USB 4-ի ներածություն
USB4-ը USB4 սպեցիֆիկացիայում նշված USB համակարգն է: USB Developers Forum-ը թողարկել է դրա 1.0 տարբերակը 2019 թվականի օգոստոսի 29-ին: USB4-ի լրիվ անվանումը՝ Universal Serial Bus Generation 4: Այն հիմնված է Intel-ի և Apple-ի կողմից համատեղ մշակված «Thunderbolt 3» տվյալների փոխանցման տեխնոլոգիայի վրա: USB4-ի տվյալների փոխանցման արագությունը կարող է հասնել մինչև 40 Գբ/վրկ, ինչը երկու անգամ ավելի արագ է, քան վերջերս թողարկված USB 3.2 (Gen2×2)-ը:
Նախորդ USB արձանագրության ստանդարտներից տարբերվող USB4-ը պահանջում է USB-C միակցիչ և USB PD-ի աջակցություն՝ էլեկտրամատակարարման համար: USB 3.2-ի համեմատ, այն թույլ է տալիս ստեղծել DisplayPort և PCI Express թունելներ: Այս ճարտարապետությունը սահմանում է մի մեթոդ՝ դինամիկ կերպով կիսվելու մեկ բարձր արագությամբ կապով բազմաթիվ տերմինալային սարքերի տեսակների հետ, որոնք կարող են լավագույնս կարգավորել տվյալների փոխանցումը՝ ըստ տեսակի և կիրառման: USB4 արտադրանքը պետք է ապահովի 20 Գբիթ/վրկ թողունակություն և կարող է ապահովել 40 Գբիթ/վրկ թողունակություն: Այնուամենայնիվ, թունելային փոխանցման պատճառով, խառը տվյալներ փոխանցելիս, նույնիսկ եթե տվյալները փոխանցվում են 20 Գբիթ/վրկ արագությամբ, տվյալների փոխանցման իրական արագությունը կարող է ավելի բարձր լինել, քան USB 3.2-ինը (USB 3.1 Gen 2):
USB4-ը բաժանված է երկու տարբերակի՝ 20 Գբ/վ և 40 Գբ/վ: Շուկայում առկա USB4 ինտերֆեյսով սարքերը կարող են առաջարկել կամ Thunderbolt 3-ի 40 Գբ/վ արագությունը, կամ 20 Գբ/վ կրճատված տարբերակը: Եթե ցանկանում եք գնել ամենաբարձր փոխանցման արագությամբ, այսինքն՝ 40 Գբ/վ արագությամբ սարք, ապա լավագույնն է գնելուց առաջ ստուգել տեխնիկական բնութագրերը: Բարձր արագությամբ փոխանցում պահանջող սցենարների համար կարևոր է համապատասխան USB 3.1 C TO C-ի ընտրությունը, քանի որ այն 40 Գբ/վ արագության հասնելու հիմնական կրիչն է:
Շատերը շփոթված են USB4-ի և Thunderbolt 4-ի միջև եղած կապի հարցում: Փաստորեն, և՛ Thunderbolt 4-ը, և՛ USB4-ը կառուցված են Thunderbolt 3-ի հիմքում ընկած արձանագրության հիման վրա: Դրանք լրացնում են միմյանց և համատեղելի են: Բոլոր ինտերֆեյսները Type-C են, և առավելագույն արագությունը երկուսի համար էլ 40 Գբ/վ է:
Նախևառաջ, USB4 մալուխը, որին մենք խոսում ենք, USB-ի փոխանցման ստանդարտն է, որը USB փոխանցման կատարողականության և արդյունավետության հետ կապված արձանագրության սպեցիֆիկացիա է: USB4-ը կարելի է հասկանալ որպես այս սպեցիֆիկացիայի «չորրորդ սերունդ»:
USB փոխանցման արձանագրությունը համատեղ առաջարկվել և մշակվել է մի շարք ընկերությունների կողմից, այդ թվում՝ Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC և Nortel 1994 թվականին: Այն թողարկվել է որպես USB V0.7 տարբերակ 1994 թվականի նոյեմբերի 11-ին: Ավելի ուշ այս ընկերությունները 1995 թվականին ստեղծեցին ոչ առևտրային կազմակերպություն՝ USB-ն խթանելու և աջակցելու համար, որը կոչվում էր USB Implementers Forum, որը հայտնի USB-IF է, և USB-IF-ը այժմ USB ստանդարտացման կազմակերպությունն է:
1996 թվականին USB-IF-ը պաշտոնապես առաջարկեց USB1.0 սպեցիֆիկացիան։ Սակայն USB1.0-ի փոխանցման արագությունը կազմում էր ընդամենը 1.5 Մբ/վ, առավելագույն ելքային հոսանքը՝ 5 Վ/500 մԱ, և այդ ժամանակ USB-ն աջակցող ծայրամասային սարքերը շատ քիչ էին, ուստի մայրական սալիկների արտադրողները հազվադեպ էին ուղղակիորեն նախագծում USB ինտերֆեյսներ մայրական սալիկի վրա։
▲USB 1.0
1998 թվականի սեպտեմբերին USB-IF-ը թողարկեց USB 1.1 սպեցիֆիկացիան։ Այս անգամ փոխանցման արագությունը մեծացավ մինչև 12 Մբիթ/վ, և USB 1.0-ի որոշ տեխնիկական մանրամասներ շտկվեցին։ Առավելագույն ելքային հոսանքը մնաց 5 Վ/500 մԱ։
2000 թվականի ապրիլին ներկայացվեց USB 2.0 ստանդարտը՝ 480 Մբ/վ, որը կազմում է 60 ՄԲ/վ փոխանցման արագություն։ Այն 40 անգամ ավելի արագ է, քան USB 1.1-ը։ Առավելագույն ելքային հոսանքը 5 Վ/500 մԱ է, և այն ունի 4-փինային դիզայն։ USB 2.0-ը մինչ օրս օգտագործվում է և կարելի է ասել, որ այն ամենաերկարակյաց USB ստանդարտն է։
Սկսած USB 2.0-ից, USB-IF-ը ցուցադրեց իր «եզակի տաղանդը» անվանափոխության հարցում:
2003 թվականի հունիսին USB-IF-ը վերանվանեց USB-ի տեխնիկական բնութագրերն ու ստանդարտները՝ USB 1.0-ը դարձնելով USB 2.0 ցածր արագության տարբերակ, USB 1.1-ը՝ USB 2.0 լիարժեք արագության տարբերակ, իսկ USB 2.0-ը՝ USB 2.0 բարձր արագության տարբերակ։
Սակայն այս փոփոխությունը քիչ ազդեցություն ունեցավ այդ ժամանակվա իրավիճակի վրա, քանի որ USB 1.0-ը և 1.1-ը հիմնականում դուրս են եկել պատմական փուլից։
2008 թվականի նոյեմբերին USB 3.0 Promoter Group-ը, որը բաղկացած էր արդյունաբերական հսկաներից, ինչպիսիք են Intel-ը, Microsoft-ը, HP-ն, Texas Instruments-ը, NEC-ը և ST-NXP-ը, ավարտեց USB 3.0 ստանդարտի մշակումը և հրապարակայնորեն թողարկեց այն: Պաշտոնական անվանումը «SuperSpeed» էր: USB Promoter Group-ը հիմնականում պատասխանատու է USB շարքի ստանդարտների մշակման և ձևակերպման համար, և ստանդարտները, ի վերջո, կառավարման համար կհանձնվեն USB-IF-ին:
USB 3.0-ի առավելագույն փոխանցման արագությունը հասնում է 5.0 Գբ/վրկ-ի, որը կազմում է 640 ՄԲ/վրկ: Առավելագույն ելքային հոսանքը 5 Վ/900 մԱ է: Այն լիովին համատեղելի է 2.0-ի հետ և աջակցում է լրիվ դուպլեքս տվյալների փոխանցմանը (այսինքն՝ կարող է միաժամանակ ստանալ և ուղարկել տվյալներ, մինչդեռ USB 2.0-ը կիսադուպլեքս է), ինչպես նաև ունի ավելի լավ էներգիայի կառավարման հնարավորություններ և այլ առանձնահատկություններ:
USB 3.0-ն ունի 9-փինանոց դիզայն։ Առաջին 4 փիները նույնն են, ինչ USB 2.0-ինը, մինչդեռ մնացած 5 փիները հատուկ նախագծված են USB 3.0-ի համար։ Հետևաբար, փիների միջոցով կարող եք որոշել՝ USB 2.0 է, թե USB 3.0։
2013 թվականի հուլիսին թողարկվեց USB 3.1-ը՝ 10 Գբ/վ (1280 ՄԲ/վ) փոխանցման արագությամբ, որը պնդում էր, որ SuperSpeed+ է, իսկ առավելագույն թույլատրելի սնուցման լարումը բարձրացվեց մինչև 20 Վ/5 Ա, որը կազմում է 100 Վտ։
USB 3.1-ի արդիականացումը USB 3.0-ի համեմատ նույնպես շատ ակնհայտ էր։ Սակայն, շուտով USB-IF-ը վերանվանեց USB 3.0-ը USB 3.1 Gen1, իսկ USB 3.1-ը՝ USB 3.1 Gen2։
Անվանափոխությունը խնդիրներ առաջացրեց սպառողների համար, քանի որ շատ անբարեխիղճ վաճառականներ փաթեթավորման վրա ապրանքները նշել էին միայն որպես USB 3.1-ը աջակցող՝ առանց նշելու, թե դա Gen 1 է, թե Gen 2: Իրականում, երկուսի փոխանցման կատարողականությունը բավականին տարբեր է, և սպառողները կարող են պատահաբար ընկնել թակարդը: Հետևաբար, անվանափոխությունը վատ քայլ էր սպառողների մեծամասնության համար:
2017 թվականի սեպտեմբերին թողարկվեց USB 3.2-ը: USB Type-C-ի դեպքում այն աջակցում է տվյալների փոխանցման երկու 10 Գբ/վրկ ալիքներ՝ մինչև 20 Գբ/վ (2500 ՄԲ/վրկ) արագությամբ, իսկ առավելագույն ելքային հոսանքը դեռևս 20 Վ/5 Ա է: Այլ ասպեկտներում կան աննշան բարելավումներ:
▲ USB անվան փոփոխման գործընթացը
Սակայն, 2019 թվականին USB-IF-ը առաջարկեց անվանափոխություն։ Նրանք վերանվանեցին USB 3.1 Gen1-ը (որը սկզբնական USB 3.0-ն էր)՝ USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2-ը (որը սկզբնական USB 3.1-ն էր)՝ USB 3.2 Gen2, իսկ USB 3.2-ը՝ USB 3.2 Gen 2×2։
Հիմա և ապագա. USB4-ի թռիչքը առաջ
Հիմա, երբ հասանք USB4-ին, եկեք նայենք այս նոր արձանագրային ստանդարտի թարմացումներին և բարելավումներին: Նախ և առաջ, քանի որ սա «3»-ից «4»-ի միջսերնդային թարմացում է, բարելավումը պետք է որ նշանակալի լինի:
Մեր հավաքած ողջ տեղեկատվության հիման վրա, USB4-ի նոր հնարավորությունները ամփոփված են հետևյալ կերպ.
1. 40 Գբ/վ առավելագույն փոխանցման արագություն։
Երկալիք փոխանցման միջոցով USB4-ի տեսական առավելագույն փոխանցման արագությունը պետք է կարողանա հասնել 40 Գբ/վրկ-ի, որը նույնն է, ինչ Thunderbolt 3-ինը (ստորև՝ «Thunderbolt 3»):
Իրականում, USB4-ը կունենա փոխանցման երեք արագություն՝ 10 Գբ/վ, 20 Գբ/վ և 40 Գբ/վ: Այսպիսով, եթե ցանկանում եք գնել ամենաբարձր փոխանցման արագությամբ, այսինքն՝ 40 Գբ/վ, ապա գնելուց առաջ ավելի լավ է ստուգեք տեխնիկական բնութագրերը:
2. Համատեղելի է Thunderbolt 3 ինտերֆեյսների հետ։
Որոշ (ոչ բոլոր) USB4 սարքեր կարող են համատեղելի լինել նաև Thunderbolt 3 ինտերֆեյսների հետ։ Այսինքն, եթե ձեր սարքն ունի USB4 ինտերֆեյս, հնարավոր է նաև արտաքինից միացնել Thunderbolt 3 սարք։ Սակայն սա պարտադիր չէ։ Համատեղելի է, թե ոչ, կախված է սարքի արտադրողի դիրքորոշումից։
3. Դինամիկ թողունակության ռեսուրսների բաշխման հնարավորություն.
Եթե դուք օգտագործում եք USB4 միացքը միաժամանակ էկրան միացնելու և տվյալներ փոխանցելու համար, միացքը կբաշխի համապատասխան թողունակությունը՝ ըստ իրավիճակի: Օրինակ, եթե տեսանյութը պահանջում է թողունակության միայն 20%-ը՝ 1080p էկրանը աշխատացնելու համար, ապա թողունակության մնացած 80%-ը կարող է օգտագործվել այլ առաջադրանքների համար: Սա հնարավոր չէր USB 3.2-ում և նախորդ դարաշրջաններում: Դրանից առաջ USB-ի աշխատանքային ռեժիմը հերթափոխով աշխատելն էր:
4. USB4 սարքերը բոլորը կաջակցեն USB PD-ին
USB PD-ն USB Power Delivery-ն է (USB power transmission), որը արագ լիցքավորման ժամանակակից արձանագրություններից մեկն է։ Այն նաև մշակվել է USB-IF կազմակերպության կողմից։ Այս սպեցիֆիկացիան կարող է ապահովել ավելի բարձր լարումներ և հոսանքներ, որոնց առավելագույն հզորությունը հասնում է մինչև 100 Վտ-ի, և հզորության փոխանցման ուղղությունը կարող է ազատորեն փոխվել։
USB-IF-ի կանոնակարգերի համաձայն, ներկայիս USB PD լիցքավորման ինտերֆեյսի ստանդարտ ձևը պետք է լինի USB Type-C: USB Type-C ինտերֆեյսում կան երկու միակցիչ՝ CC1 և CC2, որոնք օգտագործվում են PD հաղորդակցման ալիքների կարգավորման համար:
5. Կարելի է օգտագործել միայն USB Type-C ինտերֆեյսը
Վերոնշյալ առանձնահատկության շնորհիվ բնական է, որ մենք կարող ենք նաև իմանալ, որ USB4-ը կարող է աշխատել միայն USB Type-C միակցիչների միջոցով: Իրականում, ոչ միայն USB PD-ն, այլև USB-IF-ի այլ վերջին ստանդարտներում այն կիրառելի է միայն Type-C-ի համար:
6. Կարող է հետադարձ համատեղելի լինել նախկին արձանագրությունների հետ
USB4-ը կարող է օգտագործվել USB 3 և USB 2 սարքերի և միացքների հետ միասին։ Այսինքն՝ այն կարող է հետադարձ համատեղելի լինել նախորդ արձանագրությունների ստանդարտների հետ։ Սակայն, USB 1.0-ը և 1.1-ը չեն աջակցվում։ Ներկայումս այս արձանագրությունն օգտագործող ինտերֆեյսները գրեթե անհետացել են շուկայից։
Իհարկե, USB4 սարքը USB 3.2 միացքին միացնելիս այն չի կարող փոխանցել 40 Գբ/վ արագությամբ: Եվ հին USB 2 ինտերֆեյսը չի դառնա ավելի արագ միայն այն պատճառով, որ այն միացված է USB4 ինտերֆեյսին:
Հրապարակման ժամանակը. Հուլիս-21-2025
