终于USB4！40Gbps接口时代来了

USB 4标准已经发布一年有余，但周边支持似乎还很缺乏；据报道，在最近发布的Windows 10会员预览版Build 19582中，微软已开始赶工USB4驱动。

USB4标准去年3月推出，基于Intel雷电3接口协议打造，带宽达到40Gbps且只有USB Type-C一种接口形态，同时支持100W功率供电，充分的带宽能让它支持菊花链承载外置独立显卡，或两台4K显示器/一台5K显示器；另外，考虑到Intel、AMD目前的主板芯片组都尚未支持UBS4，所以Win10开始这么晚也情有可原。

外界预计Windows 10最快年底完善对USB4设备的驱动支持，正好配合传说中的11代酷睿和500系芯片组。Tiger Lake在CES发布会上已经确认首发Thunderbolt 4（雷电/雷雳4），由于Thunderbolt 4的带宽保持在40Gbps，它和USB4某种程度上也算是一回事了。

据了解，赛普拉斯的两款全新主控将在今年第 3 季度投入量产，并有望在年底前推出相关产品。随着 USB4 规范的完善，未来将会有更多公司投入到 USB4 驱动设备的生产活动中，40Gbps 接口时代也将指日可待.

USB4 科普说明

USB-Implementers Forum（USB-IF）于2019年9月3日正式发布USB4™ 的规格，主要更新为依据现有USB3.2 及USB2.0 架构做补充，来建构新一代USB。USB4™ 的架构基于Thunderbolt™的协议规范（该规范由Intel贡献给USBPromoter Group），最高传输速率由原本USB3.2 的20Gbps（10G x2），增加ㄧ倍到40Gbps（20G x2），并可同时传送多个资料及影像。

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annual work summary

USB4-就是兼容雷电Thunderbolt3的一根USB3.2

在USB 3.2正式协议公布之后，USB组织又在很短的时间内预告了有关USB 4规格的内容，和之前USB 3.2等标准基于USB自家协议不同的是，USB 4在基础协议上不再采用USB规范，转而采用英特尔彻底公开的雷电3规范，这也是USB数十年发展中最大的一次改变.

当使用 Type-C 连接器连接的时候， USB4 的功能 取代 USB 3.2 ，并保持 USB 2.0 同时运行,USB 3.2 Enhanced SuperSpeed 仍然是 USB4 物理线路上 "USB 数据" 传输的基础架构,USB4 和 USB 3.2 最大的区别在于 USB4 是面向连接的，USB4 设计了隧道（tunneling）以便将多种协议的数据在单一物理接口上联合传输，这样一来 USB4 的速度和能力能被动态的共享,USB4 能在数据传输的同时，支持其他显示协议，或者主机到主机的通信,此外，USB4 还在相同的双路双单工（dual-lane, dual-simplex）架构上，将通信速度从 USB 3.2 的 20 Gbps (Gen2x2) 提高到了40Gbps (Gen3x2).
USB4 除了实现高速USB(基于USB3)之外，还基于 DisplayPort 定义了显示隧道，基于 PCIe 定义了load/store 隧道.

USB 速度方面：USB4 主机必须支持 20Gbps ，并可选支持 40Gbps，虽然它可以达到高达40 Gbps的理论速度，但并非所有USB设备或主机都支持该标准。Saunders说将有三种速度：10 Gbps，20 Gbps和40 Gbps。期望更小，更便宜的设备（如手机和Chromebook）使用较低速度之一，当你购买笔记本电脑时，如果你希望获得最快的USB 4连接，则需要确保查看规格.

显示方面：USB4 的显示隧道协议基于 DisplayPort 1.4a ， DP 1.4a 本身是支持 8k 60Hz 或者 4k 120 Hz的，USB4 主机要在所有下行端口支持 DisplayPort ，如果您使用USB 4端口同时传输视频和数据，端口将相应地分配带宽，因此，如果视频仅需要20％的带宽来驱动您的1080p显示器（也是一个集线器），那么另外80％的视频将可以从外部SSD传输文件.

PCIe隧道方面: USB4 主机对 PCIe 的支持是可选的。USB4 Hub 应当支持 PCIe 隧道，内部应当事先 PCIe Switch.

USB 4规范的一个重要部分是能够动态调整通过同一连接发送视频和数据时可用的资源量。因此，假设你拥有最大40 Gbps的USB 4，并且在从外部SSD复制大量文件时输出到4K显示器。假设规定视频源需要大约12.5 Gbps，在这种情况下，USB 4会将剩余的27.5 Mbps分配给备份驱动器。

USB-C引入了“替代模式”，即从Type-C端口传输DisplayPort / HDMI视频的能力，但目前的3.x规范并没有提供分割资源的好方法，根据Saunders的说法，DisplayPort alt模式可以将USB数据和视频数据之间的带宽精确地分成50/50，而HDMI alt模式根本不允许同时使用USB数据.

USB4 定义了 40Gbps 的标准，能动态共享带宽使得单根数据线可以实现多种功能。
有了 USB4 之后，可以在一根线上同时传输 PCIe 和显示数据，外加传统 USB 功能，还能供电（由 USB PD 提供）非常方便。今后大部分的外设，无论是高速网络，外接显卡，高清显示器，大容量高速存储设备，甚至一台机器和另一台机器，都能通过 一个Type-C 接口互联。而且如果这些设备实现了USB4 Hub，你还可以从 这些设备串联或者分支连接更多的设备，简直是非常方便.

值得期待的USB4主要优点

与以前的USB版本相比，新的USB 4标准有三个主要优点.

  • 40 Gbps最大速度：

  • 通过使用双通道电缆，某些设备将能够以高达40 Gbps的速度运行，速度与Thunderbolt 3相同.

  • 与Thunderbolt 3设备兼容：

  • 部分（但不一定是所有）USB 4实施也适用于Thunderbolt 3设备。

  • 更好的视频资源分配：

  • 如果您使用USB 4端口同时传输视频和数据，端口将相应地分配带宽。因此，如果视频仅需要20％的带宽来驱动您的1080p显示器（也是一个集线器），那么另外80％的视频将可以从外部SSD传输文件。

  • 将使用Type-C端口

  • USB4只能在Type-C连接器上运行。不要指望看到带有老式Type-A端口的USB 4设备或集线器。因为其他最近的标准，如USB Power Delivery仅适用于Type-C,例如，如果使用适配器连接到Type-A 3.1端口，速度和功率将下降到最小公分母。

  • 所有USB4主机均支持USB PD

  • 目前一些USB Type-C设备支持USB供电（USB PD）标准，用于向高功率设备供电，但并非所有设备都可以。每个USB 4设备和主机都必须符合USB PD，这样可以实现更高的功率和更好的电源管理。

  • USB PD理论上可以提供高达100瓦的功率，但充电设备不必支持这么大的功率。因此，无法保证给定的USB 4端口能够提供或占用特定笔记本所需的数量。

  • 向后兼容较旧的设备

  • 所有USB产品的最佳之处在于它们如何协同工作。USB 4可与USB 3和USB 2设备和端口配合使用。但是你只能获得连接中最薄弱环节的速度和能力。当将USB 4设备挂接到USB 3.2端口时，USB 4设备将无法以40 Gbps的速度传输，而旧式USB 2端口不会因为将其连接到全新的USB 4备份驱动器而突然变得更快。

  • 制造成本比USB 3.2更高

  • 大规模采用的另一个障碍是增加了USB 4的成本,虽然不知道PC和设备供应商增加USB 4连接的确切成本，但已知的是它需要比最新的当前标准更昂贵的组件，USB 3.2

  • 为什么USB 4被正式拼写为“USB4”

  • 与其他所有版本的USB不同，新规范在版本号之前正式拼写，没有空格。虽然我们认为大多数人可能会把它写成USB 4，但官方名称是USB4,USB Promoter Group首席执行官布拉德·桑德斯（Brad Saunders）解释说，他在删除空间方面的目标是将重点放在版本号和品牌名称上,USB 3.x规格已经填充了不同的版本号，包括USB 3.0，USB 3.1 Gen 1，USB 3.1 Gen 2和四个不同版本的USB 3.2，此外还有USB PD等可选功能的存在与否备用模式。但桑德斯说，这些数字真的适合开发人员，他希望原始设备制造商在营销他们的产品时会使用更简单的术语，如“SuperSpeed USB”.

  • 也许是因为他担心营销人员向消费者投入太多数字，Saunders表示该组织不打算使用版本号进行规格更新。因此，即使两年内迭代速度更快，它仍然可能被称为USB 4，但速度数字在其之后（比如USB 4 80 Gbps）。他和他的团队还没有决定品牌战略，所以USB 4可能还有营销名称。就像USB 3.x被称为“SuperSpeed USB”一样，USB 4最终可能会有自己的名字.

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