Introduzione a USB 4
USB4 è il sistema USB specificato nella specifica USB4. L'USB Developers Forum ha rilasciato la sua versione 1.0 il 29 agosto 2019. Il nome completo di USB4 è Universal Serial Bus Generation 4. Si basa sulla tecnologia di trasmissione dati "Thunderbolt 3" sviluppata congiuntamente da Intel e Apple. La velocità di trasmissione dati di USB4 può raggiungere i 40 Gbps, il doppio della velocità dell'ultima versione di USB 3.2 (Gen2×2).
A differenza dei precedenti standard di protocollo USB, USB4 richiede un connettore USB-C e necessita del supporto USB PD per l'alimentazione. Rispetto a USB 3.2, consente la creazione di tunnel DisplayPort e PCI Express. Questa architettura definisce un metodo per la condivisione dinamica di un singolo collegamento ad alta velocità con più tipi di dispositivi terminali, in grado di gestire al meglio la trasmissione dati in base al tipo e all'applicazione. I prodotti USB4 devono supportare una velocità di trasmissione di 20 Gbit/s e possono supportare una velocità di trasmissione di 40 Gbit/s. Tuttavia, a causa della trasmissione tramite tunnel, quando si trasmettono dati misti, anche se i dati vengono trasmessi a una velocità di 20 Gbit/s, la velocità di trasmissione dati effettiva potrebbe essere superiore a quella di USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2).
USB4 è diviso in due versioni: 20 Gbps e 40 Gbps. I dispositivi con interfaccia USB4 disponibili sul mercato possono offrire la velocità di 40 Gbps di Thunderbolt 3 o una versione ridotta di 20 Gbps. Se si desidera acquistare un dispositivo con la massima velocità di trasmissione, ovvero 40 Gbps, è consigliabile verificarne le specifiche prima dell'acquisto. Per gli scenari che richiedono una trasmissione ad alta velocità, la scelta dell'adattatore USB 3.1 C-C appropriato è fondamentale, in quanto è il vettore chiave per raggiungere una velocità di 40 Gbps.
Molte persone sono confuse riguardo alla relazione tra USB4 e Thunderbolt 4. In realtà, sia Thunderbolt 4 che USB4 sono basati sul protocollo Thunderbolt 3. Si completano a vicenda e sono compatibili. Le interfacce sono tutte di tipo C e la velocità massima è di 40 Gbps per entrambe.
Innanzitutto, il cavo USB4 a cui ci riferiamo è lo standard di trasmissione USB, ovvero una specifica di protocollo relativa alle prestazioni e all'efficienza della trasmissione USB. USB4 può essere inteso come la "quarta generazione" di questa specifica.
Il protocollo di trasmissione USB è stato proposto e sviluppato congiuntamente da diverse aziende, tra cui Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC e Nortel nel 1994. È stato rilasciato come versione USB V0.7 l'11 novembre 1994. Successivamente, nel 1995, queste aziende hanno fondato un'organizzazione no-profit per promuovere e supportare USB, denominata USB Implementers Forum, che è il noto USB-IF, e USB-IF è ora l'organizzazione di standardizzazione USB.
Nel 1996, USB-IF propose ufficialmente la specifica USB 1.0. Tuttavia, la velocità di trasmissione di USB 1.0 era di soli 1,5 Mbps, la corrente di uscita massima era di 5 V/500 mA e, a quel tempo, erano pochissime le periferiche che supportavano USB, quindi i produttori di schede madri raramente progettavano interfacce USB direttamente sulla scheda madre.
▲USB 1.0
Nel settembre 1998, USB-IF pubblicò le specifiche USB 1.1. Questa volta la velocità di trasmissione fu aumentata a 12 Mbps e alcuni dettagli tecnici di USB 1.0 furono corretti. La corrente di uscita massima rimase 5 V/500 mA.
Nell'aprile del 2000 è stato introdotto lo standard USB 2.0, con una velocità di trasmissione di 480 Mbps, pari a 60 MB/s. È 40 volte superiore a quella dello standard USB 1.1. La corrente di uscita massima è di 5 V/500 mA e adotta un design a 4 pin. USB 2.0 è ancora in uso oggi e può essere considerato lo standard USB più longevo.
A partire da USB 2.0, USB-IF ha dimostrato il suo “talento unico” nel rinominare.
Nel giugno 2003, USB-IF ha rinominato le specifiche e gli standard USB, modificando la versione USB 1.0 in USB 2.0 Low-Speed, la versione USB 1.1 in USB 2.0 Full-Speed e la versione USB 2.0 in USB 2.0 High-Speed.
Tuttavia, all'epoca questo cambiamento ebbe scarso impatto sulla situazione attuale, poiché USB 1.0 e 1.1 erano ormai superati.
Nel novembre 2008, l'USB 3.0 Promoter Group, composto da giganti del settore come Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC e ST-NXP, ha completato lo standard USB 3.0 e lo ha rilasciato pubblicamente. Il nome ufficiale era "SuperSpeed". L'USB Promoter Group è principalmente responsabile dello sviluppo e della formulazione degli standard della serie USB, che saranno poi affidati a USB-IF per la gestione.
La velocità di trasmissione massima di USB 3.0 raggiunge i 5,0 Gbps, ovvero 640 MB/s. La corrente di uscita massima è di 5 V/900 mA. È pienamente compatibile con USB 2.0 e supporta la trasmissione dati full-duplex (ovvero, può ricevere e inviare dati simultaneamente, mentre USB 2.0 è half-duplex), oltre ad avere migliori capacità di gestione dell'alimentazione e altre funzionalità.
USB 3.0 adotta un design a 9 pin. I primi 4 pin sono gli stessi di USB 2.0, mentre i restanti 5 pin sono progettati appositamente per USB 3.0. Pertanto, è possibile determinare se si tratta di USB 2.0 o USB 3.0 in base ai pin.
Nel luglio 2013 è stato rilasciato lo standard USB 3.1, con una velocità di trasmissione di 10 Gbps (1280 MB/s), definito SuperSpeed+, e la tensione di alimentazione massima consentita è stata aumentata a 20 V/5 A, ovvero 100 W.
Anche l'aggiornamento di USB 3.1 rispetto a USB 3.0 era molto evidente. Tuttavia, poco dopo, USB-IF rinominò USB 3.0 in USB 3.1 Gen1 e USB 3.1 in USB 3.1 Gen2.
Questo cambio di nome ha causato problemi ai consumatori, poiché molti commercianti senza scrupoli indicavano sulla confezione dei prodotti solo la compatibilità con USB 3.1, senza specificare se si trattasse di Gen1 o Gen2. In effetti, le prestazioni di trasmissione dei due standard sono piuttosto diverse e i consumatori potrebbero cadere accidentalmente in una trappola. Pertanto, questo cambio di nome si è rivelato una mossa sbagliata per la maggior parte dei consumatori.
A settembre 2017 è stato rilasciato lo standard USB 3.2. Con USB Type-C, supporta due canali da 10 Gbps per la trasmissione dati, con una velocità fino a 20 Gb/s (2500 MB/s), e la corrente di uscita massima è sempre di 20 V/5 A. Altri aspetti presentano lievi miglioramenti.
▲Il processo di modifica del nome USB
Tuttavia, nel 2019, USB-IF ha apportato un altro cambio di nome: USB 3.1 Gen1 (l'originale USB 3.0) è stato rinominato USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (l'originale USB 3.1) è stato rinominato USB 3.2 Gen2 e USB 3.2 è stato rinominato USB 3.2 Gen 2×2.
Ora e futuro: il balzo in avanti di USB4
Ora che abbiamo raggiunto USB4, diamo un'occhiata agli aggiornamenti e ai miglioramenti di questo nuovo standard di protocollo. Innanzitutto, trattandosi di un aggiornamento intergenerazionale da "3" a "4", il miglioramento deve essere significativo.
Sulla base di tutte le informazioni che abbiamo raccolto, le nuove funzionalità di USB4 possono essere riassunte come segue:
1. Velocità di trasmissione massima di 40 Gbps:
Grazie alla trasmissione a doppio canale, la velocità di trasmissione massima teorica di USB4 dovrebbe essere in grado di raggiungere i 40 Gbps, ovvero la stessa di Thunderbolt 3 (di seguito denominato "Thunderbolt 3").
Infatti, USB4 offre tre velocità di trasmissione: 10 Gbps, 20 Gbps e 40 Gbps. Quindi, se si desidera acquistare un dispositivo con la massima velocità di trasmissione, ovvero 40 Gbps, è meglio controllare le specifiche prima dell'acquisto.
2. Compatibile con le interfacce Thunderbolt 3:
Alcuni dispositivi USB4 (non tutti) possono essere compatibili anche con le interfacce Thunderbolt 3. Ciò significa che, se il dispositivo è dotato di un'interfaccia USB4, potrebbe essere possibile collegare un dispositivo Thunderbolt 3 esternamente. Tuttavia, questo non è obbligatorio. La compatibilità o meno dipende dall'atteggiamento del produttore del dispositivo.
3. Capacità di allocazione dinamica delle risorse di larghezza di banda:
Se si utilizza la porta USB 4 e la si utilizza anche per collegare un display e trasferire dati, la porta allocherà la larghezza di banda corrispondente in base alla situazione. Ad esempio, se il video richiede solo il 20% della larghezza di banda per gestire un display 1080p, il restante 80% della larghezza di banda può essere utilizzato per altre attività. Questo non era possibile con USB 3.2 e le ere precedenti. Prima di allora, la modalità di funzionamento dell'USB era a turni.
4. Tutti i dispositivi USB4 supporteranno USB PD
USB PD è l'acronimo di USB Power Delivery (trasmissione di potenza tramite USB), uno degli attuali protocolli di ricarica rapida più diffusi. È stato formulato dall'organizzazione USB-IF. Questa specifica può raggiungere tensioni e correnti più elevate, con una potenza massima di trasmissione fino a 100 W e la direzione di trasmissione può essere modificata liberamente.
Secondo le normative USB-IF, lo standard dell'attuale interfaccia di ricarica USB PD dovrebbe essere USB Type-C. Nell'interfaccia USB Type-C sono presenti due pin, CC1 e CC2, utilizzati per i canali di configurazione della comunicazione PD.
5. È possibile utilizzare solo l'interfaccia USB Type-C
Considerando quanto detto sopra, è naturale che USB4 possa funzionare solo tramite connettori USB Type-C. Infatti, non solo USB PD, ma anche altri standard USB-IF più recenti, sono applicabili solo a Type-C.
6. Può essere retrocompatibile con i protocolli precedenti
USB4 può essere utilizzato insieme a dispositivi e porte USB 3 e USB 2. Ciò significa che può essere retrocompatibile con i protocolli standard precedenti. Tuttavia, USB 1.0 e 1.1 non sono supportati. Attualmente, le interfacce che utilizzano questo protocollo sono quasi scomparse dal mercato.
Naturalmente, collegando un dispositivo USB4 a una porta USB 3.2, non è possibile trasmettere a una velocità di 40 Gbps. E la vecchia interfaccia USB2 non diventerà più veloce solo perché è collegata a un'interfaccia USB4.
Data di pubblicazione: 21-lug-2025
