Вернуться к старой версии портала ПЕРЕЙТИ
Оставить отзыв
  1. Статьи
Заметки пользователей
899
0
18.03.2021 11:50
PDF
899
0

Все, что нужно знать про Thunderbolt и USB

Часто ли Вас просят одолжить зарядник от смартфона? Если - да, то скорей всего вы заметили, что вместе с просьбой одолжить зарядный кабель, уточняют: нужен Type-C. То есть, "обычный" андроидовский зарядник от Redmi 6 перестал подходить для новых смартфонов. А ведь у тех, кто просил, даже не айфоны, а андроид-смартфоны. И у Вас возможно возникал вопрос: что означает Type-C, и почему устарел ваш USB-кабель? В связи с распространением разнообразной терминологии USB и Thunderbolt, а также появлением новых версий на горизонте, разобраться во всем этом может стать проблемой. Вот что вам нужно знать о USB 3, USB 4, Thunderbolt 3 и Thunderbolt 4.

Для большинства пользователей существует два основных семейства многоцелевых подключений: USB и Thunderbolt. Оба имеют свои преимущества и свои недостатки, а также обладают многими общими характеристиками, но эти две технологии в значительной степени сильно отличаются.

Выпущенный в 1996 году стандарт USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина) является старшим из двух типов подключения, созданным группой компаний, включая IBM, Microsoft, Intel и другие, и поддерживается Форумом разработчиков USB.

Целью USB было создание стандарта, который работал бы на разных устройствах, объединив множество технологий в одну, как следует из названия. Это должно было пользователям упростить управление устройствами, не беспокоясь о том, что порты закончились, в поисках правильного порта на своем компьютере или кабеля для подключения. USB также позволял подавать питание на устройство одновременно с управлением, что помогло сократить количество подключаемых кабелей.

Первоначальная скорость передачи данных в USB была в двух вариантах: 1,5 Мбит/с ("Low Speed") и 12 Мбит/с ("Full Speed"), которые считались невероятно высокими на момент его выпуска (хотя версия "Полная скорость" технически прибыла как часть USB 1.1). Однако последующие обновления увеличили скорость передачи, чтобы соответствовать потребностям пользователей.

В 2001 году был выпущен USB 2.0 с третьим уровнем скорости, получившим название "High Speed", который увеличил пропускную способность до 480 Мбит/с, что в 40 раз превышает скорость реализации USB 1.1.

Что особенно важно для пользователей, соединения USB 2.0 были обратно совместимы с вариантами USB 1. Это позволяло устройствам, использующим два разных стандарта, продолжать обмен данными, хотя и с более низкой скоростью. Концепция сохранения обратной совместимости соединения с более ранними итерациями сохранялась и в последующих выпусках, что значительно упрощало пользователям компьютеров подключение оборудования, не беспокоясь о его несовместимости.

USB 3.0 получил название "SuperSpeed" и начал со скоростью передачи данных 5 Гбит/с в 2011 году. В рамках стандарта были внесены небольшие изменения в разъемы, включая общее использование вилок и розеток синего цвета для обозначения совместимости с более высокими скоростями, хотя важнейший USB Type-A все еще был обратно совместим с более ранними версиями.

USB 3.0 получил название "SuperSpeed" и начал со скоростью передачи данных 5 Гбит/с

В 2014 году USB 3.1 появился в двух вариантах: первое поколение сохранило режим "SuperSpeed" ​​и скорость передачи данных 5 Гбит/с, а второе поколение использовало то, что называлось "SuperSpeed ​​+", и удвоило эффективную максимальную скорость передачи данных до 10 Гбит/с. В то же время был представлен новый разъем USB Type-C, который был альтернативой USB Type-A для USB 3.1 и USB 3.0, но на самом деле не использовался до следующего поколения.

Анонсированный в 2017 году, введение USB 3.2 сохранило поддержку SuperSpeed ​​и SuperSpeed ​​+, но также добавило еще два режима передачи, которые предлагали соединения со скоростью до 10 Гбит/с и 20 Гбит/с. Кроме того, для достижения скорости 20 Гбит/с необходимо было использовать соединение USB-C из-за изменений стандартов, в которых использовался разъем.

Чтобы еще больше запутать ситуацию, в 2019 году Форум разработчиков USB провел ребрендинг.

USB 3.0 и USB 3.1 должны были получить новые технические названия USB 3.2 Gen 1 и USB 3.2 Gen 2 соответственно, а то, что было известно как USB 3.2, стало USB 3.2 Gen 2x2. Каждому из них также были присвоены маркетинговые названия SuperSpeed ​​USB, SuperSpeed ​​USB 10 Гбит/с и SuperSpeed ​​USB 20 Гбит/с.

Разработанный в сотрудничестве Apple и Intel, Thunderbolt является альтернативой USB

Разработанный в сотрудничестве Apple и Intel, Thunderbolt является альтернативой USB, который был представлен на рынке в 2011 году, но первоначально был показан Intel под названием Light Peak в 2009 году на Mac Pro. По сравнению с USB, Thunderbolt стремился предложить значительные преимущества, включая мультиплексирование данных для оборудования PCIe и DisplayPort вместе, а именно смешивание данных с видео, а также высокую скорость передачи данных 10 Гбит/с для каждого из двух каналов, т.е. всего 20 Гбит с.

Исходная версия Thunderbolt полагалась на соединение Mini DisplayPort

Исходная версия Thunderbolt полагалась на соединение Mini DisplayPort, при этом порты на устройствах Mac могли использоваться либо для Thunderbolt, либо в качестве Mini DisplayPort.

Важной частью Thunderbolt является последовательное соединение устройств, при этом оригинальный Thunderbolt способен обрабатывать до шести совместимых устройств в такой цепочке. Благодаря своей способности обрабатывать как данные, так и видеосигналы, Thunderbolt также позволяет дисплеям быть частью цепочки, при этом он обычно завершает цепочку, если он не поддерживает последовательное соединение.

Два года спустя был представлен Thunderbolt 2, который принес с собой поддержку DisplayPort 1.2, что означало, что он может обрабатывать видео с разрешением 4K на мониторе. Как и USB, Thunderbolt 2 обратно совместим с Thunderbolt 1.

Ключевым изменением в Thunderbolt 2 было то, как он обрабатывал каналы. Благодаря включению агрегации каналов Thunderbolt 2 смог объединить два канала 10 Гбит/с, обеспечивая скорость передачи данных до 20 Гбит/с вместо двух каналов по 10 Гбит/с, увеличивая максимальную теоретическую пропускную способность для отдельных подключений.

Thunderbolt 3 был шагом вперед по сравнению с Thunderbolt 2 по ряду причин. В принципе, основным преимуществом стало увеличение пропускной способности до 40 Гбит/с, что соответствует четырем полосам PCIe 3.0, восьми полосам DisplayPort 1.2 и нескольким полосам USB 3.1.

Помимо увеличения пропускной способности, подключение также позволило использовать пару дисплеев 4K с частотой 60 Гц или один дисплей с разрешением 5K. Доступная огромная пропускная способность также означает, что ее можно использовать и другими способами, например, с корпусами eGPU, чтобы позволить внешней видеокарте улучшить графическую обработку подключенного компьютера.

Поскольку Thunderbolt 3 использовал разъем USB Type-C, устройства, использующие Thunderbolt 3, также обычно включают поддержку оборудования USB, которое использует разъемы Type-C. Эти устройства будут работать на тех же скоростях, что и используемый стандарт USB, а не на более высоких скоростях Thunderbolt 3.

Используя разъемы USB Type-C, устройства Thunderbolt 3 также могут воспользоваться его возможностями подачи питания, позволяя передавать до 100 Вт мощности через кабель другому оборудованию. Для пользователей MacBook это удобно при использовании док-станции Thunderbolt 3, поскольку один кабель от док-станции к MacBook Pro может заряжать ноутбук, сохраняя при этом все ожидаемые функции передачи данных, не требуя отдельного кабеля питания.

Продолжая традицию обратной совместимости, порты и оборудование Thunderbolt 3 будут работать с соединениями Thunderbolt 2, хотя и на более медленных скоростях, за счет использования адаптеров.

Существует только три преобладающих стандартных версии: Type-A, Type-B и Type-C

Хотя USB может использовать довольно много разных типов подключения, таких как Mini и Micro, на самом деле существует только три преобладающих стандартных версии. У них простая структура именования: Type-A, Type-B и Type-C.

С момента появления Type-A был известен как тонкий прямоугольный разъем, который подключается к Mac или ПК, а Type-B использовался на периферии или на стороне устройства. В то время как разъем типа B можно было заменить на другой тип из расширенного списка разъемов, разъем типа A всегда оставался на одном конце.

Внедрение USB 3.0 дало возможность изменить основные разъемы Type-A и Type-B, добавив больше контактов внутри разъема и больше проводов для передачи еще большего количества данных. В то время как Type-B изменил свой дизайн, чтобы стать выше, Type-A остался физически таким же, но получил дополнительные контакты в новых местах, что позволило ему по-прежнему работать с портами и разъемами, которые их не использовали, и, следовательно, поддерживать обратную совместимость.

Чтобы показать потребителям, что они предназначены для соединений USB 3.0, порты и разъемы Type-A и Type-B обычно окрашивались в синий цвет на устройствах сторонних производителей, что отличало их от обычного черного, используемого для портов.

Type-C, который работает с USB 3.1 и более поздними поколениями, внес изменения в конструкцию разъема, чтобы добавить в микс значительно больше точек контакта и пар проводов. В то время как более ранние соединения допускали некоторый уровень физической обратной совместимости, как и в случае с Type-A, Type-C вообще не предлагает эту функцию. Использование соединений USB Type-C как в USB, так и в Thunderbolt 3 привело к проблеме потребителей, которые предполагали, что кабель, который подходит для одного стандарта, будет полностью подходящим и для другого, но это неверно.

Для начала, хотя некоторые кабели Thunderbolt 3 могут работать как кабель USB 3.1 Type-C, не каждый кабель Thunderbolt 3 может это сделать. И наоборот, кабель USB 3.1 Type-C никогда не будет работать как кабель Thunderbolt 3.

Часть конструкции USB Type-C заключается в том, что он устраняет болевую точку для пользователей Type-A, поскольку иногда им приходится перевернуть кабель, когда они пытались вслепую вставить его вверх ногами. Для Type-C разъем работает в обоих направлениях.

Спецификация USB Type-C также включает улучшенную спецификацию Power Delivery, которая может использовать преимущества более высокой мощности. В режиме Power Delivery соединения USB Type-C могут обеспечивать мощность до 100 Вт, что позволяет заряжать оборудование, такие как MacBook.

В 2019 году Форум разработчиков USB объявил, что завершил свой стандарт для нового USB 4:

Как и Thunderbolt 3, USB 4 будет использовать разъем Type-C, иметь пропускную способность до 40 Гбит/с, мощность до 100 Вт, поддержку дисплеев 4K и 5K и обратную совместимость с USB 3.2 и USB 2.

USB 4 будет использовать разъем Type-C, иметь пропускную способность до 40 Гбит/с

Хотя USB 4 был представлен в 2019 году, обычно до того, как поставщики устройств начнут поддерживать новые стандарты USB, обычно проходит примерно два года. Вполне вероятно, что первые устройства, использующие USB 4, появятся на рынке в течение 2021 года, что позволит избежать последствий COVID-19.

Исследователи Массачусетского технологического института работают над кабельной системой, которая может обеспечить скорость передачи данных в несколько раз быстрее, чем существующие USB-соединения с использованием чрезвычайно тонкого полимерного кабеля.

Исследование направлено на разработку гораздо более скоростного подключения, чем те которые делаются с использованием медной проводки.

Медь обычно используется в USB-кабелях и HDMI, для передачи данных, но для работы с более высокими уровнями передачи данных, требуется больше мощности. Существует фундаментальная зависимость между количеством затраченной энергии и скоростью обмена информацией.

Хотя "громоздкую и дорогую" медь можно заменить оптоволоконными кабелями, это создает свои собственные проблемы. Поскольку кремниевые чипы испытывают трудности с обработкой фотонов, это усложняет оптимизацию соединения между кабелями и компьютерами.

По словам разработчиков, "существуют всевозможные дорогие и сложные схемы интеграции, но с экономической точки зрения это не лучшее решение", что привело к созданию альтернативного решения.

Исследователи используют пластиковый полимер, сочетающий в себе преимущества медных и оптоволоконных каналов. Это удешевляет производство, чем медные провода, что может быть оптимальным решением для производителей кабеля.

Полимер будет использовать электромагнитные сигналы суб-терагерцового диапазона (3*1011-3*1012 Гц), что более энергоэффективно, чем медь при высоких нагрузках. Считается, что такая эффективность приближает его к оптоволоконным системам, но, что особенно важно, с лучшей совместимостью с кремниевыми микросхемами.

Сами кабели могут быть очень тонкими, при этом площадь поперечного сечения межсоединения составляет 0,4 мм на четверть миллиметра, что меньше, чем у типичных медных вариантов.

Этот небольшой волосовидный кабель можно использовать для передачи данных по трем различным параллельным каналам, что позволяет достичь общей пропускной способности 100 Гбит/с. Объединение каналов вместе может обеспечить скорость кабелей в Тбит/с, при этом сохраняя разумную стоимость.

Система, использующая микросхемы на обоих концах кабеля, использует ту же концепцию, что и кабели Thunderbolt. В обоих случаях, микросхемы внутри кабеля используются для управления данными и для взаимодействия с самим кабелепроводом.

Такая система в будущем может быть использована для соединения в стиле Thunderbolt, что позволит выйти далеко за пределы текущего верхнего предела 40 Гбит/с.

Еще одна аналогия с Thunderbolt - это финансирование исследований: Thunderbolt был разработан Intel и Apple, новые исследования полимеров также финансируются Intel, а также Raytheon, Naval Research Laboratory и Office of Naval Research.

0 комментариев