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40Gbps—USB 4飞跃,Intel将取消Thunderbolt的授权费

2019-03-07 15:57:07

蚂蚁芯城一站式电子元器件采购服务平台为您解读:40Gbps—USB 4飞跃,Intel将取消Thunderbolt的授权费。

美国俄勒冈州当地时间3月4日,USB推广组织(USB Promoter Group)在其官网上宣布即将发布USB 4规范。这将是一项重大的更新,旨在提供下一代的USB架构,该架构将会基于Intel公司的Thunderbolt协议规范。未来,Thunderbolt3设备将能够与USB 4设备兼容。这样,通过USB 4标准认证的数据线的最高传输速度将会是目前USB3.2标准的两倍,即40Gbps。而且可支持多种数据和显示协议。

根据USB推广组织的消息,目前有超过50家的公司在积极参与规范草案审查的最后阶段,USB 4规范有望在2019年中期发布,届时还将会更新USB Type-C规范,以满足USB 4规范的发现、配置和性能需求。

据了解,目前祥硕、创惟、钰创、伟诠电等台湾IC设计企业都已经开始了USB4芯片的研发工作。

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兼容Thunderbolt的USB Type-C功能更强

USB4主要性能

“USB的主要目标是通过用户友好且强大的电缆和亚搏集团--任意三数字加yabo.com直达官网解决方案提供将数据,显示和电力传输相结合的最佳用户体验,”USB Promoter Group主席Brad Saunders说。 “USB 4解决方案专门定制总线操作,通过在单个连接上优化数据和显示的混合,进一步增强这种体验,并使性能进一步提高一倍。”

USB4解决方案的主要特点包括:

使用现有USB Type-C电缆进行双通道操作,通过40 Gbps认证电缆进行高达40 Gbps的操作;

多种数据和显示协议,可有效共享总线上的总可用带宽;

与USB 3.2,USB 2.0和Thunderbolt 3的兼容性;

今年下半年即将举办的USB开发者日上,将会有详细的技术培训,包括USB 4规范和最新的USB Type-C,以及USB PD和其他主题。

USB与Thunderbolt的渊源

Thunderbolt是由Intel推出的亚搏集团--任意三数字加yabo.com直达官网标准,目的在于当作计算机与其他设备之间的通用总线,第一代与第二代接口是与Mini DisplayPort集成,第三代开始改为与USB Type-C结合,并支持PD。

Thunderbolt早期由Intel独立研发,使用光纤传输;后来在一次科技展示会场上,苹果公司看到了早期光纤传输的原型后,主动对英特尔表示兴趣并给予开发上的建议,致使正式发表的第一代从光纤改用铜线和苹果的Mini DisplayPort外形。

第三代改为使用USB Type-C接口。由于二合一的集成特点,因此,它既能以双向 40Gbit/s传输数据(20Gbit/s+20Gbit/s,特别是针对外置高速网络时),即能兼容Mini DisplayPort设备直接连接Thunderbolt接口传输视频与声音信号,也可连接Apple Thunderbolt Display直接同时输出视频、声音与数据,且不用如传统使用多条连接线。

图2:Thunderbolt发展历史

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USB最初是由Intel与微软倡导发起,最大的特点是尽可能得实现热插拔和即插即用。当设备插入时,主机枚举到此设备并加载所需的驱动程序,因此,它在使用上远比PCI和ISA等总线方便。

USB在速度上远比并行端口(例如EPP、LPT)与串行接口(例如RS-232)等传统计算机用标准总线快上许多。USB 1.1的最大传输速率为12Mbps,USB 2.0为480Mbps,USB 3.0(USB 3.1 Gen1) 为 5Gbps,USB 3.1(USB 3.1 Gen2) 为 10Gbps。 目前最新的USB 3.2 Gen 2×2则是20Gbps。

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图3:USB各个版本的速率对比

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如今,发展到USB 4,Intel将Thunderbolt与USB结合到一起了。而且Intel还宣布,将免收Thunderbolt的授权费用。不过应该还是需要过Thunderbolt的认证。

“释放Thunderbolt协议规范是使每个人都可以使用当今最简单,最通用的端口的重要里程碑,”Intel客户端连接部门总经理Jason Ziller表示。 “通过与USB推广组织的合作,我们为各种设备的创新打开了大门,并提高了兼容性,为消费者提供了更好的体验。”

“USB4的高吞吐量和高级功能支持消费者,企业和智能边缘市场的新场景,同时保持与现有USB和Thunderbolt 3设备的互操作性,”微软操作系统平台公司副总裁Roanne Sones表示,“我们很高兴能与生态系统中的合作伙伴合作,将USB4推向市场并展示其优势。”

USB的发展史

很多新技术都是因为旧技术的落后才出现的,USB也是如此,在USB出现之前计算机身上的接口都非常巨大,连接鼠标需要使用PS/2或串行接口,连接键盘也需要PS/2、苹果Desktop或DIN接口。打印机和扫描仪一般使用的都是老旧且巨大的并行端口,甚至有一些产品需要使用自己专用的拓展卡才可以,它们的通病总结下来就是1、接口少,限制升级。2、造成机箱内亚搏集团--任意三数字加yabo.com直达官网和电缆交错布局。3、操作麻烦。4、速度有限。

终于在1994年,Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、Northern Telecom等7家世界着名的计算机和通信公司成立了USB论坛。1995年11月正式制订了USB 0.9通用串行总线(Universal Serial Bus)规范,而第一版USB 1.0是在1996年出现的,速度只有1.5Mbps;不过新技术的出现不可能让人们很快的适应。

在早期,USB普及非常困难,原因也可以归结为以下几点:

1、USB周边外设与传统周边外设无明显差异。

2、接口空间未预留 (传统的串行通讯接口和LPT打印机占用),需要通过USB转接卡。

3、操作系统支持不够。

4、USB文件观念过于抽象。

USB1.1版本出现,真正拥有了“即插即用”特性

直到两年后的1996年。USB 1.1版本出现,速度(12Mbps)比标准串口约快100倍,支持多个设备的同时连接,而且具有真正的“即插即用”特性。由于具有这些好处,USB受到了外设厂家的普遍青睐。在PC端,但由于缺乏软件及硬件设备的支持,虽然早期电脑上配备了USB接口,但大多都闲置未用。直到1998年后,随着微软在Windows 98中内置了对USB接口的支持模块,加上USB设备的日渐增多,USB接口才逐步走进了实用阶段。

USB 2.0带其进入辉煌

到了2000年,进入USB2.0时代,随着大量支持USB的个人电脑的普及,USB逐步成为个人电脑的标准接口已经是大势所趋。在主机端,最新推出的个人电脑几乎100%支持USB;而在外设端,使用USB接口的设备也与日俱增,例如数码相机、扫描仪、游戏杆、磁带和软驱、图像设备、打印机、键盘、鼠标等等。也因此带领USB真正的进入了辉煌时期,当时它最大的优势为:

1、可以热插拔。这就让用户在使用外接设备时,不需要重复“关机将并口或串口电缆接上再开机”这样的动作,而是直接在电脑工作时,就可以将USB电缆插上使用。

2、携带方便。USB设备大多以“小、轻、薄”见长。

3、标准统一。大家常见的是IDE接口的硬盘,串口的鼠标键盘,并口的打印机扫描仪,可是有了USB之后,这些应用外设统统可以用同样的标准与个人电脑连接,这时就有了USB鼠标、USB打印机等等。

4、可以连接多个设备。USB在个人电脑上往往具有多个接口,可以同时连接几个设备

同时在这个时期,USB闪存盘淘汰了软盘,也让光盘媒介开始退居次席。USB 2.0让连接外设变得可行——比如Wi-Fi适配器、光驱和以太网接口等等——这些之前都是需要安装到机身内部的。最高480Mbps的传输速度让这一切都成为可能,在这一时期,USB接口开始彻底淘汰掉了台式机和笔记本身上的那些老接口。

USB3.0想取代USB2.0曾面临很多困难

经过了多年的发展,USB 2.0的速度早已经无法满足应用需要,USB 3.0也就应运而生,2008年11月份,由Intel、微软、惠普、德州仪器、NEC、ST-NXP等业界巨头组成的USB 3.0 Promoter Group正式宣布该组织负责制定的新一代USB 3.0标准已经正式完成并公开发布。新规范提供了十倍于USB 2.0的传输速度和更高的节能效率,可广泛用于PC外围设备和消费电子产品。最大传输带宽高达5.0Gbps,也就是625MB/s,同时在使用A型的接口时向下兼容。

不过USB3.0也同样面对了旧规格取代新规格的难题,直到2012年以前,各大PC厂商认可的还是USB2.0,各大主板厂商生产的主板接口也大多仍是USB2.0接口,毕竟USB2.0的方案更为稳定。究其原因是多方面的,不过最主要因素还是受制于厂商对于平台更替前融入的滞后和第三方桥接芯片过高的成本,但是随着2012年英特尔在新推出的Ivy Bridge平台中实现原生USB3.0,才直接引领人们进入USB3.0普及时代,随着不断推出的高端主板中加入USB3.0接口。而PC外设厂商的动作也十分迅速,金士顿、西部数据等知名品牌也都纷纷推出了采用USB3.0接口的移动存储产品。

一:平板手机PC?USB3.1出现了

2013年12月3日USB 3.0 Promoter Group正式宣布USB 3.1诞生。也是如今USB的最高规格,其最大优势就是将数据传输速度提升至10Gbps。

USB 3.1作为下一代的USB传输规格,通常被称为“SuperSpeed+”,将在未来替代USB 3.0。

理论上,USB 3.1提供了双信号10Gbps的传输速率,使用了新型的使用128b/132b编码面试的传输损耗率进一步降低。转换为数据,便是能够实现每秒500MB至1.2GB的传输。当然,这是非常理想的状况,那么实际情况呢?

USB 3.1推出后,更是带来了USB 3.1 Type-C的出现,让USB 3.1有望成为新一代手机平板计算机共通接口(在这里我们有必要介绍一下这个接口,USB Type C是为了搭配USB 3.1高传输速度推出的接口,能够正反随便插,大小也与micro-USB相差无几。理论上,USB 3.0 Type C的传输速度能够达到10Gbps。此接口一出现就让人们看到了无限商机,就连两大科技巨头苹果和谷歌,均推出了带有全新一代基于 USB 3.1 规范的 USB Type-C 接口产品 MacBook 和 Chromebook Pixel),除了速度可快,传输速率飙上10Gbps,附加供电更为强大,加上全新USB 3.1 Type-C亚搏集团--任意三数字加yabo.com直达官网,无疑让USB 3.1成为最强的外接接口,将大一统未来手机、平板、计算机传输接口,也将让我们更方便来做数字数据的传输,以及提供影音应用,让我们一起迎接USB 3.1的来临吧。

USB Type-C具有以下特点:

1.最大数据传输速度达到10Gbit/秒。USB3.1 GEN1 5Gbps、USB3.1 GEN2 10Gbps

2.Type-C接口插座端的尺寸约为8.3mm×2.5mm纤薄设计;

3.支持从正反两面均可插入的“正反插”功能,可承受1万次反复插拔;

4.配备Type-C亚搏集团--任意三数字加yabo.com直达官网的标准规格连接线可通过3A电流,同时还支持超出现有USB供电能力的“USB PD”可以提供最大100W 的电力。

即将迎接USB3.1 的全面到来,这一个最普遍在3C 产品上的传输规格,将会带给我们什么样的冲击?首先我们来看看USB3.1 的相关规范。

兼容USB3.0、USB2.0 连接线材、接口与装置规格

速度由5Gb/s 提升到10Gb/s

更新传输数据的编码方式

一样可以向下兼容USB3.0、USB2.0,另外将原来USB3.0 的效能5Gb/s 提升到10Gb/s 这跟Thunderbolt 的10Gb/s 效率一样,但是跟Thunderbolt2 20Gb/s 有一段差距。

※ USB3.1 是USB3.0 的加强版,具有Gen 1 (5Gb/s) 与Gen 2 (10Gb/s) 两种传输速率,就像USB2.0 有low-speed (1.5 Gb/s), full -speed (12 Gb/s) 和high-speed (480 Gb/s) 一样。

USB 协会也一并更新了亚搏集团--任意三数字加yabo.com直达官网的规格,推出新一代USB Type-C 亚搏集团--任意三数字加yabo.com直达官网,比照Apple Lightning 连接规格一样,都不再有正反面的限制。

USB未来的挑战

USB面临的最大挑战对手是Thunderbolt,苹果的Mac现在采用了Thunderbolt接口。虽然大多被Mac所用,但Thunderbolt实际上是英特尔所研发和支持的一种标准。第一代Thunderbolt具备最高10Gbps的双向传输速度——这是USB 3.0的两倍。在后者成为大多数PC标配的1-2年前,Thunderbolt就已经问世了。

通过更改数据传输的方式,第二代Thunderbolt控制器的速度提升到了20Gbps。而下一代Thunderbolt据传将对接口进行改变,但速度可达最高40Gbps。而在未来,光纤版的Thunderbolt承诺带来最高100Gbps的速度,但这可能还有好几年要等。

Thunderbolt目前依然处于积极研发的状态,且得到了多家科技巨头的支持。但在和USB的对抗当中,这种接口依然存在FireWire身上的一些问题,其中最主要的就是成本:想要支持Thunderbolt,OEM需要在PC当中加入独立的Thunderbolt控制器,线缆和配件商也需要在自己的产品当中加入额外的芯片才能支持这种接口。

假设USB和Thunderbolt之间的竞争状态不发生重大改变,USB所面临的最大挑战是那些具备相同能力,但却不依赖于线缆的技术。

在许多方面,无线技术已经具备USB的能力了。云端同步服务会保持我们的资料在所有设备之间的更新。蓝牙、NFC、Wi-Fi Direct和AirDrop都能取代USB进行文件传输。Miracast和AirPlay也能让设备无线连接至电视。支持Wi-Fi的打印机甚至是Wi-Fi相机和存储卡如今也已经相当普及了。

这些技术的最大缺陷通常都是速度。如果需要传输大量照片或1080p视频,那么你可能需要等待好一会儿。对比之下,就连USB 2.0都显得更快更稳定。开发者依然需要使用USB将移动设备连接至计算机,而通过Wi-Fi或蓝牙安装Android ROM目前也是办不到的。

即便你从来不把设备连接电脑,你也依然需要使用有线的方式进行充电。无线充电技术虽然已经存在,但这种充电方式也依然存在许多缺陷,比如充电速度慢,标准不统一等等。

即便无线技术兴起,USB也不会很快被淘汰。就像Wi-Fi没有淘汰以太网一样,无线技术也不会取代USB。速度、便捷和兼容性都会保证这种标准长时间地存在于我们的计算机上。

到这里,你们了解USB了吗?

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