Введение
Электронно-компьютерные технологии стремительно развиваются и периодически дополняются разнообразными новыми элементами, построенными и исполненными на более быстрой и продвинутой платформе, что позволяет повысить общую производительность готовых изделий и увеличить их общую скорость взаимодействия.
Благодаря совокупному использованию современных технологий, разработке и внедрению инновационных подходов, компьютерные устройства постоянно проходят усовершенствование, выраженное в комплектации более мощным оборудованием, и, как следствие, полноценно задействуются практически во всех видах ежедневной деятельности пользователей.
Огромное значение, помимо новейших образцов компьютерного оборудования, имеют технологии прямого соединения и связи, способные обеспечить высокоскоростную передачу данных для снижения общего времени их обработки и прямого доступа.
Одним из самых распространенных, играющим роль отраслевого стандарта, безусловно является универсальный последовательный интерфейс соединения «USB» («Universal Serial Bus») для подключения периферийных устройств к компьютерным устройствам. На смену популярной версии «USB 2.0», массово представленной на подавляющем количестве устройств, вышла новинка «USB 3.0». Главной особенностью усовершенствованного интерфейса стало многократное увеличение скорости передачи данных, которая также, в свою очередь, претерпевает улучшения и дополнения, выраженные в применении более унифицированной технологии высокоскоростного проводного обмена пакетами, и известными под версиями «USB 3.1» и «USB 3.2» (теоретическая скорость «10 Гбит/с»).
Следующая отличная (и, возможно, более запутанная) версия интерфейса «USB» уже планируется к внедрению. В начале сентября 2019 года форум международных разработчиков «USB-IF» («USB Implementers Forum») представил для рассмотрения спецификацию «USB4», заложенные характеристики которой способны обеспечить невероятно быстрое «USB» соединение, сопоставимое, по своим значениям, со скоростями соединения «Thunderbolt 3». И основная цель данной статьи сводится к более подробному рассмотрению особенностей и преимуществ указанного перспективного варианта подключения «USB4».
Рассматривая готовую спецификацию
Сравнение скоростных характеристик новой версии интерфейса «USB4» с «Thunderbolt 3» абсолютно не случайно и обосновано, так как компания «Intel», которая является зарегистрированным обладателем прав на аппаратный интерфейс «Thunderbolt», предоставила спецификацию протокола «Thunderbolt» группе «USB Promoter Group».
Примечание. Указанная группа представляет собой отраслевую организацию, которая занимается разработкой спецификаций «USB», а связанная с ней «USB-IF», в свою очередь, поддерживает продвижение и внедрение данной технологии.
Когда порты «USB4» получат полноценное представление и обязательную комплектацию в новых образцах ноутбуков и других видах оборудования, максимальная скорость, согласно утверждению разработчиков, составит «40 Гбит/с». Данное значение вдвое превышает текущий максимальный показатель интерфейса обеспечения передачи данных «USB 3.2 Gen 2 × 2». Как и в случае с другими версиями «USB», новейший вариант «USB4» будет обратно совместим с «USB 2.0» и более поздними версиями, а в некоторых случаях эти означенные порты продвинутого интерфейса «USB4» даже будут работать с технологическим решением формата «Thunderbolt 3».
К сожалению, аппаратный интерфейс «Thunderbolt 3» не является обязательным к использованию и не настолько развит, как универсальное решение «USB». Поэтому некоторые устройства с шиной подключения «USB4» могут не комплектоваться соответствующим комбинаторным интерфейсом от компании «Intel».
На первый взгляд, новая версия «USB4» является довольно хорошим обновлением универсального интерфейса подключения, но объяснение разработчиков, внедряющих новую версию аппаратного подключения, выглядит несколько запутанной. И далее мы постараемся точнее определить отличия аппаратных характеристик.
Наличие нескольких скоростей
Интерфейс устойчивого подключения и передачи данных «USB4» не станет одним единственным стандартом, который можно ожидать одинаковым для всех возможных устройств. Он будет различаться, и уверенно функционировать на двух разных скоростях. В дополнение к заложенной возможности гарантировано обеспечивать максимальную скорость «40 Гбит/с», будет присутствовать способность задействования двукратно сниженного значения скорости в «20 Гбит/с». Если данного вариативного предела недостаточно, то в спецификации интерфейса «USB4» доступен также и третий вариант – «10 Гбит/с». Однако доверенные специалисты «USB-IF» акцентируют внимание на том, что данный вариант минимального значения скорости в «10 Гбит/с» будет использоваться только для поддержки обратной совместимости с более ранними версиями «USB». Другими словами, пользователи могут быть уверены, что устройства, оснащенные интерфейсом «USB4», не будут ограничены указанной минимальной скоростью и обеспечат быстрое высокоскоростное соединение.
В настоящее время пока неясно, как будут именоваться и маркироваться две основные скорости «USB4» в момент их появления и внедрения для использования широким кругом потребителей. Тестируемая версия названия скорости «USB4 40 Гбит/с» представлена вариантом «Gen 3 × 2», а скорости «20 Гбит/с» версией «Gen 2 × 2». Данные технические термины предназначены непосредственно для производителей готовых устройств, а не финального обозначения для продажи напрямую конечным пользователям в компьютерном центре или магазине.
Также, по словам представителя «USB-IF», руководство данной организации озвучит собственные методические рекомендации по брэндингу и техническому обозначению «USB4» в начале 2020 года. А до тех пор для разработчиков приоритетом станет утверждение, что «основное внимание будет уделено четкому указанию уровней производительности для широкого потребителя».
Такой подход к маркировке примечателен и оправдан, так как в настоящее время обозначение «USB 3.2» достаточно запутанно, что вносит отдельное недопонимание и сложности (например, «USB 3.2» выпускается в версиях «Gen 1», «Gen 2» и «Gen 2 × 2»). И для большинства потребителей подобная идентификация может приводить к замешательству или сбивать с толку.
Обратная совместимость с интерфейсом «USB»
Как и в других версиях «USB», данная модификация «USB4» обратно совместима со своими предыдущими, более ранними, образцами, такими как «USB 2.0» и выше. Это означает, что, если пользователи используют внешний жесткий диск с интерфейсом «USB 2.0» (например, для хранения важных данных или резервной копии), то его также можно подключить к порту формата «USB4». Для успешного соединения с компьютером и доступа к нужной резервной информации необходимо использовать специальный адаптер, позволяющий выполнить переход со стандартного «USB Type-A» на «USB Type-C», однако подключаемый накопитель устаревшего формата будет непосредственно ограничен поддерживаемыми скоростями интерфейса «USB 2.0».
Кроме того, существующие кабели «USB Type-C», которые у пользователей сейчас присутствуют в наличии, вероятно, не способны будут на достаточном уровне обеспечивать поддержку заложенных возможностей «USB4». Они по-прежнему смогут поддерживать более низкие скорости, но при желании добиться заявленного увеличения скорости передачи, пользователям потребуется приобрести новые кабели и новое оборудование.
Обратная совместимость с интерфейсом «Thunderbolt 3»
Международные разработчики «USB-IF» утверждают, что новый вариант интерфейса «USB4» может быть обратно совместим с «Intel Thunderbolt 3», который, в свою очередь, также использует разъемы подключения «Type-C». Данное утверждение небезосновательно, поскольку спецификация «USB4» включает поддержку технических характеристик «Thunderbolt 3». Однако совместимость «Thunderbolt 3», в свою очередь, не является обязательным условием для интерфейса «USB4». Несмотря на тот факт, что «Intel» предоставила в безоплатное использование спецификации «Thunderbolt 3» для специалистов «USB-IF», возможность бесплатно использовать имя «Thunderbolt 3» компания не предложила.
Любой производитель устройств, который пожелает объявить свои порты подключения «USB4» как обратно совместимые с разъемами соединения «Thunderbolt 3», должен в обязательном порядке пройти сертификацию «Intel». Дополнительное время, расходы и подобный подход не способствуют особенно широкому распространению технология передачи данных «Intel», что и выступает решающим фактором в отсутствии обязательности поддержки интерфейсом «USB4» варианта соединения «Thunderbolt 3».
В практическом плане, для собственников и пользователей персональных компьютеров, ситуация с совместимостью и возможностью использования соединения «Thunderbolt 3» не сильно измениться. Например, осуществлять официальную поддержку «Thunderbolt 3» на компьютерах, выполненных на базе процессора «AMD», не планируется.
Вероятно, потребителям будет представлено несколько материнских плат на базе процессоров «Intel», сертифицированных для работы с «Thunderbolt 3», но по большей части, производители персональных компьютеров будут полагаться на карты расширения для поддержки устройств с данным интерфейсом.
Для потребителей, регулярно использующих, в своей ежедневной деятельности, ноутбуки любого варианта исполнения, ситуация с «Thunderbolt 3» будет несколько иной. Несмотря на то, что данный вид интерфейса не особо распространен, он гораздо чаще встречается в комплектации ноутбуков, чем стационарных персональных компьютеров. Например, ноутбуки с поддержкой «Thunderbolt 3» популярны у потребителей, испытывающих необходимость использовать внешние видеокарты.
Поэтому, при желании обновить свой старый ноутбук и заменить его на новый с интерфейсом «USB4», необходимо предварительно убедиться, что он поддерживает старое устройство «Thunderbolt 3». При отсутствии такой возможности, пользователям придется отказаться от выбранной модели ноутбука и поискать другой приемлемый вариант, способный поддерживать более старый стандарт через «USB4», или полностью перестать использовать свои устаревшие периферийные устройства.
Динамическое разделение полосы пропускания
Несомненно, выделяющейся и вероятно наиболее полезной особенностью «USB4» можно назвать способность интерфейса определять и соответственно предоставлять востребованное количество пропускной способности соединения устройствам, совместно использующим ресурсы. Самый простой и показательный пример – это одновременное использование внешнего устройства для хранения данных и дисплея.
Заложенные возможности «USB4» позволяют обеспечить гарантированную высокую частоту обновления кадров экрана и одновременно создают для внешнего накопителя все необходимые условия для полноценной скоростной передачи данных.
Обеспечение электропитания через «USB»
Все устройства «USB4» будут поддерживать ускоренный протокол зарядки «USB Power Delivery» («USB PD»), который способен передавать до «100 Вт» электроэнергии непосредственно через порт «USB». Оснащение «USB4» данной технологией позволит исключить довольно медленную зарядку устройств и значительно ускорить весь востребованный процесс через соответствующие порты «USB» на ноутбуке.
«USB PD» использует интеллектуальный подход к процедуре подзарядки аккумуляторных батарей заряжаемых устройств, обеспечивая их непосредственно востребованным количеством энергии. Два соединенных устройства будут согласовывать уровень заряда между собой таким образом, чтобы он не был слишком высоким или слишком низким, и полностью соответствовал потребностям конкретного устройства.
Единый общий тип порта
Предполагается, что создание и внедрение нового интерфейса «USB4» способно унифицировать, привести к единому облику и размеру и задать общий стандарт для портов устройств, а также позволит «USB» стать более универсальным инструментом соединения в ежедневном повседневном использовании. В настоящее время широко представлено множество стандартных портов «USB Type-A» с посредственными, для сегодняшних возможных значений, скоростями передачи данных, порты «micro-USB», используемые в основном для зарядки мобильных телефонов, и новые порты «Type-C» с более широким вариативным выбором поддерживаемых скоростей.
Такая разновидность прямых способов подключения подразумевает переплетение возможных вариантов соединения посредством разных образцов доступных кабелей, что не способствует упорядочиванию подключаемого оборудования и облегчению для пользователей взаимодействия со своими устройствами. Поскольку «USB4» придерживается разъемов «Type-C», то потребители, наконец, могут получить единый универсальный тип порта, подходящий для устройства любого размера, и общий многофункциональный кабельный разъем.
Однако в ближайшее время, полноценный переход на данный тип комплектации устройств мало вероятен, поскольку производители ноутбуков, вероятно, продолжат использовать в своих устройствах порты «Type-А», чтобы обеспечить обратную совместимость для домашних и промышленных пользователей без необходимости подключать дополнительные адаптеры и переходники.
Кроме того, даже если кабельное подключение формата «Type-C» в итоге станет универсальным, все равно будет существовать достаточно высокая разновидность скоростных режимов для разных вариантов «USB».
Ориентировочные предполагаемые сроки выхода «USB4»
Нет полноценной и достаточно точной подтвержденной информации о конечных сроках готовности «USB4» к массовому выпуску. Производители устройств обычно относительно быстро реагируют и применяют в своих устройствах новые и перспективные технологии «USB», по сравнению с другими возможными стандартами, такими как, значительно замедлившаяся в настоящее время, массовость внедрения «SD» и «microSD Express». В данном случае, с большой долей вероятности, можно говорить о середине или конце 2020 года, но не исключен вариант даже начала 2021 года, когда интерфейс «USB4» действительно выйдет и будет полноценно доступен массовому потребителю.
Заключение
Всеобъемлющее задействование персональных компьютерных устройств пользователями для исполнения множества разнообразных домашних и деловых операций, которые становятся все более ресурсозатратными и требовательными к доступным мощностям устройств, вынуждает производителей ответственно подходить к комплектации готовых изделий и периодически внедрять новые выпускаемые, более скоростные и производительные, образцы оборудования.
Одним из востребованных элементов, требующем усовершенствования, является стандартный последовательный интерфейс соединения «USB», применяемый на подавляющем большинстве видов современных компьютерных устройств.
Разные версии выпуска интерфейса «USB», в первую очередь, отличаются своими скоростными показателями, и каждый последующий подвид данного формата превосходит, по поддерживаемой быстроте передачи данных, предшествующий образец. Не стала исключением и новая версия «USB4», которая обеспечивает максимальную скорость в данной форме интерфейса. Благодаря представленным в данной статье сведениям, несмотря на запутанность доступной спецификации разработчиков, пользователи получат полную информацию об отличиях и преимуществах стандарта «USB4», и будут обладать достаточными знаниями для использования интерфейса после его официального выпуска.
Полную версию статьи со всеми дополнительными видео уроками читайте в нашем блоге...
Комментарии: