[转帖]一文尽懂 USB4

　　今年 3 月份，USB Promoter Group（领导小组）首次发布了 USB4 规范，即下一代 USB 架构。而在 9 月初，USB Promoter Group 发布了最终的 USB4 规范标准，不出意外的话，明年不会太晚，你就可以使用基于 USB4 的设备。

　　不过在此之前，相信很多小伙伴对于 USB4 还不甚了解，包括对之前的 USB 3.1、USB 3.2 之类的概念认识也是比较模糊，今天 IT 之家小编不妨就围绕 USB4 来做一些介绍，帮助大家认识 USB4 的优势和本质。

　　历史：复杂混乱的命名

　　首先，我们所说的 USB4 指的是 USB 的传输标准，是一种和 USB 传输性能和效能有关的协议规范，USB4 可以理解为这种规范的“第 4 代”。

　　USB 传输协议是于 1994 年由 Compaq、DEC，IBM，Intel，Microsoft，NEC 以及 Nortel 等多家公司联合提出研发和指定的，并于 1994 年 11 月 11 日公布了 USB V0.7 版本。后来这几家公司于 1995 年建立了一个推广和支援 USB 的非营利性组织，名为 USB Implementers Forum，也就是我们熟悉的 USB-IF，USB-IF 也就是现在的 USB 标准化组织。

　　USB-IF 于 1996 年正式提出 USB1.0 规格，不过当时 USB1.0 传输速率仅有 1.5Mbps，最大输出电流 5V/500mA，并且当时支持 USB 的周边装置很很少，所以主机板商很少将 USB 接口直接设计在主机板上。

USB 1.0

　　1998 年 9 月，USB-IF 发布 USB 1.1 规范，这次的传输速率提高到了 12Mbps，并且对 USB 1.0 中的一些技术细节进行了修正，最大输出电流仍为 5V/500mA。

　　到了 2000 年 4 月，USB 2.0 标准出台，传输速率达到了 480Mbps，也就是 60MB/s，是 USB 1.1 的 40 倍，最大输出电流 5V/500mA，同时采用 4 个针脚设计。USB2.0 从推出至今仍然在服役，可以说是最长寿的 USB 标准了。

　　从 USB2.0 开始，USB-IF 就展现出他们在改名方面的“独特天赋”。

　　2003 年 6 月份，USB-IF 重新命名了 USB 的规格和标准，把 USB 1.0 改名为 USB 2.0 低速（Low-Speed）版，USB 1.1 改名为 USB 2.0 全速（Full-Speed）版，而 USB 2.0 则是 USB 2.0 高速（High-Speed）版。

　　不过当时这个改动对现在基本没啥影响了，因为 USB1.0 和 1.1 目前已经基本退出历史舞台。

　　2008 年 11 月，由 Intel、微软、惠普、德州仪器、NEC、ST-NXP 等业界巨头组成的 USB 3.0 Promoter Group 完成了 USB 3.0 标准并公开发布，对外称号是 SuperSpeed。USB Promoter Group 主要是对 USB 系列标准的开发和制定，标准最终会移交给 USB-IF 来管理。

　　USB3.0 最大传输速率达到 5.0Gbps，即 640MB/s，最大输出电流 5V/900mA，向下兼容 2.0，并且支持全双工数据传输（即可以同时接收数据和发送数据，USB2.0 是半双工）、拥有更好的电源管理能力等特性。

　　USB3.0 采用 9 针脚的设计，前面 4 个与 USB2.0 一样，后面的 5 个则是为 USB3.0 特别准备的，所以可以通过针脚来判断 USB2.0 和 USB3.0。

　　2013 年 7 月，USB 3.1 发布，传输速度提升到了 10Gbps（1280MB/s），号称 SuperSpeed+，同时将供电的最高允许标准提高到了 20V/5A，即 100W。

　　USB 3.1 相较于 USB 3.0 的升级也是非常明显的，但是没多久，USB-IF 将 USB 3.0 改名为 USB 3.1 Gen1，USB 3.1 改名为 USB 3.1 Gen2。

　　这次改名给消费者带来了麻烦，因为很多奸商在产品包装中都是只标注支持 USB 3.1，不说明是 Gen1 还是 Gen2，实际上两者传输性能差别很大，消费者一不小心就会入坑。所以说，这次改名对于广大消费者来说，是个昏招。

　　时间来到 2017 年 9 月，USB 3.2 发布，在 USB Type-C 下支持双 10Gbps 通道传输数据，速度可达 20Gb/s（2500MB/s），最大输出电流还是 20V/5A，其他方面有微小改进。

USB 的改名过程

　　然而在 2019 年，USB-IF 又来改名了，他们将 USB3.1 Gen 1（也就是原来的 USB3.0）改名为 USB 3.2 Gen 1，USB 3.1 Gen 2（即原来的 USB3.1）改名为 USB 3.2 Gen 2，而 USB 3.2 则被改名为 USB 3.2 Gen 2x2。

　　还能不能让人好好买数据线了？！

　　小结一下 USB 历史版本的特性：

　　现在和未来：USB4 的跃进式提升

　　终于说到了 USB4，那么这新一代的协议标准有哪些升级改进呢？首先可以确定的是，既然是从“3”到“4”的跨代升级，那么改进的幅度一定不小。

　　IT 之家小编这里综合各种已经掌握的信息，对 USB4 的新特性进行梳理如下：

　　1、40 Gbps 的最大传输速度：

　　通过双通道传输，USB4 的理论最大传输速度应该可以达到 40 Gbps，这个和 Thunderbolt 3（下面称“雷电3”）的速度相同。

　　实际上 USB4 将有三种传输速度：10 Gbps，20 Gbps 和 40 Gbps。所以你想买最高传输速度，也就是 40 Gbps 的设备的话，最好在买之前查清楚规格。

　　2、能够和雷电 3 接口兼容：

　　某些（不是全部）USB4 的设备也可以兼容雷电 3 接口，也就是说你的设备上有 USB4 接口，就有可能也能外接雷电 3 的设备。不过这个不是强制的，具体要不要兼容，那就要看设备厂商的态度了。

　　3、有动态的带宽资源分配能力：

　　如果你使用 USB4 端口的同时也用其来外接显示器和传输数据，则该端口将根据情况来分配相应的带宽。例如，如果视频仅需要 20% 的带宽来驱动 1080p 显示器，那么其余 80% 的带宽可以用来干别的事。这在 USB 3.2 以及之前的时代是办不到的，在这之前，USB 的工作方式都是要轮流着来的。

　　4、USB 4 设备将均支持 USB PD

　　USB PD 就是 USB Power Delivery（USB 电力传输），是目前主流的快充协议之一，这也是由 USB-IF 组织制定的，该规范可实现更高的电压和电流，输送的功率最高可达 100W，并可以自由的改变电力的输送方向。

　　根据 USB-IF 的规定，目前 USB PD 充电接口的标准形态应该是 USB Type-C。在 USB Type-C 接口中有两个引脚 CC1 和 CC2，作用便是用于 PD 通信的配置信道。

　　5、仅可使用 USB Type-C 接口

　　有了上面这一条特性，很自然的，我们也可以知道，USB4 仅可通过 USB Type-C 连接器运行，其实不仅 USB PD，在 USB-IF 的其他最新标准中也仅适用于 Type-C。

　　6、可以向后兼容过去的协议

　　USB4 可与 USB 3 和 USB 2 设备和端口一起使用。也就是说，它可以向后兼容到以前的协议标准，不过 USB 1.0 和 1.1 就不支持了，目前市面上还使用这种协议的接口已经几乎绝迹了。

　　当然啦，将 USB 4 设备连接到 USB 3.2 端口时，其无法以 40 Gbps 的速度进行传输，而老式的 USB 2 接口也不会因为将其连接至 USB4 接口就变快了。

　　7、和雷电 3 是什么关系？成本咋样？

　　目前可以确定的是，USB4 的成本是高于 USB 3.2 的，尽管还不确定 PC 和设备供应商添加 USB 4 接口的成本具体会增加多少，不过大家也是可以参考参考雷电 3 的~

　　今年 3 月，Intel 将雷电 3 技术“捐献”给了 USB-IF 组织（当然，Intel 自己就是 USB-IF 的带头大哥），随后不久 USB4 规范就问世了，事实上，USB4 采用的就是雷电 3 的协议，两者差别不大。Intel 此举也是为了进一步普及雷电 3 接口，奠定自己的“一统”地位。

　　当然，随着未来 USB4 大规模的使用，成本也必然会降下来，这也是 Intel 乐于看到的。

　　8、关于命名

　　今年 USB4 的标准写法是“USB4”，而不是“USB 4”，没有空格。对于这一点，USB Promoter Group 首席执行官布拉德·桑德斯（Brad Saunders）解释说，删除空格的目的是将重点从版本号转移到品牌名称上。

　　他说：“我们要传达的信号之一是，我们不打算进入 4.0、4.1、4.2 的迭代路径……而且我们不希望将它与具体的产品关联……我们希望使它尽可能简单。”

　　但愿这伙计说话算话吧。

　　9、什么时候可以用到？

　　尽管目前 USB 4 的规范已经发布，但在 2020 年之前，我们几乎不可能看到 USB4 的产品上市。根据桑德斯的介绍，新产品的典型开发周期是 12 至 18 个月。

　　至于支持 USB 4 的笔记本电脑和台式机，那可能就需要更久的时间了。举个例子，USB Type-C 的规范 2014 年就宣布了，而 USB Type-C 成为主流花了很长的时间，到现在许多笔记本电脑仍然没有 USB Type-C 接口。

　　以上是 IT 之家小编已经掌握的目前关于 USB4 标准协议的信息，更具体的技术还没有公布，当然，相信普通消费者也没有特别的必要去了解。

　　不可否认的是，从之前对历史的梳理中也可以看出，USB 标准每次数字的迭代升级，功能和性能都会有跃进式的提升，这次 USB4 也不例外，至少，从目前已经了解的信息中还是很让人期待的，满足未来数年内的设备连接、数据传输、充电等各方面的需求应该是不成问题的。