor, stampante, ecc. supportano tutti USB4, allora teoricamente ti basterà un cavo dati compatibile con USB4 per connettere i dispositivi, rendendo l'ufficio domestico molto più comodo. Non avrai più bisogno di acquistare vari cavi adattatori di interfaccia. Pertanto, USB4 può rendere il nostro modo di lavorare più versatile e pratico. Inoltre, un'altra caratteristica degna di nota di USB4 è che si prevede verrà utilizzato in dispositivi edge che supportano il calcolo basato sull'intelligenza artificiale.
01 USB4 vs. USB3.2
USB 3.2 è un nuovo standard rilasciato dall'organizzazione USB-IF. È stato effettivamente introdotto già nel settembre 2017. Dal punto di vista tecnico, USB 3.2 è un miglioramento e un complemento di USB 3.1. Il cambiamento principale è che la velocità di trasmissione dei dati è stata aumentata a 20 Gbps e l'interfaccia segue ancoraTipo CLo schema, stabilito nell'era USB 3.1, non supporta più le interfacce di tipo A e di tipo B. Sia USB 4 che USB 3.2 utilizzano interfacce di tipo C, ma USB 4 è molto più complesso. USB 4 supporta la trasmissione e la ricezione simultanea di dati host-to-host, PCI Express® (PCIe®), audio/video DisplayPort e USB attraverso la stessa interfaccia di tipo C sullo stesso collegamento. Due host USB 4 possono scambiare pacchetti di dati IP attraverso il tunnel host-to-host; la trasmissione tramite tunnel DisplayPort e USB consente la trasmissione di audio, video, dati e alimentazione attraverso la stessa interfaccia, risultando molto più veloce rispetto a USB 3.2. Inoltre, la trasmissione tramite tunnel PCIe offre un'elevata larghezza di banda, una bassa latenza e un throughput elevato per applicazioni di archiviazione di grande capacità, intelligenza artificiale edge e altri casi d'uso.
USB4 integra due canali di trasmissione e ricezione in un'unica interfaccia USB-C, con una velocità fino a 20 Gbps e40 Gbpse ogni canale può avere una velocità di trasmissione dati di circa 10 Gbps o 20 Gbps. Per gli sviluppatori di chip, questi dati sono molto importanti. Devono sapere che nella modalità Thunderbolt3, la velocità di trasmissione dati su ogni canale di trasmissione e ricezione è di 10,3125 Gbps o 20,625 Gbps. Nella modalità USB tradizionale, solo un canale di trasmissione/ricezione funziona a una velocità di5 Gbps (USB 3.0) or 10 Gbps (USB 3.1), mentre i due canali USB 3.2 funzionano a una velocità di 10 Gbps.
In termini di durata, i componenti portanti dell'interfaccia Type-C sono principalmente l'involucro metallico esterno, che è più resistente e meno soggetto a danni. Il canale dati centrale è protetto da una copertura a forma di arco, che lo rende difficile da danneggiare. I requisiti di progettazione indicano che ilUSB Type-CPuò sopportare oltre 10.000 inserimenti e disconnessioni senza danneggiarsi. Calcolando una durata di 3 inserimenti e disconnessioni al giorno, l'interfaccia USB Type-C può essere utilizzata per almeno 10 anni.
02 Implementazione accelerata di USB4
Dopo il rilascio ufficiale del protocollo USB 3.2, l'organizzazione USB ha prontamente annunciato le specifiche di USB 4 in un breve periodo di tempo. A differenza degli standard precedenti comeUSB 3.2, che erano basati sul protocollo USB stesso, USB 4 non adotta più le specifiche USB a livello fondamentale, ma adotta invece il protocollo Thunderbolt 3 che Intel ha completamente divulgato. Questo è il più grande cambiamento nello sviluppo di USB negli ultimi decenni. Quando si utilizza un connettore Type-C per la connessione, le funzioni di USB 4 sostituiscono quelle di USB 3.2 e USB 2.0 può funzionare simultaneamente. USB 3.2 Enhanced SuperSpeed rimane l'infrastruttura di base per la trasmissione di "dati USB" sulla linea fisica USB 4. La più grande differenza tra USB 4 e USB 3.2 risiede nel fatto che USB 4 è orientato alla connessione. USB 4 è progettato con tunnel per trasmettere congiuntamente dati da più protocolli su una singola interfaccia fisica. Pertanto, la velocità e la capacità di USB 4 possono essere condivise dinamicamente. USB 4 può supportare altri protocolli di visualizzazione o la comunicazione host-to-host mentre la trasmissione dei dati è in corso. Inoltre, USB 4 ha aumentato la velocità di comunicazione da 20 Gbps (Gen2x2) di USB 3.2 a40 Gbps (Gen3x2)sulla stessa architettura dual-lane, dual-simplex.
USB4 non solo raggiunge velocità USB elevate (basate su USB3), ma definisce anche tunnel di visualizzazione basati su DisplayPort e tunnel di caricamento/memorizzazione basati su PCIe.
Aspetto del display: il protocollo del tunnel di visualizzazione di USB4 è basato su DisplayPort 1.4a. DP 1.4a stesso supporta8k a 60Hz or 4K a 120HzLa porta host USB 4 deve supportare DisplayPort su tutte le porte downstream. Se si utilizza la porta USB 4 per trasmettere simultaneamente video e dati, la porta allocherà la larghezza di banda di conseguenza. Pertanto, se il video richiede solo il 20% della larghezza di banda per gestire il monitor 1080p (che funge anche da hub), il restante 80% può essere utilizzato per trasferire file da un SSD esterno.
Per quanto riguarda i tunnel PCIe: il supporto per PCIe da parte degli host USB4 è opzionale. Gli hub USB4 devono supportare i tunnel PCIe e deve essere presente uno switch PCIe interno.
Una parte importante della specifica USB 4 è la capacità di regolare dinamicamente la quantità di risorse disponibili quando si inviano video e dati attraverso la stessa connessione. Quindi, supponiamo di avere un massimo diUSB 4 da 40 Gbpse stanno copiando file di grandi dimensioni da un SSD esterno e li stanno visualizzando su un display 4K. Supponiamo che la sorgente video richieda circa 12,5 Gbps. In questo caso, l'USB 4 assegnerà i restanti 27,5 Mbps all'unità di backup.
Lo standard USB-C introduce la "modalità alternativa", ovvero la capacità di trasmettere video DisplayPort/HDMI da una porta Type-C. Tuttavia, l'attuale specifica 3.x non offre un metodo efficace per la suddivisione delle risorse. Secondo Saunders, la modalità alternativa DisplayPort può suddividere con precisione la larghezza di banda tra dati USB e dati video in un rapporto 50/50, mentre la modalità alternativa HDMI non consente l'utilizzo simultaneo dei dati USB.
USB4 definisce uno standard a 40 Gbps, consentendo la condivisione dinamica della larghezza di banda in modo che un singolo cavo dati possa svolgere molteplici funzioni. Con USB4 è possibile trasmettere simultaneamente dati PCIe e dati video su un'unica linea, oltre alle tradizionali funzioni USB, e persino fornire alimentazione (tramite USB PD) in modo molto pratico. In futuro, la maggior parte dei dispositivi periferici, siano essi reti ad alta velocità, schede grafiche esterne, display ad alta definizione, dispositivi di archiviazione ad alta velocità e grande capacità, o persino computer tra loro, potranno essere interconnessi tramite un'interfaccia Type-C. Inoltre, se questi dispositivi implementano un hub USB4, sarà possibile collegare in serie o in derivazione altri dispositivi, il che risulta estremamente comodo.
Data di pubblicazione: 20-10-2025
