La guida definitiva all'USB4: dalla velocità di 40 Gbps, alla larghezza di banda dinamica, alla connessione con un solo cavo completamente funzionale
Fin dall'avvento dell'USB4, abbiamo pubblicato numerosi articoli e link per condividere informazioni pertinenti. Tuttavia, la popolarità è stata così elevata che ovunque le persone chiedono informazioni sul mercato dell'USB4. A partire dagli inizi dell'era dell'USB 1.0 e dall'interfaccia di trasmissione dati a 1,5 Mbps, l'USB ha attraversato diverse generazioni. Sono emerse diverse specifiche come USB 1.0, USB 2.0 e USB 3.0, e le forme e gli schemi di progettazione dell'interfaccia hanno incluso USB Type-A, USB Type-B e l'attuale USB Type-C più comune, ecc. L'USB4 non solo offre una velocità di trasmissione più elevata, ma offre anche una migliore compatibilità (supportando la retrocompatibilità, ovvero la compatibilità con le versioni precedenti). Può collegare quasi tutti i dispositivi in modo più efficiente e ricaricarli. Se il telefono, il computer, il monitor, la stampante, ecc. supportano tutti l'USB4, allora teoricamente, è necessario solo un cavo dati che supporti l'USB4 per collegare i dispositivi, rendendo l'ufficio domestico molto più comodo. Non è più necessario acquistare diversi cavi di conversione dell'interfaccia. Pertanto, l'USB4 può rendere il nostro modo di lavorare più diversificato e pratico. Inoltre, un'altra caratteristica notevole dell'USB4 è che si prevede che verrà applicato nei dispositivi edge che supportano l'intelligenza artificiale.
01 USB4 contro USB3.2
USB 3.2 è un nuovo standard rilasciato dall'organizzazione USB-IF. È stato introdotto già a settembre 2017. Dal punto di vista tecnico, USB 3.2 rappresenta un miglioramento e un'integrazione di USB 3.1. La modifica principale consiste nell'aumento della velocità di trasmissione dati a 20 Gbps e nell'aggiornamento dell'interfaccia, che segue comunque le specifiche USB 3.1.Tipo Cschema stabilito nell'era USB 3.1, che non supporta più le interfacce Type-A e Type-B. Sia USB4 che USB3.2 utilizzano interfacce Type-C, ma USB4 è molto più complesso. USB4 supporta la trasmissione e la ricezione simultanea di dati host-to-host, PCI Express® (PCIe®), audio/video DisplayPort e USB attraverso la stessa interfaccia Type-C sullo stesso collegamento. Due host USB4 possono scambiare pacchetti di dati IP attraverso il tunnel host-to-host; la trasmissione tramite tunnel DisplayPort e USB significa che audio, video, dati e alimentazione possono essere trasmessi attraverso la stessa interfaccia, molto più velocemente rispetto a USB3.2. Inoltre, la trasmissione tramite tunnel PCIe può fornire elevata larghezza di banda, bassa latenza e raggiungere un throughput elevato per storage 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, questo dato è molto importante. Devono sapere che nella modalità Thunderbolt3, la velocità di trasmissione e ricezione su ciascun canale 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 (USB3.0) or 10 Gbps (USB3.1), mentre i due canali USB3.2 funzionano a una velocità di 10 Gbps.
In termini di durata, i componenti sottoposti a sollecitazioni dell'interfaccia Type-C sono principalmente l'involucro metallico esterno, più resistente e meno soggetto a danni. Il canale dati centrale è protetto da una copertura ad arco, che ne rende difficile il danneggiamento. I requisiti di progettazione indicano cheUSB di tipo Cpuò resistere a più di 10.000 inserimenti e scollegamenti senza subire danni. Calcolando 3 inserimenti e scollegamenti al giorno, l'interfaccia USB Type-C può essere utilizzata per almeno 10 anni.
02 Distribuzione accelerata di USB4
Dopo il rilascio ufficiale del protocollo USB 3.2, l'organizzazione USB ha prontamente annunciato le specifiche di USB 4 in breve tempo. A differenza di standard precedenti comeUSB 3.2, che si basavano sul protocollo USB, USB 4 non adotta più le specifiche USB a livello fondamentale, ma adotta invece il protocollo Thunderbolt 3 che Intel ha completamente divulgato. Questo rappresenta il più grande cambiamento nello sviluppo di USB negli ultimi decenni. Utilizzando un connettore Type-C per la connessione, le funzioni di USB 4 sostituiscono quelle di USB 3.2 e USB 2.0 può essere eseguito simultaneamente. USB 3.2 Enhanced SuperSpeed rimane l'infrastruttura di base per la trasmissione di "dati USB" sulla linea fisica USB 4. La principale 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 un'unica interfaccia fisica. Pertanto, la velocità e la capacità di USB 4 possono essere condivise dinamicamente. USB 4 può supportare altri protocolli di visualizzazione o comunicazioni host-to-host durante la trasmissione dei dati. Inoltre, USB 4 ha aumentato la velocità di comunicazione dai 20 Gbps (Gen2x2) di USB 3.2 a40 Gbps (Gen3x2)sulla stessa architettura dual-lane e dual-simplex.
USB4 non solo raggiunge l'alta velocità USB (basata su USB3), ma definisce anche tunnel di visualizzazione basati su DisplayPort e tunnel di caricamento/archiviazione 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 120HzL'host USB4 deve supportare DisplayPort su tutte le porte downstream. Se si utilizza la porta USB4 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 è anche un hub), il restante 80% del video può essere utilizzato per trasferire file da un SSD esterno.
Per quanto riguarda i tunnel PCIe: il supporto PCIe da parte degli host USB4 è facoltativo. 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 si copiano file di grandi dimensioni da un SSD esterno e si visualizzano su un display 4K. Supponiamo che la sorgente video richieda circa 12,5 Gbps. In questo caso, la porta USB 4 allocherà i restanti 27,5 Mbps all'unità di backup.
USB-C introduce la "modalità alternativa", ovvero la possibilità di trasmettere video DisplayPort/HDMI da una porta Type-C. Tuttavia, l'attuale specifica 3.x non fornisce 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 al 50/50, mentre la modalità alternativa HDMI non consente l'uso simultaneo di dati USB.
USB4 definisce uno standard di 40 Gbps, consentendo la condivisione dinamica della larghezza di banda in modo che un singolo cavo dati possa svolgere più funzioni. Con USB4, è possibile trasmettere dati PCIe e visualizzare dati simultaneamente su una singola 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, che si tratti di reti ad alta velocità, schede grafiche esterne, display ad alta definizione, dispositivi di archiviazione ad alta capacità e ad alta velocità o persino una macchina e un'altra macchina, potranno essere interconnessi tramite un'interfaccia Type-C. Inoltre, se questi dispositivi implementano un hub USB4, è anche possibile collegare più dispositivi in serie o in derivazione da questi dispositivi, il che è estremamente pratico.
Data di pubblicazione: 20-10-2025
