USB接口3USB4Thunderbolt和USBC您需要知道的一切

隨著各種各樣的USB和Thunderbolt術(shù)語浮出水面，以及即將推出的新版本，清理混亂可能成為一個(gè)問題。這是您需要了解的有關(guān)USB 3，USB 4，Thunderbolt 3和Thunderbolt 4的信息。

對于大多數(shù)用戶而言，有兩種通用的多功能連接家族：USB和Thunderbolt。兩者都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并具有許多特征，但是，這兩種技術(shù)樹在很大程度上有很大不同。

如果您不繼續(xù)閱讀，這里是您的主要收獲：術(shù)語“ USB-C”本身并沒有為連接器的物理特性指定任何用于數(shù)據(jù)，充電或視頻的內(nèi)容。但是，如您所料，USB 3，USB 4，Thunderbolt 3，Thunderbolt 4背后有很多細(xì)節(jié)，以及它們與USB-C連接器的關(guān)系。

USB，USB 2.0，USB 3.0，USB 3.1，USB 3.2

USB(通用串行總線)標(biāo)準(zhǔn)最初于1996年發(fā)布，是這兩種連接類型中的較舊版本，由兩種公司(包括IBM，Microsoft，Intel等)創(chuàng)建，并由USB Implementers Forum維護(hù)。

USB的目的是創(chuàng)建一種可在多種不同設(shè)備上運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)，將多種技術(shù)統(tǒng)一到一種，正如其名稱所示。電纜將以特定的規(guī)定方式使用特定類型的連接器和電纜中的電線，并且除少數(shù)情況外，在整個(gè)線路上將大體相同。

這種對少量堅(jiān)固連接器的依賴意味著用戶可以更輕松地管理多個(gè)設(shè)備，而不必?fù)?dān)心端口用完，在計(jì)算機(jī)上尋找正確的端口，甚至不必尋找正確的電纜。在大多數(shù)情況下，這涉及將稱為USB Type-A的連接器插入計(jì)算機(jī)，我們將在后面討論。

USB還使電源可以與設(shè)備同時(shí)提供，這有助于減少用戶在設(shè)置中需要管理的電纜數(shù)量。

USB以1.5Mb / s和12Mb / s的數(shù)據(jù)速率開始。在“低速”和“全速”變體中，速率在發(fā)布時(shí)以驚人的速度增長，盡管“全速”版本在技術(shù)上已成為一部分USB 1.1。但是，后續(xù)更新提高了傳輸速度，以適應(yīng)消費(fèi)者和企業(yè)用戶的需求。

在2001年，USB 2.0發(fā)行了第三層速度，稱為“ High Speed”，將帶寬提高到480Mb / s，是USB 1.1實(shí)施速度的40倍。

對于用戶而言至關(guān)重要的是，USB 2.0連接向后兼容USB 1變體，這允許使用兩種不同標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備繼續(xù)通信，盡管數(shù)據(jù)速率較低。在以后的版本中，保持連接與早期迭代向后兼容的概念使計(jì)算機(jī)用戶更容易地連接硬件，而不必?fù)?dān)心它不兼容。

具有藍(lán)色元素的USB Type-A連接器通常表示對USB 3.0的支持

USB 3.0以所謂的“ SuperSpeed”成為了千兆時(shí)代。USB 3.0于2011年推出時(shí)以5Gb / s的數(shù)據(jù)速率開始。作為標(biāo)準(zhǔn)的一部分，對USB 3.0所需的連接器進(jìn)行了小改動，包括通常使用藍(lán)色的插頭和插座以表明兼容性。盡管速度非?？?，但最重要的USB Type-A仍向后兼容早期版本。

2014年的USB 3.1出現(xiàn)了兩種變體，第1代保持USB 3.0的SuperSpeed模式和5Gbps數(shù)據(jù)速率，而第2代使用所謂的“ SuperSpeed +”，并將有效最大數(shù)據(jù)速率提高了一倍，達(dá)到10Gbps。同時(shí)，推出了新的連接器USB Type-C，它是USB Type-A的USB 3.1和USB 3.0的替代選擇，但直到下一代才真正使用。

2017年宣布推出USB 3.2，保留了對SuperSpeed和SuperSpeed +的支持，但還增加了另外兩種傳輸模式，可提供高達(dá)10Gbps和20Gbps的連接速度。此外，由于采用連接器的標(biāo)準(zhǔn)更改，要達(dá)到20Gbps的速度，必須使用USB-C連接。

為了進(jìn)一步混淆問題，USB實(shí)施者論壇在2019年進(jìn)行了品牌更名活動。

USB 3.0和USB 3.1分別被賦予了USB 3.2 Gen 1和USB 3.2 Gen 2的新技術(shù)名稱，而所謂的USB 3.2成為USB 3.2 Gen 2x2。每個(gè)產(chǎn)品還獲得了SuperSpeed USB，SuperSpeed USB 10Gbps和SuperSpeed USB 20Gbps的市場名稱。

目前，使用USB的現(xiàn)代硬件在很大程度上依賴于USB 3.0和USB 3.1，盡管USB 3.2硬件在2019年開始出現(xiàn)，并且在2020年出現(xiàn)更多。

如前所述，如果您不采取任何措施，那么所有USB-C本身就是在使用哪種物理連接器。本身沒有其他修飾符的“ USB-C”完全沒有說明充電，數(shù)據(jù)速度或其他任何方面。

Thunderbolt，Thunderbolt 2

Thunderbolt由蘋果與英特爾合作開發(fā)，是USB的替代產(chǎn)品，于2011年投放市場，但最初于2009年被Intel展示為Light Peak，并在Mac Pro上運(yùn)行。與USB相比，Thunderbolt旨在提供可觀的優(yōu)勢，包括將PCIe和DisplayPort硬件的數(shù)據(jù)通道復(fù)用在一起，即將數(shù)據(jù)與視頻混合，以及兩個(gè)通道中每個(gè)通道的10Gbps快速數(shù)據(jù)速率，總計(jì)20Gbps。

Thunderbolt的原始版本依賴于Mini DisplayPort連接，Mac設(shè)備上的端口可用于Thunderbolt或用作Mini DisplayPort。

Apple的Thunderbolt電纜，其中使用了Mini DisplayPort連接器。

Apple的Thunderbolt電纜，其使用的接口與Mini DisplayPort相同。

Thunderbolt的重要組成部分是將菊花鏈設(shè)備連接在一起，原始的Thunderbolt能夠處理多達(dá)6個(gè)兼容設(shè)備。由于具有處理數(shù)據(jù)和視頻信號的能力，Thunderbolt還允許顯示器成為該鏈的一部分，如果不支持菊花鏈，它通常會終止該鏈。

兩年后，Thunderbolt 2推出了，它支持DisplayPort 1.2，這意味著它可以在監(jiān)視器上處理4K分辨率的視頻。與USB一樣，Thunderbolt 2也向后兼容Thunderbolt 1。

Thunderbolt 2的主要變化是它如何處理通道。由于啟用了通道聚合，Thunderbolt 2能夠合并兩個(gè)10Gbps通道，從而實(shí)現(xiàn)高達(dá)20Gbps的數(shù)據(jù)速率，而不是兩個(gè)10Gbps通道，從而增加了單個(gè)連接的最大理論帶寬。

雷靂3

Thunderbolt 3 比 Thunderbolt 2 高出很多，原因很多。原則上，主要好處是將帶寬增加到40Gbps，這相當(dāng)于四個(gè)PCIe 3.0通道，八個(gè)DisplayPort 1.2通道和多個(gè)USB 3.1通道。

除了增加帶寬外，該連接還使得可以使用一對以60Hz運(yùn)行的4K顯示器或一個(gè)5K分辨率的顯示器。可用的大量帶寬還意味著它可以以其他方式使用，例如與eGPU機(jī)箱配合使用，以使外部圖形卡可以改善所連接計(jì)算機(jī)的圖形處理能力。

Apple的Thunderbolt 3 Pro電纜使用USB Type-C連接器和黑色編織設(shè)計(jì)。

Apple的Thunderbolt 3 Pro電纜使用USB Type-C連接器和黑色編織設(shè)計(jì)。

由于Thunderbolt 3使用USB Type-C連接器，因此使用Thunderbolt 3的設(shè)備通常還支持使用Type-C連接器的USB硬件。這些設(shè)備將以與其使用的USB標(biāo)準(zhǔn)相同的速度運(yùn)行，而不是Thunderbolt 3的更快速度。

通過使用USB Type-C連接器，Thunderbolt 3設(shè)備還可以利用其功率傳輸功能，使高達(dá)100W的功率通過電纜傳輸?shù)狡渌布?。對于MacBook用戶，這在使用Thunderbolt 3擴(kuò)展塢時(shí)非常方便，因?yàn)閺臄U(kuò)展塢到MacBook Pro的一根電纜可以為筆記本計(jì)算機(jī)充電，同時(shí)仍提供所有預(yù)期的數(shù)據(jù)功能，而無需為MacBook配備單獨(dú)的電源線。

但是，并非所有的Thunderbolt 3電纜都相等。使用Thunderbolt 3，短而無源的電纜每秒可傳輸40吉比特，而長而無源的電纜僅每秒可傳輸20吉比特。為了在更長的距離上保持全速運(yùn)行，您需要一根有源電纜。并且，最大充電功率可能會有所不同，具體取決于制造商。我們不會像以前那樣深入研究這一點(diǎn)。

通過使用適配器，Thunderbolt 3端口和硬件將繼續(xù)保持向后兼容的傳統(tǒng)，盡管速度較慢，但??仍可用于Thunderbolt 3連接。

連接-USB-A，USB-C和其他

盡管USB可以使用許多不同的連接類型(如Mini和Micro)，但Apple用戶實(shí)際上只需要考慮三個(gè)主要的標(biāo)準(zhǔn)版本。它們具有簡單的命名結(jié)構(gòu)：Type-A，Type-B和Type-C。

自推出以來，Type-A被稱為細(xì)長矩形連接器，可插入Mac，PC或USB集線器，而Type-B用于外圍設(shè)備或設(shè)備端。雖然可以將B型連接器換成與擴(kuò)展連接器花名冊不同的類型，但A型始終留在一端。

USB 3.0的推出也為改變主要的Type-A和Type-B連接器提供了機(jī)會，在連接器中添加了更多引腳，并增加了導(dǎo)線以傳輸更多數(shù)據(jù)。盡管B型將其設(shè)計(jì)更改為更高，但A型在物理上保持不變，但在新位置增加了額外的引腳，使其能夠與未使用它們的端口和連接器一起使用，從而保持向后兼容性。

為了向消費(fèi)者表明它們是用于USB 3.0連接的，A型和B型端口和連接器在非Apple設(shè)備上通常被涂成藍(lán)色，從而與端口所使用的通常的黑色區(qū)分開。

閃電，USB C型和USB A型電纜，以及MacBook Pro的Thunderbolt 3端口

閃電，USB C型和USB A型電纜，以及MacBook Pro的Thunderbolt 3端口

與USB 3.1及更高版本兼容的Type-C對連接器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了更改，以在混合中引入更多的觸點(diǎn)和線對。與Type-A相比，早期的連接允許某種程度的物理向后兼容性，而Type-C根本不提供該功能。

USB Type-C設(shè)計(jì)的一部分是，它消除了Type-A帶來的公眾痛苦，因?yàn)橛袝r(shí)他們不得不在嘗試盲目地將其上下顛倒插入時(shí)將電纜翻轉(zhuǎn)過來。對于Type-C，連接器可在兩個(gè)方向上工作。

USB Type-C的規(guī)范還包括改進(jìn)的Power Delivery規(guī)范，可以利用更高的功率。在“電源傳送”下，USB Type-C連接可以提供高達(dá)100瓦的電源，使其能夠?yàn)镸acBook等硬件充電，同時(shí)還使用電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

該列表僅真正涵蓋了Mac或PC中使用的USB連接器，而沒有涵蓋另一端正在使用的USB連接器。在早期，Mini USB和Micro USB連接器的品種有所不同，盡管自USB 3.0推出以來它們已大幅貶值，但Micro USB B或Micro-B SuperSpeed除外。

隨著USB Type-C的引入，由于其緊湊的尺寸和相對的前瞻性，設(shè)備生產(chǎn)商已從使用Micro USB變種轉(zhuǎn)向使用Type-C。

關(guān)于連接器的討論只有在沒有提到連接器不一定必須用于USB連接的情況下才能完成，但眾所周知，與它們一起使用。對于Type-C，它在Thunderbolt 3中發(fā)現(xiàn)了另一種用途。

未來-USB 4實(shí)際上就是Thunderbolt 3

USB IF在2019年宣布已完成其USB 4標(biāo)準(zhǔn)。盡管看上去并不不同尋常，但該公告出人意料地表明，下一代USB 4實(shí)際上將進(jìn)行Thunderbolt 3，盡管有一些細(xì)微調(diào)整。

與Thunderbolt 3一樣，USB 4將使用Type-C連接器，吞吐量高達(dá)40Gbps，功率輸出高達(dá)100W，支持4K和5K顯示器，并向后兼容USB 3.2和USB 2。

USB 4將繼續(xù)使用USB Type-C連接，還將支持Thunderbolt 3。

USB 4將繼續(xù)使用USB Type-C連接，還將支持Thunderbolt 3。

至關(guān)重要的是，盡管它在技術(shù)上是可選的，但它還將包括對Thunderbolt 3本身的支持?？梢詫⒃O(shè)備設(shè)置為不包含對標(biāo)準(zhǔn)的支持，但是鑒于其優(yōu)點(diǎn)，硬件供應(yīng)商似乎不太可能禁用它。

作為對早期USB的進(jìn)一步升級，USB4還支持PCIe隧道和DisplayPort 1.4a，可以幫助利用更高的吞吐量。但是，如果主機(jī)或設(shè)備中不支持PCIe隧道，則用于非顯示目的的最大帶寬限制為20Gbps。

雖然USB 4于2019年推出，但設(shè)備供應(yīng)商開始包括對新USB標(biāo)準(zhǔn)的支持通常需要大約兩年的時(shí)間。COVID-19效應(yīng)允許，首批使用USB 4的設(shè)備可能會在2020年底或2021年上市。

更多的未來-Thunderbolt 4是Thunderbolt 3，但更好

Thunderbolt 4于2020年推出，是英特爾在Thunderbolt 3的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的舉措。與從Thunderbolt 2到Thunderbolt 3的轉(zhuǎn)變不同，Thunderbolt 4不會提供40Gbps的吞吐量，但是它將得到改進(jìn)。

首先，該標(biāo)準(zhǔn)將增加對Thunderbolt 3認(rèn)證的最低視頻和數(shù)據(jù)要求。Thunderbolt 4設(shè)備必須能夠處理至少兩個(gè)4K顯示屏或一個(gè)8K屏幕，而不是支持一個(gè)4K顯示屏，而對存儲的PCIe支持必須能夠支持32Gbps傳輸(從16Gbps開始)。

英特爾的改進(jìn)清單Thunderbolt 4超過了Thunderbolt 3，USB 4和USB 3。

英特爾的改進(jìn)清單Thunderbolt 4超過了Thunderbolt 3，USB 4和USB 3。

Thunderbolt 4也將支持最多具有四個(gè)Thunderbolt 4端口的擴(kuò)展塢，并且在外圍設(shè)備和計(jì)算機(jī)都連接到擴(kuò)展塢時(shí)可以通過觸摸鍵盤或鼠標(biāo)喚醒計(jì)算機(jī)。

對于那些擔(dān)心電纜問題的人，Thunderbolt 4將使長達(dá)2米的無源電纜能夠以最高效率運(yùn)行40Gbps連接。在安全方面，作為最低規(guī)范的一部分，需要增加針對物理直接內(nèi)存訪問(DMA)攻擊的保護(hù)。

關(guān)于何時(shí)上市，英特爾將在2020年晚些時(shí)候推出Thunderbolt 4控制器8000系列，并在Tiger Lake處理器中對其進(jìn)行支持，首批支持Thunderbolt 4的計(jì)算機(jī)和配件也有望在年底之前交付。 2020年。

考慮到蘋果已從英特爾處理器轉(zhuǎn)向蘋果芯片，盡管人們懷疑蘋果是否會在其未來的Mac中包括對Thunderbolt 4的支持，但蘋果在7月證實(shí)將繼續(xù)支持Thunderbolt技術(shù)。該公司在英特爾發(fā)布Thunderbolt 4規(guī)范后的一份聲明中說：“我們?nèi)匀恢铝τ赥hunderbolt的未來，并將在Mac上支持Apple Silicon。”

這不能保證Thunderbolt 4會很快在Mac或MacBook中提供，但是它確實(shí)建議對該技術(shù)的支持將包括在將來的Apple產(chǎn)品中，盡管預(yù)計(jì)何時(shí)才能出現(xiàn)。

注意電纜

USB和Thunderbolt 3都使用USB Type-C連接已為想要獲取電纜以將其設(shè)備連接在一起的消費(fèi)者帶來了一個(gè)問題。消費(fèi)者可以假設(shè)工程之一將是完全足夠?yàn)槠渌娎|，但AppleInsider網(wǎng)站已經(jīng)反復(fù)解釋，這是不正確的。

首先，雖然某些Thunderbolt 3電纜可以用作USB 3.1 Type-C電纜，但并不是每條Thunderbolt 3電纜都可以。相反，USB 3.1 Type-C電纜將永遠(yuǎn)不會用作Thunderbolt 3電纜。

Thunderbolt 3和USB 2.0 Type-C Apple充電電纜的集合

一組Thunderbolt 3和USB 2.0 Type-C Apple充電電纜-每個(gè)都有不同的性能特征。

的確，盡管現(xiàn)代控制器可能允許故障回復(fù)，這將使Thunderbolt 3外設(shè)能夠以較低的速度在USB 3.2 Type-C電纜上運(yùn)行，但并不能保證完全可以使用該功能。

使無源電纜和有源電纜的問題進(jìn)一步復(fù)雜化。無源Thunderbolt 3電纜幾乎始終與USB 3.1 Type-C外設(shè)完全兼容，但是在遠(yuǎn)距離處數(shù)據(jù)速率會降??低，通常在兩米長的距離內(nèi)將Thunderbolt 3吞吐量降低至20Gbps。

有源電纜包括收發(fā)器，這些收發(fā)器可以調(diào)節(jié)通過電纜的數(shù)據(jù)，這可以使電纜運(yùn)行更長的時(shí)間而不會造成相同的吞吐量損失。但是，此類有源電纜不太可能提供USB 3.1 Type-C兼容性。

電纜的通過功率甚至可能有所不同。盡管Thunderbolt 3和USB 3.2都可以提供高達(dá)100W的功率輸出，但是任何給定的電纜可能都無法處理那么多的功率，并且只能低至15W。

因此，當(dāng)您購買電纜時(shí)，請知道要購買什么。而且，在購買后，想出自己的方法來標(biāo)記電纜，以便了解其特性，因?yàn)槿缟蠄D所示，您將無法一目了然地分辨出什么。