USB4 es un sistema USB especificado en la especificación USB4 que fue lanzado en la versión 1.0 el 29 de agosto de 2019 por USB Implementers Forum . [1]
El logotipo de USB4 40Gbps | |||
Tipo | USB | ||
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Historial de producción | |||
Diseñador | Grupo promotor USB | ||
Diseñado | 29 de agosto de 2019 | ||
Reemplazado | USB 3.2 | ||
cadena de margaritas | No | ||
Señal de audio | DisplayPort | ||
Señal de video | DisplayPort | ||
Conector | USB-C | ||
Eléctrico | |||
Max. Voltaje | 48 V (PD 3,1) | ||
Max. Actual | 5 A (PD) | ||
Datos | |||
Señal de datos | sí | ||
Bitrate | 40 Gbit / s (4,8 GB / s) |
A diferencia de los estándares de protocolo USB anteriores, USB4 requiere conectores USB-C y, para la entrega de energía, requiere soporte de USB PD . A diferencia de USB 3.2 , permite la tunelización de DisplayPort y PCI Express . La arquitectura define un método para compartir un único enlace de alta velocidad con varios tipos de dispositivos finales de forma dinámica que sirve mejor para la transferencia de datos por tipo y aplicación. Los productos USB4 deben admitir un rendimiento de 20 Gbit / sy pueden admitir un rendimiento de 40 Gbit / s, pero debido a la tunelización, incluso 20 Gbit / s nominales pueden dar como resultado [ cita requerida ] velocidades de datos efectivas más altas en USB4, en comparación con USB 3.2, cuando se envían mezclas datos.
La especificación USB4 se basa en la especificación del protocolo Thunderbolt 3 . [2] La compatibilidad con la interoperabilidad con productos Thunderbolt 3 es opcional para hosts USB4 y dispositivos periféricos USB4, y se requiere para concentradores USB4 en sus puertos orientados hacia abajo y para docks basados en USB4 en sus puertos orientados hacia abajo y hacia arriba.
Nombre
La versión 1.0 de la especificación USB4, publicada el 29 de agosto de 2019, utiliza "Universal Serial Bus 4" y "USB4". Varios informes de noticias antes del lanzamiento de esa versión utilizan la terminología "USB 4.0" y "USB 4". [3] [4] Incluso después de la publicación de rev. 1.0, algunas fuentes escriben "USB 4", afirmando "reflejar la forma en que los lectores buscan". [5]
Especificaciones
Especificación USB4
Historia
USB4 se anunció oficialmente por primera vez en marzo de 2019. [6] [7]
Colaboradores
En el momento de la publicación de la versión 1.0, las empresas promotoras que tenían empleados que participaron en el grupo de trabajo técnico de la Especificación USB4 eran: Apple Inc. , Hewlett-Packard , Intel , Microsoft , Renesas Electronics , STMicroelectronics y Texas Instruments .
Objetivos de diseño
Los objetivos establecidos en la especificación USB4 son aumentar el ancho de banda, ayudar a converger el ecosistema del conector USB-C y "minimizar la confusión del usuario final". Algunas de las áreas clave para lograr esto son el uso de un solo tipo de conector USB-C, al tiempo que conserva la compatibilidad con los productos USB y Thunderbolt existentes. [8]
Modos de transferencia de datos
USB4 por sí solo no proporciona ningún mecanismo de transferencia de datos genérico o clases de dispositivos como USB 3.x, pero sirve principalmente como una forma de tunelizar otros protocolos como USB 3.2, DisplayPort y, opcionalmente, PCIe. Si bien proporciona un protocolo nativo de host a host, como su nombre lo indica, solo está disponible entre dos hosts conectados, se utiliza para implementar redes IP de host. Por lo tanto, cuando el host y el dispositivo no admiten la tunelización PCIe opcional, el ancho de banda máximo sin pantalla se limita a USB 3.2 20 Gbps, mientras que solo USB 3.2 10 Gbps es obligatorio.
USB4 especifica la tunelización de:
- Túnel USB 3.2 ("Superspeed mejorada")
- Tunelización basada en DisplayPort 1.4a
- Tunelización basada en PCI Express (PCIe)
USB4 también requiere compatibilidad con el modo alternativo DisplayPort 2.0 . Eso significa que DP se puede enviar a través de un túnel USB4 o mediante el modo alternativo de DP. [9]
DisplayPort Alt Mode 2.0: USB 4 admite DisplayPort 2.0 en su modo alternativo. DisplayPort 2.0 puede admitir una resolución de 8K a 60 Hz con color HDR10. DisplayPort 2.0 puede usar hasta 80 Gbps, que es el doble de la cantidad disponible para datos USB, porque envía todos los datos en una dirección (al monitor) y, por lo tanto, puede usar las ocho líneas de datos a la vez.
El USB heredado (1-2) siempre es compatible con los cables dedicados en el conector USB-C.
Soporte de modos de transferencia de datos
Algunos modos de transferencia son compatibles con todos los dispositivos USB4, el soporte para otros es opcional. Los requisitos para los modos admitidos dependen del tipo de dispositivo.
Modo | Anfitrión | Centro | Dispositivo periférico |
---|---|---|---|
USB heredado (1-2) (máx. 480 Mbit / s) | sí | sí | sí |
Transporte USB4 20 Gbit / s | sí | sí | Opcional |
Transporte USB4 40 Gbit / s | Opcional | sí | Opcional |
USB 3.2 tunelizado (10 Gbit / s) | sí | sí | sí |
USB 3.2 tunelizado (20 Gbit / s) [10] | Opcional | Opcional | Opcional |
Displayport tunelizado | sí | sí | Opcional |
PCI Express tunelizado | Opcional | sí | Opcional |
Comunicaciones de host a host | sí | sí | N / A |
Modo alternativo DisplayPort | sí | sí | Opcional |
Modo alternativo Thunderbolt | Opcional | sí | Opcional |
Modos alternativos de USB-C | Opcional | Opcional | Opcional |
Modos de transferencia de datos USB 3.x - 4.x
Nombre del modo | Nombres antiguos | Codificación | De doble carril | Velocidad de carril (Gbit / s) | Velocidad nominal | Nombre comercial | Logo | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
( Gbit / s ) | ( GB / s ) | |||||||
USB 3.2 Gen 1 × 1 | USB 3.0, USB 3.1 de 1.a generación | 8b / 10b | No | 5 | 5 | 0,5 | USB de alta velocidad de 5 Gbps | |
USB 3.2 Gen 1 × 2 | 8b / 10b | sí | 5 | 10 | 1.0 | N / A | ||
USB 3.2 Gen 2 × 1 | USB 3.1 de 2.a generación | 128b / 132b | No | 10 | 10 | 1.2 | USB de alta velocidad de 10 Gbps | |
USB 3.2 Gen 2 × 2 | 128b / 132b | sí | 10 | 20 | 2.4 | USB de alta velocidad de 20 Gbps | ||
USB4 Gen 2 × 1 | 64b / 66b [a] | No | 10 | 10 | 1.2 | N / A | ||
USB4 Gen 2 × 2 | 64b / 66b [a] | sí | 10 | 20 | 2.4 | USB4 20 Gbps | ||
USB4 Gen 3 × 1 | 128b / 132b [a] | No | 20 | 20 | 2.4 | N / A | ||
USB4 Gen 3 × 2 | 128b / 132b [a] | sí | 20 | 40 | 4.8 | USB4 de 40 Gbps |
- ^ a b c d USB4 puede utilizar la corrección de errores de reenvío opcional Reed-Solomon (RS FEC). En este modo, 12 × 16 B (128 bits) símbolos se ensamblan junto con 2 B (12 bits + 4 bits reservados) bits de sincronización que indican los respectivos tipos de símbolo y 4 B de RS FEC para permitir corregir hasta 1 B de errores. en cualquier lugar del bloque total de 198 B.
USB4 Gen 2 es diferente de USB 3.2 Gen 2. Solo significan la misma velocidad, es decir, 10 Gbit / s, pero están codificados de manera diferente en la capa eléctrica.
Aunque se requiere USB4 para admitir modos de dos carriles, utiliza operaciones de un solo carril durante la inicialización de un enlace de dos carriles; El enlace de carril único también se puede utilizar como modo de reserva en caso de error de enlace de carril.
En el modo de compatibilidad Thunderbolt, los carriles se conducen un poco más rápido a 10,3125 Gbit / s (para Gen 2) y 20,625 Gbit / s (para Gen 3), como lo requieren las especificaciones de Thunderbolt.
La entrega de energía
USB4 requiere USB Power Delivery (USB PD). Una conexión USB4 necesita negociar un contrato de PD USB antes de establecerse. Una fuente USB4 debe proporcionar al menos 7,5 W (5 V, 1,5 A) por puerto. Un disipador USB4 debe requerir menos de 250 mA (predeterminado), 1,5 A o 3 A a 5 V de alimentación (según la configuración de la resistencia USB-C ) antes de la negociación de PD USB. Con USB PD, es posible hasta 100 W de potencia. [11]
Compatibilidad con Thunderbolt 3
La especificación USB4 establece que el objetivo del diseño es "Mantener la compatibilidad con el ecosistema existente de productos USB y Thunderbolt". Pero la compatibilidad con Thunderbolt 3 solo es opcional para hosts USB4 y dispositivos periféricos USB4. [12]
Especificaciones del socio del modo alternativo
Modo alternativo de DisplayPort 2.0
El 29 de abril de 2020, se lanzó DisplayPort Alt Mode versión 2.0, compatible con DisplayPort 2.0 a través de USB4. [13]
Soporte de software
El kernel de Linux 5.6, lanzado el 29 de marzo de 2020, es compatible con USB4. [14]
macOS Big Sur (11.0) , lanzado el 12 de noviembre de 2020, es compatible con USB4. [15]
Soporte de hardware
Durante CES 2020 , USB-IF e Intel declararon su intención de permitir productos USB4 que admitan todas las funciones opcionales como productos Thunderbolt 4 . El primer producto compatible con USB4 es el procesador Tiger Lake de Intel, con más dispositivos apareciendo a finales de 2020. [16] [17]
Brad Saunders, director ejecutivo de USB Promoter Group, anticipa que la mayoría de las PC con USB4 admitirán Thunderbolt 3, pero para los teléfonos es menos probable que los fabricantes implementen la compatibilidad con Thunderbolt 3. [5]
El 3 de marzo de 2020, Cypress Semiconductor anunció nuevos controladores de alimentación (PD) de tipo C que admiten USB4, CCG6DF como puerto dual y CCG6SF como puerto único. [18]
En un evento del 10 de noviembre de 2020, Apple presentó tres nuevas computadoras para sus líneas de productos MacBook Air , MacBook Pro y Mac Mini , para aprovechar el nuevo estándar. Se encuentran entre las primeras computadoras del mundo que vienen equipadas con dos puertos USB4 / TB4 y un solo controlador. Los modelos Mac Mini (M1, 2020) (2 controladores), MacBook Air (M1, 2020) y MacBook Pro (13 pulgadas, M1, 2020) también se destacan por el hecho de que son los primeros en llegar con los propios de Apple. Ofertas de CPU, el Apple M1 SoC . [19]
Referencias
- ^ a b "Especificación USB4 del grupo promotor USB" . usb.org . 29 de agosto de 2019.
- ^ Bright, Peter (4 de marzo de 2019). "Thunderbolt 3 se convierte en USB4, ya que la interconexión de Intel está libre de regalías" . Ars Technica . Consultado el 4 de marzo de 2019 .
- ^ "Con USB 4, Thunderbolt y USB convergerán" .
- ^ Hagedoorn, Hilbert. "USB 4.0 llegará a finales de 2020" . Guru3D.com .
- ^ a b Septiembre de 2019, Avram Piltch 03. "USB 4: Todo lo que sabemos hasta ahora" . Hardware de Tom .
- ^ Hill, Brandon (4 de marzo de 2019). "USB4 aprovecha el protocolo Thunderbolt 3 para duplicar las velocidades a 40 Gbps" . HotHardware .
- ^ "USB4 anunciado con ancho de banda de 40 Gbps, está basado en Thunderbolt 3" . GSMArena.com .
- ^ Especificaciones USB4. p.1
- ^ "USB4 - ¡No más Mr. Nice Guy, su conector USB-C tiene que hacerlo todo! - # 38" . YouTube . 21 de noviembre de 2019 . Consultado el 1 de mayo de 2020 .
- ^ USB4 Spec 1.0 Sect 9 menciona específicamente el requisito de "soporte Superspeed Plus (= Gen 2 × 1) para concentradores y dispositivos, este último solo si opcionalmente admiten túneles USB3. El resto de la especificación no menciona la velocidad en absoluto , y más genéricamente solo se refiere a toda la arquitectura USB3.2 como "Enhanced Superspeed" La sección 9.2.1 establece el requisito de admitir solo Gen 2 × 1 para el adaptador de túnel USB3, siendo Gen 2 × 2 opcional.
- ^ USB Type-C Spec 2.0 Sección 5.3
- ^ Especificación USB4 V1.0 Agosto, 2019 Capítulo 13: "Un host USB4 y un dispositivo periférico USB4 pueden admitir opcionalmente la compatibilidad con TBT3. Si un host USB4 o un dispositivo periférico USB4 admite la compatibilidad con TBT3, lo hará como se define en este capítulo" .
- ^ Asociación (VESA), Estándares de electrónica de video. "VESA lanza la especificación actualizada del modo alternativo de DisplayPort para llevar el rendimiento de DisplayPort 2.0 a USB4 y nuevos dispositivos USB tipo C" . www.prnewswire.com .
- ^ "Lanzamiento del kernel de Linux 5.6 con WireGuard, USB4, nuevo soporte de hardware AMD + Intel - Phoronix" . Phoronix.com .
- ^ "Presentamos la próxima generación de Mac" . apple.com . 10 de noviembre de 2020 . Consultado el 13 de noviembre de 2020 .
- ^ "Está claro que los dispositivos USB4 se lanzarán el próximo año" . Engadget .
- ^ Maislinger, Florian (14 de junio de 2019). "Primeros dispositivos USB 4 que se lanzarán a finales de 2020" .
- ^ Shilov, Anton. "Cypress anuncia controladores listos para USB 3.2 y USB4: EZ-PD CCG6DF y CCG6SF" . www.anandtech.com .
- ^ "CApple Event 10 de noviembre de 2020" . www.apple.com .
enlaces externos
- USB4 | USB-IF
- USB4 | USB-IF
- Las especificaciones de USB4 se pueden descargar de usb.org :
- Especificación USB4 | USB-IF 2019-08-29
- Acuerdo de adopción de USB4 | USB-IF 2019-08-29
- Podcast con Jit Lim de Keysight , 2019-11-21