Confronto tra interfacce cavi dati comuni: USB 3 vs USB 4 vs Thunderbolt 3 vs Thunderbolt 4

Questi tipi di interfaccia e porta variano in base a dati, video, alimentazione, funzionalità e supporto. Questo articolo esplorerà i tipi di interfacce dei cavi dati. Chiarire la differenza tra porta, interfaccia e protocollo. Il nostro obiettivo è fornire informazioni sufficienti per selezionare l'interfaccia adatta per il trasferimento dati.

Sviluppo di interfacce per cavi dati

Le porte di comunicazione dati e le tecnologie di interfaccia sono cambiate rapidamente dall'avvento dei computer. L'interfaccia del cavo dati è partita da porte seriali, PS/2 e parallele per arrivare a un connettore Type-C avanzato che funziona su tutti i dispositivi. Esploriamo il background delle interfacce USB e un po' di storia per capire Cavo USB interfacce.

Società fondatrice USB

Intel ha introdotto il primo USB (Universal Serial Bus) nel 1995. Successivamente, aziende come Compaq, Digital Equipment Corporation, IBM, Intel, Microsoft, NEC e Nortel hanno collaborato per rendere USB disponibile per ogni computer. Queste aziende sono state anche i membri fondatori dell'USB Implementers Forum (USB-IF).

USB-IF è un'organizzazione non-profit che specifica e garantisce l'implementazione di procedure di trasmissione per apparecchiature elettroniche in tutto il mondo. Lo scopo principale è standardizzare l'interfaccia USB per un approccio di progettazione omogeneo da parte dei produttori di computer e dispositivi elettronici. USB-IF gestisce anche programmi di conformità e standard di manutenzione.

Storia della porta USB, dell'interfaccia e del protocollo

A partire dal design della porta USB-A monodirezionale, sono state apportate alcune modifiche al design della porta interattiva da parte di USB-IF fino all'arrivo della porta Type-C. Dobbiamo conoscere la differenza tra porta, interfaccia e protocollo per capire cosa significa interfaccia del cavo dati:

Cos'è una porta USB?

La porta USB è la forma fisica del connettore che collega i dispositivi. Ci sono stati diversi cambiamenti nella forma fisica dall'USB-A. Diamo un'occhiata ai dettagli:

• USB-A: USB-A è la prima forma di connettore mai introdotta per l'interfaccia USB. È un connettore rettangolare non reversibile che si trova nei computer, laptop, TV e altri dispositivi elettronici. È la forma di USB più popolare fino ad oggi.
• USB-C: Tra tutte le porte USB, la forma Type-C è durata più di un decennio, principalmente per il suo design minimalista e le sue capacità complete. Possiamo vedere porte Type-C in smartphone, tablet, laptop, computer, dispositivi IoT e in ogni dispositivo che richieda una connessione dati o di ricarica. Il punto forte è il suo comodo connettore ovale con un design reversibile.
• Micro-USB: È un connettore di porta ampiamente adottato grazie al suo design non reversibile ma non simmetrico. Gli utenti possono vedere facilmente la giusta direzione di inserimento grazie alla parte superiore arrotondata e alla parte inferiore piatta.
• USB-B: La porta USB-B è simile alla USB-A per connettività e caratteristiche. L'unica differenza è la forma della porta. È una forma quadrata con angoli superiori smussati.I bordi smussati rendono il connettore non reversibile.
• Mini-USB: Il problema con i connettori non reversibili è che è difficile per gli utenti trovare la direzione di inserimento corretta. Il Mini-USB ha una forma trapezoidale.

Cos'è un'interfaccia USB?

Una porta USB può avere una forma simile, ma può variare nel numero di pin e nella velocità di comunicazione. Come utenti, è essenziale comprendere le interfacce USB e i loro fattori di differenziazione in modo che non vi siano colli di bottiglia nella velocità di comunicazione tra i dispositivi.

Attualmente, ci sono 10 interfacce USB che i progettisti di input/output utilizzano. I produttori le utilizzano nei dispositivi in ​​base ai requisiti. Alcune interfacce forniscono una connessione ad alta velocità, ma i loro cavi dati e le porte hanno costi di produzione più elevati. I dispositivi che non richiedono un trasferimento dati ad alta velocità per la trasmissione di potenza possono utilizzare interfacce con velocità di trasferimento dati inferiori, ma hanno bassi costi di produzione. Ecco le 10 interfacce USB con le loro caratteristiche:

Interfaccia	Data di rilascio	Velocità massima di trasferimento dati	Numero di PIN di porta	Caratteristiche
USB 1.0	Maggio 1996	12 Mbps	4	La prima specifica USB supporta sia dispositivi a bassa velocità che a piena velocità
USB 2.0	aprile 2000	480 Mbps	4	Aumento della velocità di trasferimento dati, supporta dispositivi plug-and-play
USB 3.0	Novembre 2008	5 Gbps	9	Nuova modalità SuperSpeed ​​con maggiore velocità di trasferimento dati, nuovo design del connettore
USB 3.1 di prima generazione	Luglio 2013	5 Gbps	9	Noto anche come USB 3.0 SuperSpeed
USB 3.2 di prima generazione	Luglio 2017	5 Gbps	9	Combina USB 3.1 Gen 1 e USB 3.0 in un unico standard
Tipo USB 3.2 generazione 2	Luglio 2017	10 Gbps	9	Nuova modalità SuperSpeed+ con velocità di trasferimento dati aumentata
Porta USB 4	Marzo 2019	40 Gbps	24	Raddoppia la velocità di trasferimento dati di USB 3.2 Gen 2, supporta Thunderbolt 3
Fulmine 2	Febbraio 2011	20 Gbps	20	Maggiore velocità di trasferimento dati, supporta due display 4K o un singolo display 5K
Fulmine 3	Giugno 2015	40 Gbps	20	Raddoppia la velocità di trasferimento dati di Thunderbolt 2, supporta due display 4K a 60 Hz o un singolo display 5K a 60 Hz
Fulmine 4	Marzo 2020	40 Gbps	20	Raddoppia la larghezza di banda minima PCIe, supporta dock e dispositivi Thunderbolt 3

Che cos'è un protocollo USB?

Il controller attiverà protocolli specifici a seconda del tipo di dispositivo connesso alla porta USB. Ogni protocollo può avere i suoi vantaggi e svantaggi. Ecco alcuni dei protocolli più popolari utilizzati dalle USB:

• Trasferimento in blocco, di interruzione, di controllo e isocrono: Il trasferimento in blocco viene attivato una volta che un dispositivo di trasferimento dati USB è collegato. È ideale per il trasferimento di dati in blocco ma ha un tempo di risposta basso. Per tastiere e mouse, il trasferimento di interrupt fornisce un tempo di risposta rapido ma ha una bassa capacità di trasferimento dati. I progettisti utilizzano il protocollo di controllo per l'enumerazione e la configurazione dei dispositivi. Il trasferimento isocrono è il tipo più complesso di protocollo USB e può trasferire dati in tempo reale come audio e video.
• Porta di visualizzazione: È un protocollo di trasmissione video che può trasmettere audio. Lo scopo principale è quello di fornire una connessione monitor per display che supportino alte risoluzioni, frequenze di aggiornamento e profondità di colore.
• Uscita HDMI: È un protocollo standard per la connessione di dispositivi consumer come TV, console di gioco e lettori Blu-ray. L'uso dell'audio insieme alla trasmissione video è il suo utilizzo più comune.
• Italiano: L'abbreviazione è Mobile High-Definition Link. Il protocollo è disponibile negli smartphone e nei tablet per l'uscita audio/video su monitor e TV. Tuttavia, richiede un cavo speciale per compatibilità e funzionamento.

La tabella seguente riassume tutti i tipi, le porte, le interfacce e i protocolli USB.

Tipo di porta USB	Forma della porta	Interfacce disponibili	Protocolli supportati
USB-A e USB-B		USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 1, USB 3.2 Gen 2x2 (20 Gbps)	Trasferimento in blocco, Trasferimento di interruzione, Trasferimento di controllo, Trasferimento isocrono
Mini USB		USB 1.0, USB 2.0	Nessun cambiamento importante
Micro USB		USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0	Nessun cambiamento importante
USB-C		USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 di prima generazione, USB 3.1 di seconda generazione, USB 3.2 di prima generazione, USB 3.2 di seconda generazione, USB 4.0, Thunderbolt 3, Thunderbolt 4	Aggiunto supporto per DisplayPort, MHL, HDMI (solo Thunderbolt 3 e Thunderbolt 4)

Caratteristiche principali dell'interfaccia hardware

Attualmente ci sono 10 interfacce USB, e il numero è in aumento. Ogni interfaccia è retrocompatibile se il cavo dati può connettersi al design della porta USB. Gli utenti possono utilizzare il massimo di dati, video, alimentazione, supporto e altre funzionalità dell'interfaccia se fissano la porta corretta con un cavo adatto. Ecco la ripartizione delle singole funzionalità di USB:

1. Velocità di trasmissione dei dati

La velocità di trasferimento dati dipende dall'interfaccia. Alcune porte USB hanno velocità di trasferimento dati limitate rispetto ad altre. Pertanto, troverai un'interfaccia USB-A con una velocità massima di trasferimento dati di 10 Gbps. Al contrario, una porta Type-C con un'interfaccia Thunderbolt può raggiungere velocità di trasferimento dati fino a 40 Gbps. Quando acquisti un dispositivo elettronico e un cavo dati, assicurati sempre che abbiano l'interfaccia corretta per consentire le velocità di trasferimento richieste.

Al momento, ci sono cavi Thunderbolt ottici che supportano il trasferimento dati ad alta velocità per i suoi utenti. La resistenza del conduttore all'interno del cavo limita un cavo dati. Di solito, hanno diametri spessi e lunghezze corte. I cavi Thunderbolt ottici sono i migliori per trasmettere dati su una distanza estesa. Possono fornire dati su una lunghezza estesa di 150".

2. Trasmissione video

La capacità di trasmissione video delle interfacce USB consente ai produttori di laptop, tablet e smartphone di utilizzare il design della porta USB-C di piccole dimensioni rispetto a Cavi DisplayPort o HDMI che richiedono un connettore più grande.

3. Trasmissione di potenza

La capacità di trasmissione di potenza dell'USB consente ai dispositivi di ricevere potenza tramite un singolo cavo e connettività dati. Le diverse capacità di trasmissione di potenza dipendono dal tipo e dalla capacità del connettore.Ecco le due porte e la loro capacità di trasmissione di potenza:

• USB-A: Le interfacce a quattro (4) pin, USB 1.0 e USB 2.0, possono alimentare dispositivi con una capacità di trasmissione di potenza di 5 W. Le interfacce USB-A con connettore a nove (9) pin, ovvero USB 3.0, USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 1 e USB 3.2 Gen 2, possono fornire una potenza di 4,5 W. Considerando i requisiti di ricarica e alimentazione dei dispositivi moderni, la capacità di trasmissione della porta USB-A è bassa.
• Tipo C: Le porte con un design Type-C possono avere fino a 24 pin in un singolo connettore. Ciò consente una trasmissione dati superiore e una capacità di erogazione di potenza. Una singola porta USB Type-C può erogare fino a 100 W di potenza. La maggior parte degli smartphone, tablet, laptop, IoT e altri dispositivi moderni si stanno spostando verso le porte Type-C sfruttandone la versatilità.

4. Supporto delle apparecchiature

Le interfacce e le porte USB sono ovunque, che si tratti del rasoio elettrico, dello spazzolino da denti o del produttore di schiuma di latte della tua routine mattutina o dello smartphone, del laptop, del tablet o del computer per qualsiasi momento della giornata. La loro versatilità e il design standardizzato consentono ai produttori di elettronica di utilizzarli in quasi tutti i dispositivi.

I giocatori che utilizzano i laptop come postazione di gioco possono usare l'interfaccia Thunderbolt 4 con interfaccia USB-C per collegare schede grafiche esterne e dispositivi che richiedono una connessione PCIe. I computer moderni condividono le corsie PCIe dalla CPU o dalla scheda madre con la porta per velocità di trasferimento dati elevate. Gli utenti possono regolare il numero di corsie utilizzate dalla porta tramite le impostazioni del BIOS. La porta USB-C ha aperto nuovi orizzonti all'innovazione da parte di designer e produttori.

5. Scalabilità delle funzioni

Le connessioni USB hanno superato tutti gli altri mezzi di comunicazione. TV, sistemi audio, dispositivi di archiviazione, schede grafiche, monitor, tastiere, mouse, webcam e altri dispositivi possono tutti utilizzare USB per trasmettere alimentazione, video, audio o dati. Gli smartphone stanno rapidamente adottando la porta USB-C e persino l'iPhone sta passando alla porta USB-C grazie al suo uso diffuso e al design standardizzato, che riduce gli sprechi.

Scenari di utilizzo

I dispositivi elettronici ricaricabili e alimentati ora utilizzano porte USB nella loro progettazione. La tecnologia che ha avuto origine dai computer è ora presente nei dispositivi per la cura della persona, negli elettrodomestici, nelle apparecchiature mediche, nelle TV, negli altoparlanti e altro ancora. Le possibilità di utilizzo di un'interfaccia che supporta alimentazione, video, audio e trasmissione dati sono praticamente illimitate.Ecco alcuni dispositivi che utilizzano interfacce diverse per il funzionamento:

Utilizzi di USB A

• Tastiera e mouse
• Stampante o scanner
• Cavo USB A maschio-maschio per disco rigido esterno
• Chiavetta USB
• Caricare uno smartphone tramite un caricabatterie USB
• Dispositivi medici

Utilizzi di USB-C

• Dal portatile al monitor
• Da smartphone a TV
• Disco rigido esterno su un computer
• Ricarica di un laptop tramite un caricabatterie USB-C
• Utilizzo di una scheda grafica esterna con un laptop

Utilizzi di USB 4

• Collegamento di un laptop a un monitor ad alta risoluzione
• Collegamento di un dispositivo di archiviazione esterno a un computer
• Utilizzo di una scheda grafica esterna con un laptop
• Collegamento di un laptop a un monitor, tastiera, mouse e altri dispositivi

Utilizzi di Thunderbolt 3 o 4

• Collegamento di un laptop a un monitor ad alta risoluzione
• Collegamento di un dispositivo di archiviazione esterno a un computer
• Utilizzo di una scheda grafica esterna con un laptop
• Collegamento di un laptop a un monitor, tastiera, mouse e altri dispositivi
• Collegamento di più dispositivi a un laptop tramite una catena a margherita

Riepilogo

Ogni porta USB, interfaccia e protocollo ha usi unici e comuni. Come utenti, dobbiamo essere intelligenti quando acquistiamo un dispositivo o un cavo dati basato su USB. Il dispositivo dovrebbe supportare la tecnologia più recente e fornire un'interfaccia/porta adeguata per le massime prestazioni. Dopo aver esaminato tutti i tipi, possiamo riassumere le seguenti porte e interfacce:

• USB-C: È la forma di porta più duratura per USB. L'applicazione del tipo grazie al suo design reversibile va oltre i computer. Dispositivi IoT, tablet, smartphone ed elettrodomestici possono utilizzare il suo design di porta piccola e la capacità di erogazione di potenza di 100 W. La capacità di supportare l'interfaccia Thunderbolt 4 gli consente di fornire dati a 40 Gbps.
• USB-A: Il design di porta più vecchio e primo in assoluto è stato USB-A. Grazie al suo design semplice, il costo di produzione è basso. È il design di porta più economico, con supporto per il trasferimento dati fino a 10 Gbps e erogazione di potenza di 4,5 W.
• Porta USB 4: È l'ultima interfaccia per il trasferimento dati USB. Utilizzando il connettore Type-C a 24 pin, può fornire 20 Gbps e 100 W di potenza.
• Thunderbolt 3 e 4: Thunderbolt è il preferito di tutti, principalmente per la sua capacità di trasmettere video, audio, potenza e dati. Può fornire 100 W di potenza e supportare i più recenti protocolli di visualizzazione come HDMI, DisplayPort e MHL. Gli utenti possono aumentare la risoluzione dello schermo di 4K a 120 Hz, la configurazione di due schermi con 4K a 60 Hz o un singolo schermo 8K a 60 Hz.

Allora perché aspettare? Dai un'occhiata al TEMPO DI CAVO Cavo Thunderbolt 4 certificato Intel da USB-C a USB-C che supporta un display 8K a 60 Hz.Il cavo è retrocompatibile e ha una velocità di trasferimento dati fino a 40 Gbps. Inizia a caricare il tuo dispositivo a 100 W di potenza utilizzando il cavo dati di fascia alta.

Domande frequenti

1. L'interfaccia USB C è reversibile?

Sì, la porta USB-C o Type-C è un connettore reversibile rilasciato nel 2014. Da allora, è stata la massima priorità per qualsiasi dispositivo elettronico. Ci sono molte interfacce per i tipi USB-C. Può iniziare supportando una velocità di trasferimento dati di 20 Gbps fino a 40 Gbps utilizzando un connettore a 20 o 24 pin. L'ultimo protocollo Thunderbolt 4 per porte USB-C supporta la trasmissione di video, audio, dati e potenza. Può aumentare la potenza di 100 W tramite la sua porta.

2. Utilizzando una connessione USB C o Thunderbolt 3, è possibile trasferire dati e caricare contemporaneamente?

Sì, entrambe queste connessioni sono compatibili con USB PD (Power Delivery). Possono trasferire dati e caricare contemporaneamente il dispositivo a cui si collegano. Tuttavia, avrai bisogno di un cavo compatibile con il numero corretto di pin di connessione per garantire la connettività. La connessione Thunderbolt 3 USB-C può fornire 100 W di potenza e una velocità di trasferimento dati di 40 Gbps.

3. Qual è la velocità di trasferimento massima dell'USB 4?

USB4 è l'ultima interfaccia standardizzata da USB-IF. È un'interfaccia di connessione veloce, affidabile e versatile con una velocità di trasferimento massima di 40 Gbps. È importante notare che USB 4 è un'interfaccia e richiede un connettore USB-C a 24 pin per fornire un trasferimento dati così veloce. Assicurati di scegliere un cavo di fascia alta come il TEMPO DI CAVO Cavo USB4 per raggiungere la massima velocità.

4. Quanto è veloce il trasferimento dati tramite USB C?

La porta USB-C è il design di porta più ampiamente utilizzato per la trasmissione di video, audio, dati e alimentazione. L'ultima interfaccia nel design USB C è Thunderbolt 4. Con Thunderbolt 4, gli utenti possono raggiungere una velocità di trasferimento dati di 40 Gbps. Tutto ciò di cui hai bisogno è un cavo dati accurato con un connettore a 24 pin.

5. Il caricabatterie USB C è compatibile con tutti i dispositivi di ricarica USB?

Sì, ogni caricabatterie USB-C può caricare un dispositivo con una porta Type-C. Tuttavia, un laptop potrebbe richiedere una potenza di carica di 100 W, mentre un misuratore di pressione sanguigna potrebbe richiederne solo 3,5 W. Esistono standard di carica come QC, AFC, SCP, ecc. per diversi smartphone. Assicurati che il caricabatterie che acquisti sia un prodotto di marca anziché un'imitazione.