[转帖]超能课堂(199) 接口渐趋统一，USB4又如何能引领变革？

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接口协议真复杂..

9月3日，USB IF正式公布了USB4（你没看错，就是USB4，没有空格）的技术规格。USB-IF表示，USB4的架构是建基于最近Intel发布给USB推广组织的雷电3协议，这也进一步表明，USB4只会用Type-C接口。也意味着，以后的USB接口可能会趋向统一化（不用再为买错线而烦恼了？）。

图片来源: Denys Vitali

但是Type-C接口统一化之后，也有个潜在的问题。目前，单单是USB 3.2标准就有三种了（USB 3.2 Gen 1×1，Gen 2×1，Gen 2×2，我的天），加上之前USB 3.1的两种（USB 3.1 Gen 1，USB 3.1 Gen 2），现在再来个USB4（Gen 3×2），有的商家将来可能会看中大家都以为Type-C接口就是USB4或雷电3，而把手机和计算机上的Type-C接口做成USB 3.2或者USB 3.1来挖坑给消费者。

从USB 1.0到USB4

在开始之前，我们先来回顾一下USB的历史。USB其实在1994年就已经由Compaq，DEC，IBM，Intel，Microsoft，NEC和Nortel开始共同研发。很多人都知道第一代成功面世的是1996年的USB 1.0，但其实在此之前，曾经有过USB 0.7、USB 0.8、USB 0.9、USB 0.99和USB 1.0-RC，不过它们都不是正式发布的版本。而且USB 1.0在当时也没有多少人用，应用也不广泛。直到1998年USB 1.1的出现，USB才开始更加被为人熟知。

而2000年推出的USB 2.0可算是到目前为止服役时间最长的USB版本，即便是最新的主板上也总会有那么一两个USB 2.0接口来让人们连接他们的键盘和鼠标，USB充电也是在USB 2.0仍然是USB主力接口时推出的（2007年）。

接下来呢，就是最让人头大的USB 3.0。2008年推出的USB 3.0，在几年后改名为USB 3.1 Gen 1，导致到现在为止，还有好多人都不知道到这两者有什么分别 （其实并没有）。套用一句名言就是：「你要找USB 3.2 Gen 1，关我USB 3.1 Gen 1什么事?」 而在2013年推出的USB 3.1 Gen 2也没能逃过命运的玩弄，在一段时间后就被改名为USB 3.2 Gen 2×1。总的来说，USB 3.0 到USB 3.2之间其实只有三F个版本，但却有六个名字，这也是为什么上面会说，有的商家会玩这种名字游戏来坑消费者。若非USB4的命名已经出来了，实在会令人很怀疑会不会有USB 3.2 Gen 3×1，USB 3.3 Gen 2×2这样的名字出来。

历代USB版本

USB版本	最大传输速度	代号	最大输出电流	推出时间
USB 1.0	1.5Mbps（0.192MB/s）	Low Speed	5V/500mA	1996年1月
USB 1.1	12Mbps（1.5MB/s）	Full Speed	5V/500mA	1998年9月
USB 2.0	480Mbps（60MB/s）	Hi-Speed	5V/500mA	2000年4月
USB 3.1 (Gen 1)	5Gbps（625MB/s）	SuperSpeed	5V/900mA	2008年11月
USB 3.1 (Gen 2)	10Gbps（1250MB/s）	SuperSpeed+	20V/5A	2013年12月
USB 3.2	20Gbps（2500MB/s）	SuperSpeed+	20V/5A	2017年9月
USB4	40Gbps（5000MB/s）	未知	未知	2019年9月
超 能 网 制 作

那么，这次的USB4，相对于之前的USB 3.2，有些什么重要的升级呢？主要有三点：相比USB 3.2 （下文USB 3.2都代指USB 3.2 Gen 2×2）最高双倍的传输速度、可兼容雷电3装置以及动态带宽分配。

USB4的系统架构图，USB 2.0的线路独立于USB 3.1，3.2及USB4

USB4有哪些提升？

最高传输速度40Gbps

由于使用了双通道传输，所以理论上最高传输速度可以达到40Gbps，这相比起上代的USB 3.2提升了整整一倍有多。但值得注意的是，据tom's Hardware对USB推广组织CEO Brad Saunders的访问内容，除了最高40Gbps传输速度外，USB4另外还有10Gbps和20Gbps这两种速度，比较便宜的手机及笔记本计算机应该会使用以上其中一种，而非最高的40Gbps。

USB4可以藉由Type-C接口来使用单、双通道传输，

可兼容雷电3设备

听到这个相信大家都会很兴奋，因为目前并非所有笔记本计算机都有雷电3接口，有这个接口的会比较贵。而在将来，有USB4的笔记本也可以通过外置的雷电3显卡来打游戏了。

但是这里有两个可能存在的问题，第一，能兼容雷电3并不是USB4的其中一个强制要求，厂家可以自行选择到底要不要在他们的USB4里加入这个兼容功能，所以很有可能手机和平板计算机上的USB4接口不会兼容雷电3。

第二，目前Intel对于所有宣传自己是兼容雷电3的装置都会收取一定的费用来为它们测试「贴牌」，不过这应该不会是大问题，因为毕竟随着USB4的到来，使用雷电3的成本会大大降低（Intel把雷电3协议给了USB推广组织，除非把测试贴牌费增加了）。另外，厂家也可能会想出其他新方法来告知消费者自家的装置兼不兼容雷电3。

动态带宽分配

除了上述的升级外，USB4相比USB 3.2也有一些其他的好处，其中一之是动态资源分配。众所周知，Type-C接口允许输出画面到DisplayPort或HDMI。假设你要同时从Type C接口输出视频，又要把文件复制到外部装置上，而输出视频只需要其中15 Gbps的带宽，复制文件到外部装置需要剩下的25 Gbps的带宽的话，以目前USB 3.2的标准是没有足够的灵活性去分配带宽的。但是，在USB4当中，动态分配带资源可以把两者所需的带宽合理分享，避免出现一边不够用，一边用太多的情况。

支持USB Power Delivery（USB PD）

USB电力传输是一种能够为装置快速充电的技术，从2012年首次推出到现在为止，也只有部分的装置支持USB PD，没有让人真正感觉到「快充」的快感。不过这一情况随着USB4的到来要改变了，因为所有USB4的接口都必须要符合USB电力传输的要求。要注意的是，即便一部装置上的USB4端口符合USB电力传输的要求，装置本身不一定会支持这个功能，因此也有可能出现充电比较慢的情况，即便理论上来说USB电力传输可以提供最多100W的功率。

USB4的兼容性

那看到这可能有人会问了，USB4跟以前的USB接口兼容吗? 好消息是根据历代USB的优秀传统，是可以的。除了USB 1.0和1.1，这两个历史古董就让它们安息吧。话虽如此，如果你把USB4接到一个USB 2.0装置上，那它最快也只能够到达USB 2.0的上限，也就是480Mbps，不会突然「唰」一声就变快了。

另外，不同于USB 3.2端口用USB 3.1 Gen 2的线材就可以达到全速，这次USB4需要用全新的USB4 线材才可以达到40 Gbps。而且，如果你想要用到USB4的雷电3兼容性的话，你也需要有一条雷电3的线材才行。

何时能面世？

虽然9月份就已经公布了具体的规格，但用上USB4的产品不会这么快就出来，起码2020年前不会有。USB推广组织CEO Brad Saunders表示，通常一款新产品的研发周期需要至少12至18个月。至于用USB4的笔记本计算机或者台式机，则可能要更久。

目前还不知道USB4的代号会是什么。USB 3.1 Gen 1代号是SuperSpeed，而USB 3.1 Gen 2是SuperSpeed+．看到这个加号，不禁令人想到前阵子Intel的14nm++，不知道USB-IF会不会参照这个方式来为USB4起代号叫SuperSpeed+++。

之后也不知道会不会出现USB4.0，USB4.1这样的命名。虽然USB推广组织的CEO Brad Saunders表示并没有计划按照这样来命名，但如果日后推出了速度更快的USB4的话，有可能会出现USB4 80 Gbps，USB 120Gbps这样的名字，到时候对于一般消费者来说，就更难辨认了。

总结：USB4 是好东西，等等就好

这次USB4的规格相对于USB 3.1升级到USB 3.2的时候可谓是诚意满满，能兼容雷电3和全面支持USB电力传输是最大卖点。而这几年来Type-C接口也逐渐在台式机（大部分都有一个Type-C接口）和手机上普及，对比起两年前发布USB 3.2的时候好多了。而到了USB4正式面世的时候，DDR5也应该出来了，相信到时候主板厂商也会对主板来一波大更新，有望原生支持USB4。