USB4

USB 4

 “USB4”  در برخی از رایانه های حمل و نقل، از جمله آی مک های جدید اپل با پشتیبانی از M1، مک بوک های مبتنی بر M1 و مک مینی و لپ تاپ هایی با لپ تاپ های نسل یازدهم اینتل Tiger Lake ظاهر شده است. دستگاه‌هایی که در حال حاضر با نام USB 4 به بازار عرضه گردیده، اما نسل جدیدی از داک‌ها و لوازم جانبی با منبع تغذیه USB 4 در حال ورود هستند.

USB 4 مزایای زیادی را به همراه دارد که شامل سرعت انتقال سریعتر، مدیریت بهتر پهنای باند ویدئو و سازگاری اختیاری با Thunderbolt 3 می شود.
در بازاری که فروشندگان رایانه شخصی و لوازم جانبی از آرایه گیج کننده ای از شماره های نسخه USB برای بازاریابی محصولات خود استفاده می کنند، ایده یک استاندارد جدید ممکن است طاقت فرسا به نظر برسد. با این حال، چیزهای زیادی برای انتظار وجود دارد. در اینجا همه چیزهایی است که باید در مورد USB 4 بدانید.

USB4 مشخصاتی توسط انجمن پیاده‌سازان USB (USB-IF) است که در نسخه 1.0 در 29 اوت 2019 منتشر شد. پروتکل USB4 بر اساس پروتکل Thunderbolt 3 است. مشخصات Thunderbolt 3 توسط Intel Corp به USB-IF اهدا شد. معماری USB4 می‌تواند یک پیوند پرسرعت را با چندین نوع دستگاه پایانی به‌صورت پویا به اشتراک بگذارد، که به بهترین وجه برای هر انتقال بر اساس نوع داده و برنامه کاربردی انجام می‌شود.

برخلاف استانداردهای پروتکل USB قبلی، USB4 به کانکتورهای USB-C نیاز دارد و برای تحویل انرژی، به پشتیبانی از USB PD نیاز دارد. محصولات USB4 باید از توان 20 گیگابیت بر ثانیه پشتیبانی کنند و می توانند از توان 40 گیگابیت بر ثانیه پشتیبانی کنند، اما به دلیل تونل سازی حتی 20 گیگابیت بر ثانیه اسمی نیز می تواند منجر به نرخ داده موثر بالاتر در USB4 در مقایسه با USB 3.2 هنگام ارسال داده های ترکیبی شود. برخلاف USB 3.2، امکان تونل کردن DisplayPort و PCI Express را فراهم می کند.

پشتیبانی از قابلیت همکاری با محصولات Thunderbolt 3 برای هاست USB4 و دستگاه های جانبی USB4 مورد نیاز است و برای هاب USB4 در درگاه های رو به پایین و برای داک های مبتنی بر USB4 در درگاه های رو به پایین و رو به بالا اختیاری است. از سوی دیگر، پشتیبانی از USB4 در Thunderbolt 4 مورد نیاز است.

در 1 سپتامبر 2022، USB Promoter Group انتشار معوق مشخصات USB4 نسخه 2.0 را اعلام کرد. انتظار می‌رود همه این به‌روزرسانی‌های مشخصات قبل از سری رویدادهای توسعه‌دهنده USB DevDays که برای نوامبر برنامه‌ریزی شده‌اند، منتشر شوند.

اهداف ذکر شده در مشخصات USB4 افزایش پهنای باند، کمک به همگرایی اکوسیستم اتصال USB-C و “به حداقل رساندن سردرگمی کاربر نهایی” است. برخی از زمینه‌های کلیدی برای دستیابی به این هدف، استفاده از یک نوع کانکتور USB-C است، در حالی که سازگاری با محصولات موجود USB و Thunderbolt را حفظ می‌کند.

حالت های انتقال داده
USB4 به خودی خود هیچ مکانیزم عمومی انتقال داده یا کلاس های دستگاه مانند USB 3.x را ارائه نمی دهد، اما بیشتر به عنوان راهی برای تونل کردن پروتکل های دیگر مانند USB 3.2، DisplayPort و به صورت اختیاری PCIe عمل می کند. در حالی که پروتکل Host-to-Host بومی را ارائه می دهد، همانطور که از نام آن پیداست فقط بین دو میزبان متصل موجود است. برای پیاده سازی شبکه IP میزبان استفاده می شود. بنابراین، هنگامی که هاست و دستگاه از تونل PCIe اختیاری پشتیبانی نمی‌کنند، حداکثر پهنای باند غیر نمایشی به USB 3.2 20 گیگابیت بر ثانیه محدود می‌شود، در حالی که فقط USB 3.2 10 گیگابیت بر ثانیه اجباری است.

USB4 تونل زنی را مشخص می کند:

USB4 همچنین به پشتیبانی از DisplayPort Alternate Mode نیاز دارد. این بدان معناست که DP می تواند از طریق تونل USB4 یا با حالت جایگزین DP ارسال شود.

DisplayPort Alt Mode 2.0 : USB 4 از DisplayPort 2.0 در حالت جایگزین پشتیبانی می کند. DisplayPort 2.0 می‌تواند از وضوح 8K در فرکانس 60 هرتز با رنگ HDR10 پشتیبانی کند و می‌تواند تا 80 گیگابیت بر ثانیه استفاده کند که همان مقدار در دسترس برای داده‌های USB است، اما فقط یک جهته.

USB قدیمی (1–2) همیشه با استفاده از سیم‌های اختصاصی در رابط USB-C پشتیبانی می‌شود.

پشتیبانی از حالت های انتقال داده

برخی از حالت‌های انتقال توسط همه دستگاه‌های USB4 پشتیبانی می‌شوند، پشتیبانی از برخی دیگر اختیاری است. الزامات حالت های پشتیبانی شده به نوع دستگاه بستگی دارد.

معرفیUSB 4 نسخه 2.0 با پهنای باند 80 گیگابیت در ثانیه

بهتر است بدانید نسخه 2.0 دو برابر پهنای باند را نسبت به USB 4 نسخه 1.0 فراهم می کند.همچنین گروه پیشتاز یو اس بی ، USB نسخه 2.0 را با برخی ارتقاءهای گسترده نسبت به استاندارد اصلی معرفی کرده است. نکته دیگر آنکه بزرگترین ویژگی نسخه 2.0 دو برابر شدن پهنای باند موجود از 40 گیگابیت بر ثانیه به 80 گیگابیت در ثانیه است. این جهش عظیم USB 4 نسخه 2.0 را به یکی از بالاترین استانداردهای اتصال در بازار تبدیل می کند.
همچنین سرعت های فوق العاده سریع نسخه 2.0 به معماری لایه فیزیکی جدیدی نسبت داده می شود که به USB4 اضافه شده است. بنابراین نسخه 2.0 از کابل‌های کم قدرت 40 گیگابیت بر ثانیه موجود در  USB4 Type-c استفاده می‌کند و کابل‌های جدید USB Type-C با سرعت 80 گیگابیت در ثانیه را اضافه می‌کند تا به مرز 80 گیگابیت بر ثانیه برسد.
گذشته ازاین، نسخه جدید USB4 نیز به‌ روزرسانی‌های جدیدی را در عملکرد خود نشان می دهد. از جمله افزایش پهنای باند بیش از 20 گیگابیت بر ثانیه برای تونل زنی داده هنگام استفاده از حالت های جایگزین مانند حالت DisplayPort همچنین USB4 نسخه 2.0 به روز شده است تا آخرین نسخه های استاندارد DisplayPort و مشخصات PCIe را ارائه دهد.
]کابل DisplayPort، یک رابط دیجیتال است که برای انتقال ویدئو و صدا طراحی شده است. این کابل شباهت زیادی به کابل HDMI دارد و می‌تواند یک مانیتور را به یک منبع داده مانند کارت گرافیک متصل کند.
PCIe یا پی سی آی ای یا پی سی آی اکسپرس به معنای اتصال سریع قطعات جانبی است. از سوی دیگر PCIe در واقع استانداردی برای اتصال پرسرعت تجهیزات و قطعات جانبی رایانه است.
البته مانند تمام نسخه‌های USB قبلی ، USB 4 ورژن 2.0 با نسخه‌های قبلی از جمله استاندارد اصلی USB4 ، USB 3.2،USB 2.0 وThunderbolt 3 سازگاری دارد. گروه پیشتاز اهداف یو اس بی می‌گوید که نسخه 2.0 به‌ طور خاص برای بهره‌مندی کاربرانی که دستگاه‌های مختلف را از طریق یک پورت USB اجرا می‌کنند، از جمله داک‌ها، نمایشگرهای با کارایی بالا و موارد دیگر ایجاد شده است. این بسیار منطقی است، زیرا پهنای باند 80 گیگابیت بر ثانیه نسخه 2.0 برای بیشتر افراد عادی میزان زیادی است. از طرفی برای کاربران حرفه ای که به طور منظم با لپ‌تاپ‌های خود راه‌اندازی گسترده چندین مانیتور DisplayPort را انجام می دهند، یا با درایوهای USB، اترنت و غیره کار دارند ، پهنای باند 80 گیگابیت بر ثانیه مفید خواهد بود .در نتیجه اطمینان حاصل می‌کند که هیچ محدودیتی در پهنای باند بین هیچ یک از این دستگاه‌های مورد استفاده و سیستم میزبان وجود ندارد.

در نوامبر 2020، اپل از مک بوک ایر (M1، 2020)، مک بوک پرو (13 اینچی، M1، 2020) و مک مینی (M1، 2020) با دو پورت USB4 رونمایی کرد.

لیست دستگاه های اپل دارای پورت USB4 عبارتند از:

مک بوک پرو (13 اینچی، M2، 2022)
مک بوک پرو (14 اینچی، 2021)
مک بوک پرو (16 اینچی، 2021)
مک بوک پرو (13 اینچی، M1، 2020)
MacBook Air (M2، 2022)
مک بوک ایر (M1، 2020)
Mac mini (M1، 2020)
iMac (24 اینچی، M1، 2021)
Mac Studio (2022)
آیپد پرو 12.9 اینچی (نسل پنجم)
آیپد پرو 11 اینچی (نسل سوم)
AMD همچنین اعلام کرد که پردازنده های Zen3+ (رمبراند) از USB4 پشتیبانی خواهند کرد. با این حال، AMD فقط پشتیبانی از USB 3.2 Gen2x2 را در پردازنده های Zen 4 اعلام کرده است.