مقارنة بين واجهات كبل البيانات الشائعة: USB 3 مقابل USB 4 مقابل Thunderbolt 3 مقابل Thunderbolt 4

تختلف أنواع الواجهات والمنافذ هذه وفقًا للبيانات والفيديو والطاقة والوظائف والدعم. ستستكشف هذه المقالة أنواع واجهات كبلات البيانات. وتوضح الفرق بين المنفذ والواجهة والبروتوكول. ونهدف إلى توفير معلومات كافية لاختيار الواجهة المناسبة لنقل البيانات.

تطوير واجهات كابلات البيانات

لقد تغيرت تقنيات منافذ وواجهات الاتصال بالبيانات بسرعة منذ ظهور أجهزة الكمبيوتر. بدأت واجهة كابل البيانات من المنافذ التسلسلية وPS/2 والموازية إلى موصل Type-C المتقدم الذي يعمل عبر جميع الأجهزة. دعنا نستكشف خلفية واجهات USB وقليلًا من التاريخ لفهمها كابل يو اس بي الواجهات.

شركة تأسيس يو اس بي

قدمت شركة Intel أول ناقل تسلسلي عالمي (USB) في عام 1995. وفي وقت لاحق، عملت شركات مثل Compaq وDigital Equipment Corporation وIBM وIntel وMicrosoft وNEC وNortel معًا لتوفير USB لكل جهاز كمبيوتر. وكانت هذه الشركات أيضًا من الأعضاء المؤسسين لمنتدى منفذي USB (USB-IF).

USB-IF هي منظمة غير ربحية تعمل على تحديد وضمان تنفيذ إجراءات النقل للمعدات الإلكترونية في جميع أنحاء العالم. والغرض الأساسي هو توحيد واجهة USB من أجل اتباع نهج تصميم متجانس من قبل مصنعي أجهزة الكمبيوتر والإلكترونيات. كما تتولى USB-IF أيضًا برامج الامتثال ومعايير الصيانة.

تاريخ منفذ USB والواجهة والبروتوكول

منذ تصميم منفذ USB-A أحادي الاتجاه، تم إجراء بعض التغييرات التفاعلية على تصميم المنفذ بواسطة USB-IF حتى وصول منفذ Type-C. يجب أن نعرف الفرق بين المنفذ والواجهة والبروتوكول لفهم ما تعنيه واجهة كبل البيانات:

ما هو منفذ USB؟

منفذ USB هو الشكل المادي للموصل الذي يربط الأجهزة. وقد حدثت عدة تغييرات على الشكل المادي منذ USB-A. دعنا نلقي نظرة على التفاصيل:

• يو اس بي-ايه: USB-A هو أول شكل موصل تم تقديمه على الإطلاق لواجهة USB. وهو موصل مستطيل الشكل غير قابل للعكس يوجد في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة التلفاز وغيرها من الأجهزة الإلكترونية. وهو الشكل الأكثر شيوعًا لموصل USB حتى الآن.
• يو إس بي-سي: من بين جميع منافذ USB، استمر شكل Type-C لأكثر من عقد من الزمان، ويرجع ذلك أساسًا إلى تصميمه البسيط وقدراته الشاملة. يمكننا رؤية منافذ Type-C في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة إنترنت الأشياء وكل جهاز يتطلب اتصالاً بالبيانات أو الشحن. وأهم ما يميزه هو موصله البيضاوي المريح بتصميم قابل للعكس.
• ميكرو يو اس بي: إنه موصل منفذ واسع الانتشار نظرًا لتصميمه غير القابل للعكس ولكن غير المتماثل. يمكن للمستخدمين بسهولة رؤية اتجاه الإدخال الصحيح نظرًا للجزء العلوي المستدير والجزء السفلي المسطح.
• يو إس بي-بي: منفذ USB-B يشبه منفذ USB-A من حيث الاتصال والخصائص. والفرق الوحيد هو شكل المنفذ. فهو عبارة عن شكل مربع بزوايا علوية مشطوفة.الحواف المشطوفة تجعل الموصل غير قابل للعكس.
• ميني يو اس بي: تكمن المشكلة في الموصلات غير القابلة للعكس في صعوبة العثور على اتجاه الإدخال الصحيح بالنسبة للمستخدمين. يتمتع موصل Mini-USB بشكل شبه منحرف.

ما هي واجهة USB؟

قد يكون لمنفذ USB شكل مشابه، لكنه قد يختلف في عدد الدبابيس وسرعة الاتصال. وباعتبارنا مستخدمين، من الضروري فهم واجهات USB والعوامل التي تميزها حتى لا يكون هناك اختناق في سرعة الاتصال بين الأجهزة.

يوجد حاليًا 10 واجهات USB يستخدمها مصممو الإدخال/الإخراج. يستخدمها المصنعون في الأجهزة بناءً على المتطلبات. توفر بعض الواجهات اتصالاً عالي السرعة، لكن كابلات البيانات والمنافذ الخاصة بها لها تكاليف تصنيع أعلى. قد تستخدم الأجهزة التي لا تتطلب نقل بيانات عالي السرعة لنقل الطاقة واجهات ذات معدلات نقل بيانات أقل ولكن تكاليف تصنيعها منخفضة. فيما يلي 10 واجهات USB مع خصائصها:

الواجهة	تاريخ الإصدار	الحد الأقصى لمعدل نقل البيانات	عدد أرقام PIN للمنافذ	سمات
يو اس بي 1.0	يمكن 1996	12 ميجابايت في الثانية	4	تدعم مواصفات USB الأولى الأجهزة ذات السرعة المنخفضة والسرعة الكاملة
يو اس بي 2.0	ابريل 2000	480 ميجابايت في الثانية	4	زيادة معدل نقل البيانات، ويدعم أجهزة التوصيل والتشغيل
يو اس بي 3.0	نوفمبر 2008	5 جيجابت في الثانية	9	وضع SuperSpeed ​​جديد مع زيادة معدل نقل البيانات وتصميم موصل جديد
يو إس بي 3.1 الجيل الأول	يوليو 2013	5 جيجابت في الثانية	9	يُعرف أيضًا باسم USB 3.0 SuperSpeed
يو إس بي 3.2 الجيل الأول	يوليو 2017	5 جيجابت في الثانية	9	يجمع بين USB 3.1 Gen 1 وUSB 3.0 في معيار واحد
يو اس بي 3.2 الجيل الثاني	يوليو 2017	10 جيجابت في الثانية	9	وضع SuperSpeed+ الجديد مع زيادة معدل نقل البيانات
يو اس بي 4	يمشي 2019	40 جيجابت في الثانية	24	يضاعف معدل نقل البيانات لـ USB 3.2 Gen 2، ويدعم Thunderbolt 3
ثندربولت 2	فبراير 2011	20 جيجابت في الثانية	20	معدل نقل بيانات متزايد، يدعم شاشات 4K مزدوجة أو شاشة 5K واحدة
ثندربولت 3	يونيو 2015	40 جيجابت في الثانية	20	يضاعف معدل نقل البيانات الخاص بـ Thunderbolt 2، ويدعم شاشات 4K مزدوجة بتردد 60 هرتز أو شاشة 5K واحدة بتردد 60 هرتز
صاعقة 4	يمشي 2020	40 جيجابت في الثانية	20	يضاعف الحد الأدنى لعرض النطاق الترددي PCIe، ويدعم أجهزة ومحطات Thunderbolt 3

ما هو بروتوكول USB؟

سيقوم المتحكم بتنشيط بروتوكولات محددة وفقًا لنوع الجهاز المتصل بمنفذ USB. قد يكون لكل بروتوكول مزاياه وعيوبه. فيما يلي بعض البروتوكولات الأكثر شيوعًا التي تستخدمها أجهزة USB:

• النقل بالجملة والمقاطعة والتحكم والنقل المتزامن: يتم تنشيط النقل بالجملة بمجرد توصيل جهاز نقل بيانات USB. وهو مثالي لنقل البيانات بالجملة ولكنه يتميز بوقت استجابة منخفض. بالنسبة للوحات المفاتيح والفئران، يوفر النقل المتقطع وقت استجابة سريع ولكنه يتميز بقدرة منخفضة على نقل البيانات. يستخدم المصممون بروتوكول التحكم لحصر الأجهزة وتكوينها. النقل المتزامن هو النوع الأكثر تعقيدًا من بروتوكول USB، ويمكنه نقل البيانات في الوقت الفعلي مثل الصوت والفيديو.
• منفذ العرض: إنه بروتوكول نقل فيديو يمكنه نقل الصوت. والغرض الأساسي منه هو توفير اتصال شاشة لعرض يدعم الدقة العالية ومعدلات التحديث وعمق الألوان.
• HDMI: إنه بروتوكول قياسي لتوصيل الأجهزة الاستهلاكية مثل أجهزة التلفاز وأجهزة الألعاب ومشغلات أقراص Blu-ray. ويعد استخدام الصوت مع نقل الفيديو هو الاستخدام الأكثر شيوعًا.
• م.ه.ل: الاختصار هو Mobile High-Definition Link. يتوفر البروتوكول في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية لإخراج الصوت والفيديو إلى الشاشات وأجهزة التلفاز. ومع ذلك، فإنه يتطلب كابلًا خاصًا للتوافق والتشغيل.

يوضح الجدول أدناه ملخصًا لجميع أنواع USB والمنافذ والواجهات والبروتوكولات.

نوع منفذ USB	شكل المنفذ	الواجهات المتاحة	البروتوكولات المدعومة
USB-A و USB-B		USB 1.0، USB 2.0، USB 3.0، USB 3.1 الجيل الأول، USB 3.2 الجيل الأول، USB 3.2 الجيل 2x2 (20 جيجابت في الثانية)	نقل بالجملة، نقل المقاطعة، نقل التحكم، النقل المتزامن
ميني يو اس بي		يو إس بي 1.0، يو إس بي 2.0	لا يوجد تغيير كبير
ميكرو يو اس بي		يو إس بي 1.0، يو إس بي 2.0، يو إس بي 3.0	لا يوجد تغيير كبير
يو اس بي-سي		USB 2.0، USB 3.0، USB 3.1 الجيل الأول، USB 3.1 الجيل الثاني، USB 3.2 الجيل الأول، USB 3.2 الجيل الثاني، USB 4.0، Thunderbolt 3، Thunderbolt 4	تمت إضافة دعم DisplayPort وMHL وHDMI (Thunderbolt 3 وThunderbolt 4 فقط)

ميزات واجهة الأجهزة الرئيسية

يوجد حاليًا 10 واجهات USB، ويتزايد العدد. كل واجهة متوافقة مع الإصدارات السابقة إذا كان كابل البيانات قادرًا على الاتصال بتصميم منفذ USB. يمكن للمستخدمين الاستفادة من أقصى قدر من البيانات والفيديو والطاقة والدعم ووظائف الواجهة الأخرى إذا قاموا بتأمين المنفذ الصحيح باستخدام كابل مناسب. فيما يلي تفصيل للميزات الفردية لـ USB:

1. سرعة نقل البيانات

تعتمد سرعة نقل البيانات على الواجهة. تتمتع بعض منافذ USB بسرعات نقل بيانات محدودة مقارنة بغيرها. لذلك، ستجد واجهة USB-A بسرعة نقل بيانات قصوى تبلغ 10 جيجابت في الثانية. في المقابل، يمكن لمنفذ Type-C مع واجهة Thunderbolt الوصول إلى سرعات نقل بيانات تصل إلى 40 جيجابت في الثانية. عند شراء جهاز إلكتروني وكابل بيانات، تأكد دائمًا من أنهما يحتويان على الواجهة الصحيحة للسماح بسرعات النقل المطلوبة.

حتى الآن، هناك كابلات Thunderbolt الضوئية التي تدعم نقل البيانات بسرعة عالية لمستخدميها. تعمل مقاومة الموصل داخل الكابل على تقييد كابل البيانات. عادةً ما تكون أقطارها سميكة وأطوالها قصيرة. تعد كابلات Thunderbolt الضوئية الأفضل لنقل البيانات على مسافة ممتدة. يمكنها توصيل البيانات بطول ممتد يصل إلى 150 بوصة.

2. نقل الفيديو

تتيح قدرة نقل الفيديو لواجهات USB لمصنعي أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية الاستفادة من تصميم منفذ USB-C الصغير مقارنة بـ كابلات DisplayPort أو HDMI التي تتطلب موصلاً أكبر.

3. نقل الطاقة

تتيح قدرة نقل الطاقة التي يوفرها منفذ USB للأجهزة تلقي الطاقة من خلال كابل واحد واتصال بيانات واحد. وتعتمد قدرات نقل الطاقة المختلفة على نوع الموصل وقدرته.فيما يلي المنفذان وقدرتهما على نقل الطاقة:

• يو اس بي-ايه: يمكن لأربعة (4) واجهات دبابيس، USB 1.0 وUSB 2.0، تشغيل الأجهزة بقدرة نقل طاقة 5 وات. يمكن لواجهات USB-A ذات تسعة (9) موصلات دبابيس، وهي USB 3.0 وUSB 3.1 Gen 1 وUSB 3.2 Gen 1 وUSB 3.2 Gen 2، توصيل طاقة 4.5 وات. بالنظر إلى متطلبات شحن الأجهزة الحديثة والطاقة، فإن قدرة نقل منفذ USB-A منخفضة.
• النوع-C: يمكن أن تحتوي المنافذ ذات التصميم من النوع C على ما يصل إلى 24 سنًا في موصل واحد. وهو ما يسمح بنقل بيانات متفوق وقدرة فائقة على توصيل الطاقة. يمكن لمنفذ USB واحد من النوع C توصيل ما يصل إلى 100 وات من الطاقة. تتجه معظم الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة إنترنت الأشياء وغيرها من الأجهزة الحديثة نحو منافذ النوع C مستغلة تنوعها.

4. قابلية دعم المعدات

تنتشر منافذ وواجهات USB في كل مكان، سواء في ماكينة الحلاقة الكهربائية أو فرشاة الأسنان أو صانع رغوة الحليب في روتينك الصباحي أو في الهاتف الذكي أو الكمبيوتر المحمول أو الجهاز اللوحي أو الكمبيوتر في أي وقت من اليوم. تتيح تعدد استخداماتها وتصميمها الموحد لمصنعي الإلكترونيات استخدامها في أي جهاز تقريبًا.

يمكن للاعبين الذين يستخدمون أجهزة الكمبيوتر المحمولة كمحطة ألعاب استخدام واجهة Thunderbolt 4 مع واجهة USB-C لتوصيل بطاقات الرسوميات الخارجية والأجهزة التي تتطلب اتصال PCIe. تشارك أجهزة الكمبيوتر الحديثة مسارات PCIe من وحدة المعالجة المركزية أو اللوحة الأم مع المنفذ لسرعات نقل البيانات السريعة. يمكن للمستخدمين ضبط عدد المسارات التي يستخدمها المنفذ من خلال إعدادات BIOS الخاصة بهم. فتح منفذ USB-C آفاقًا جديدة للابتكار من قبل المصممين والمصنعين.

5. قابلية التوسع الوظيفي

لقد تجاوزت اتصالات USB جميع وسائل الاتصال الأخرى. يمكن لأجهزة التلفاز وأنظمة الصوت وأجهزة التخزين وبطاقات الرسوميات والشاشات ولوحات المفاتيح والفئران وكاميرات الويب وغيرها من الأجهزة استخدام USB لنقل الطاقة أو الفيديو أو الصوت أو البيانات. تتبنى الهواتف الذكية بسرعة منفذ USB-C، وحتى iPhone يتحول إلى منفذ USB-C بسبب استخدامه على نطاق واسع وتصميمه الموحد، مما يقلل من الهدر.

سيناريوهات الاستخدام

تستخدم الأجهزة الإلكترونية القابلة لإعادة الشحن والمدعومة بالطاقة الآن منافذ USB في تصميمها. وتستخدم التكنولوجيا التي بدأت من أجهزة الكمبيوتر الآن في أجهزة العناية الشخصية والأجهزة المنزلية والمعدات الطبية وأجهزة التلفاز ومكبرات الصوت والمزيد. إن إمكانيات استخدام واجهة تدعم الطاقة والفيديو والصوت ونقل البيانات لا حدود لها عمليًا.فيما يلي بعض الأجهزة التي تستخدم واجهات مختلفة للتشغيل:

استخدامات USB A

• لوحة المفاتيح والفأرة
• الطابعة أو الماسحات الضوئية
• كابل USB A من ذكر إلى ذكر للقرص الصلب الخارجي
• محرك أقراص فلاش USB
• شحن الهاتف الذكي باستخدام شاحن USB
• الأجهزة الطبية

استخدامات USB-C

• من الكمبيوتر المحمول إلى الشاشة
• من الهاتف الذكي إلى التلفزيون
• القرص الصلب الخارجي لجهاز الكمبيوتر
• شحن الكمبيوتر المحمول باستخدام شاحن USB-C
• استخدام بطاقة رسوميات خارجية مع الكمبيوتر المحمول

استخدامات USB 4

• ربط الكمبيوتر المحمول بشاشة عالية الدقة
• ربط جهاز تخزين خارجي بالكمبيوتر
• استخدام بطاقة رسوميات خارجية مع الكمبيوتر المحمول
• إرساء الكمبيوتر المحمول على الشاشة ولوحة المفاتيح والفأرة والأجهزة الأخرى

استخدامات Thunderbolt 3 أو 4

• ربط الكمبيوتر المحمول بشاشة عالية الدقة
• ربط جهاز تخزين خارجي بالكمبيوتر
• استخدام بطاقة رسوميات خارجية مع الكمبيوتر المحمول
• إرساء الكمبيوتر المحمول على الشاشة ولوحة المفاتيح والفأرة والأجهزة الأخرى
• ربط أجهزة متعددة بجهاز كمبيوتر محمول باستخدام سلسلة متصلة

ملخص

كل منفذ USB وواجهة وبروتوكول له استخدامات فريدة ومشتركة. وباعتبارنا مستخدمين، يجب أن نكون أذكياء عند شراء جهاز أو كابل بيانات يعتمد على USB. يجب أن يدعم الجهاز أحدث التقنيات ويوفر واجهة/منفذًا مناسبًا لتحقيق أقصى أداء. بعد المرور على جميع الأنواع، يمكننا تلخيص المنافذ والواجهات التالية:

• يو اس بي-سي: إنه أطول شكل منفذ USB عمرًا. يتجاوز استخدام هذا النوع بسبب تصميمه القابل للعكس أجهزة الكمبيوتر فقط. يمكن لأجهزة إنترنت الأشياء والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية والأجهزة المنزلية الاستفادة من تصميم المنفذ الصغير وسعة توصيل الطاقة 100 وات. تتيح القدرة على دعم واجهة Thunderbolt 4 توصيل البيانات بسرعة 40 جيجابت في الثانية.
• يو اس بي-ايه: كان تصميم المنفذ الأقدم والأول على الإطلاق هو USB-A. ونظرًا لتصميمه البسيط، فإن تكلفة تصنيعه منخفضة. وهو تصميم المنفذ الأكثر ملاءمة للميزانية، مع دعم نقل البيانات حتى 10 جيجابت في الثانية وتوصيل الطاقة بقدرة 4.5 وات.
• يو اس بي 4: إنها أحدث واجهة لنقل البيانات عبر USB. باستخدام موصل Type-C ذي 24 سنًا، يمكنها توفير 20 جيجابت في الثانية و100 وات من الطاقة.
• ثندربولت 3 و 4: يعد Thunderbolt هو المفضل لدى الجميع في المقام الأول بسبب قدرته على نقل الفيديو والصوت والطاقة والبيانات. يمكنه توفير طاقة 100 وات ودعم أحدث بروتوكولات العرض مثل HDMI وDisplayPort وMHL. يمكن للمستخدمين تعزيز دقة الشاشة 4K @ 120 هرتز، وإعداد شاشتين بدقة 4K @ 60 هرتز، أو شاشة واحدة بدقة 8K @ 60 هرتز.

إذن لماذا الانتظار؟ تحقق من كابل تايم كابل Thunderbolt 4 معتمد من Intel USB C إلى USB C يدعم شاشة 8K 60HZ.يتميز الكابل بالتوافق مع الإصدارات السابقة وسرعة نقل البيانات التي تصل إلى 40 جيجابت في الثانية. ابدأ في شحن جهازك بقوة 100 وات باستخدام كابل البيانات المتطور.

الأسئلة الشائعة

1. هل واجهة USB C قابلة للعكس؟

نعم، منفذ USB-C أو Type-C هو موصل عكسي تم إصداره في عام 2014. ومنذ ذلك الحين، أصبح الأولوية القصوى لأي جهاز إلكتروني. هناك العديد من الواجهات لأنواع USB-C. يمكن أن يبدأ بدعم سرعة نقل البيانات 20 جيجابت في الثانية حتى 40 جيجابت في الثانية باستخدام موصل 20 أو 24 سنًا. يدعم أحدث منفذ USB-C بروتوكول Thunderbolt 4 لنقل الفيديو والصوت والبيانات والطاقة. يمكنه تعزيز الطاقة بمقدار 100 وات من خلال منفذه.

2. عند استخدام اتصال USB C أو Thunderbolt 3، هل من الممكن نقل البيانات والشحن في نفس الوقت؟

نعم، كلا التوصيلين يدعمان تقنية USB PD (توصيل الطاقة). ويمكنهما نقل البيانات وشحن الجهاز الذي يتصلان به في نفس الوقت. ومع ذلك، ستحتاج إلى كابل متوافق مع العدد الصحيح من دبابيس التوصيل لضمان الاتصال. يمكن أن يوفر توصيل Thunderbolt 3 USB-C طاقة تبلغ 100 وات وسرعة نقل بيانات تبلغ 40 جيجابت في الثانية.

3. ما هو الحد الأقصى لمعدل النقل لـ USB 4؟

USB4 هي أحدث واجهة تم توحيدها بواسطة USB-IF. إنها واجهة اتصال سريعة وموثوقة ومتعددة الاستخدامات مع معدل نقل أقصى يبلغ 40 جيجابت في الثانية. من المهم ملاحظة أن USB 4 عبارة عن واجهة وتتطلب موصل USB-C مكون من 24 سنًا لتقديم مثل هذا النقل عالي السرعة للبيانات. تأكد من اختيار كابل عالي الجودة مثل كابل تايم كابل USB4 للوصول إلى السرعة القصوى.

4. ما مدى السرعة التي يمكن أن يصل إليها USB C من حيث نقل البيانات؟

منفذ USB-C هو تصميم المنفذ الأكثر استخدامًا لنقل الفيديو والصوت والبيانات والطاقة. أحدث واجهة في تصميم USB C هي Thunderbolt 4. مع Thunderbolt 4، يمكن للمستخدمين تحقيق معدل نقل بيانات يبلغ 40 جيجابت في الثانية. كل ما تحتاجه هو كابل بيانات دقيق مزود بموصل 24 سنًا.

5. هل شاحن USB C متوافق مع جميع أجهزة الشحن USB؟

نعم، يمكن لأي شاحن USB-C شحن جهاز مزود بمنفذ Type-C. ومع ذلك، قد يتطلب الكمبيوتر المحمول طاقة شحن تبلغ 100 وات، بينما قد يتطلب جهاز قياس ضغط الدم 3.5 وات فقط. هناك معايير شحن مثل QC وAFC وSCP وما إلى ذلك للهواتف الذكية المختلفة. تأكد من أن الشاحن الذي تشتريه منتج يحمل علامة تجارية وليس تقليدًا.