USB4 este cea mai recentă versiune a standarului Universal Serial Bus fiind și prima versiune care folosește standard conectorul Tip-C.
Standardul USB4 a fost lansat după jumătatea anului 2019, în urmă cu aprope 3 ani și a fost integrat în platformele desktop începând cu procesoarele Intel Tigerlake, adică generația a 11-a, la finalul anului 2020. Tot în același timp s-a lansat și versiunea a 4-a a interfeței Thunderbolt.
Ce este USB4?
Probabil nu ai auzit de USB4, deoarece în momentul lansării Thunderbolt 4 deja integra complet funcționalitatea lui USB4. Aceste intefețe fiind similare din foarte multe puncte de vedere, pe care le vom acoperi ulterior.
USB4 este compatibil cu setul de specificații al interfeței Thunderbolt 3, alături de toate versiunile anterioare de USB, începând cu USB 2.0.
Spre deosebire de generațiile anterioare, USB4 dispune de funcționalități de tunelare a datelor pentru protocoale precum DisplayPort 1.4a, PCI-E și USB 3.2 Gen2 x2 (20G) sau opțional USB 3.2 Gen3 x2 (40G). Asta înseamnă cu USB4 este o arhitectură orientată tunelară orientată pe conectică ce are scopul de a combina mai multe protocoale distincte pe o singură interfață fizică.
USB4 facilitează posibilitatea de a efectua transferuri de fate prin USB în paralel cu mențineara independentă a altor conexiuni ce folosesc alte protocoale. Resursele oferite de USB4 sunt distribuite dinamic între resursele utilizate de acesta.
Cum funcționează?
Conform documentației dezvoltatorului, protocolul USB4 s-a fondat pe baza arhitecturii protocolului USB 3.2 Enhanced SuperSpeed.
Pentru început, tunelarea protocoalelor DP sau PCI-E este efectuată prin intermediul Adaptoarelor de Protocol (Protocol Adapters). Protocoalele USB și PCI-E sunt necesare hub-uri USB native și switch-uri PCI-E pentru a gestiona rutarea pachetelor și buffering-ul. Pe de altă parte, tunelarea DP nu necesită astfel de agenți intermediari din moment ce crează conexiuni de tip end-to-end.
Arhitectura USB4 folosește blocurile de tip TMU (time managements unit) pentru a realiza sincronizarea între dispozitive.
Routers
Blocurile de tip Router reprezintă unitatea fundamentală care se află la baza arhitecturii USB4. Acesta se ocupă de transformarea fluxului de date prin protocoalele tunelate în pachete de date USB4, pe care le va transmite mai departe către Router-ul destinatar. Alături de gestionatul datelor, Routerul distribuie și sincronizează timpul conxiunii primit de la TMU.
Routerele sunt detectate și configurate de un sistem numit Connection Manager integrat în cadrul gazdei USB4 (Host Router). Câte un Router este integrat în interiorul oricărui dispozitiv compatibil USB4. De asemenea, există două tipuri de Routere, Routere Gazdă (Host Routers) și Routere de dispoizitiv (Device Routers).
Protocol Adapter
Fiecare Router poate integra până la 64 de Adaptoare de protocol (Protocol Adapters). Acestea au rolul de a crea o interfață între Router și un dispozitiv extern. În cadrul arhitecturii USB4 există patru tipuri de Adaptoare de protocol: Adaptaore USB3, Adaptoare DP, Adaptoare PCI-E și Adaptaore HID (Human Interface Device). Fiecare dintre acestea este specializat pe gestionarea datelor trtansmise prin propriului protocol.
Control Adapter
Un Router trebuie să conțină un Adaptor de control (Control Adapter). Acesta este un sistem logic fără hardware dedicat. Adaptorul de control este desitnatarul final al pachetelor de control adresate Routerului de care Adaptorul aparține. Totodată, acesta are și rol de generator al pachetelor dee control atașate datelor transmise către alte Routere.
Lane Adapter
Un Adaptor de bandă (Lane Adapter) are rolul de a facilita interfața necesară creării unei benzi. În contextul protocolului USB4, o bandă reprezintă echivalentul unei conexiuni USB 3.2 Gen2 x2 ce poate atinge viteze de transfer de până la 20 Gbps. Fiecare bandă în parte are nevoie de propriul Adaptor de bandă pentru a fi instanțiată. USB4 dispune de posibilitatea de a funcționa în mod Dual-Lane care practic dublează capacitățile de transfer disponibile pe modul Single-Lane. În mod Dual-Lane, viteaza maximă de transfer este de până la 40 Gbps fiind specifică standardului USB 3.2 Gen3 x2.
USB4 Ports and Links
Portul USB4 (USB4 Port) are rolul de a crea interfața funcțională a protocolului USB4, a cărei existență este necesară la ambele capete ale conexiunii USB4 (USB4 Link). Portul este alcătuit din liniile de transmisie (TX) și recepție (RX) ale benzilor USB4, alături de un Sideband (SB) alcătuit din două canale secundare, SBTX și SBRX.
După cum am menționat anterior, Porturile USB4 funcționează fie în mod Single-Lane, fie în mod Dual-Lane. Diferența dintre cele două este evidențiată sumar în cele două diagrame de mai sus.
În modul Single-Lane este utilizată exclusiv Lane 0, în timp ce Lane 1 se dezactivează în cadrul Portului. Pe de altă parte, în modul Dual-Lane ambele benzi sunt sincronizatre și utilizate precum o singură bandă de lățime dublă, combinându-se într-un unic canal de transfer.
Canalul SB gestionează crearea și întreținearea conexiunii realizate între două Routere.
Un port USB4 Tip-C configurat complet include Portul USB4, un canal de date USB 2.0, alături de canalul de configurare USB Tip-C și alimentare dedicată prin intermediul pinilor VBUS, VCONN și GND.
În ce fel este diferit de Thunderbolt 4?
Specificații
