Comparação de interfaces de cabo de dados comuns: USB 3 VS USB 4 VS Thunderbolt 3 VS Thunderbolt 4

Esses tipos de interface e porta variam com base em dados, vídeo, energia, funcionalidade e suporte. Este artigo explorará os tipos de interfaces de cabo de dados. Esclareça a diferença entre porta, interface e protocolo. Nosso objetivo é fornecer informações suficientes para selecionar a interface adequada para a transferência de dados.

Desenvolvimento de Interfaces de Cabo de Dados

As portas de comunicação de dados e as tecnologias de interface mudaram rapidamente desde o advento dos computadores. A interface do cabo de dados começou a partir de portas seriais, PS/2 e paralelas para um conector Type-C avançado que funciona em todos os dispositivos. Vamos explorar o fundo das interfaces USB e um pouco de história para entender as interfaces USB cable.

Empresa Fundadora USB

A Intel introduziu o primeiro USB (Universal Serial Bus) em 1995. Mais tarde, empresas, incluindo Compaq, Digital Equipment Corporation, IBM, Intel, Microsoft, NEC e Nortel, trabalharam juntas para disponibilizar USB para todos os computadores. Essas empresas também foram os membros fundadores do USB Implementers Forum (USB-IF).

A USB-IF é uma organização sem fins lucrativos que especifica e garante a implementação de procedimentos de transmissão de equipamentos eletrônicos em todo o mundo. O objetivo principal é padronizar a interface USB para uma abordagem de design homogênea pelos fabricantes de computadores e dispositivos eletrônicos. O USB-IF também lida com programas de conformidade e padrões de manutenção.

História da Porta, Interface e Protocolo USB

Desde o design da porta USB-A monodirecional, algumas mudanças no design da porta interativa foram feitas pelo USB-IF até a chegada da porta Type-C. Precisamos saber a diferença entre porta, interface e protocolo para entender o que significa interface de cabo de dados:

O que é uma porta USB?

A porta USB é a forma física do conector que conecta os dispositivos. Houve várias mudanças na forma física desde o USB-A. Vamos dar uma olhada nos detalhes:

• USB-A: USB-A é a primeira forma de conector introduzida para a interface USB. É um conector de formato retangular não reversível encontrado em computadores, laptops, TVs e outros eletrônicos. É a forma mais popular de USB até à data.
• USB-C: Entre todas as portas USB, a forma Type-C durou mais de uma década, principalmente devido ao seu design minimalista e capacidades abrangentes. Podemos ver portas Type-C em smartphones, tablets, laptops, computadores, dispositivos IoT e todos os dispositivos que exigem uma conexão de dados ou carregamento. O principal destaque é o seu conveniente conector em forma oval com um design reversível.
• Micro-USB: É um conector de porta amplamente adotado devido ao seu design não reversível, mas não simétrico. Os usuários podem facilmente ver a direção de inserção certa devido à sua parte superior arredondada e inferior plana.
• USB-B: A porta USB-B é semelhante à USB-A em conectividade e características. A única diferença é a forma da porta. É uma forma quadrada com cantos superiores chanfrados. As bordas chanfradas tornam o conector irreversível.
• Mini-USB: O problema com conectores não reversíveis é que é difícil para os usuários encontrar a direção de inserção correta. Mini-USB tem uma forma de trapézio.

O que é uma interface USB?

Uma porta USB pode ter uma forma semelhante, mas pode variar no número de pinos e na velocidade de comunicação. Como usuários, é essencial entender as interfaces USB e seus fatores diferenciadores para que não haja gargalo na velocidade de comunicação entre dispositivos.

Atualmente, existem 10 interfaces USB que os designers de entrada/saída utilizam. Os fabricantes os usam em dispositivos com base em requisitos. Algumas interfaces fornecem conexão de alta velocidade, mas seus cabos de dados e portas têm custos de fabricação mais altos. Dispositivos que não exigem transferência de dados de alta velocidade para transmissão de energia podem usar interfaces com taxas de transferência de dados mais baixas, mas têm baixos custos de fabricação. Aqui estão as 10 interfaces USB com suas características:

Interface	Data de Lançamento	Taxa máxima de transferência de dados	Número de PINs de porta	Características
USB 1.0	Maio 1996	12 Mbps	4	A primeira especificação USB suporta dispositivos de baixa velocidade e velocidade máxima
USB 2.0	Abril 2000	480 Mbps	4	Maior taxa de transferência de dados, suporta dispositivos plug-and-play
USB 3.0	Novembro de 2008	5 Gbps	9	Novo modo SuperSpeed com maior taxa de transferência de dados, novo design de conector
USB 3.1 Geração 1	Julho 2013	5 Gbps	9	Também conhecido como USB 3.0 SuperSpeed
USB 3.2 Geração 1	Julho 2017	5 Gbps	9	Combina USB 3.1 Gen 1 e USB 3.0 em um único padrão
USB 3.2 Geração 2	Julho 2017	10 Gbps	9	Novo modo SuperSpeed+ com maior taxa de transferência de dados
USB 4	Março 2019	40 Gbps	24	Duplica a taxa de transferência de dados do USB 3.2 Gen 2, suporta Thunderbolt 3
Raio 2	Fevereiro 2011	20 Gbps	20	Maior taxa de transferência de dados, suporta dois monitores 4K ou um único monitor 5K
Raio 3	Junho 2015	40 Gbps	20	Duplica a taxa de transferência de dados do Thunderbolt 2, suporta dois ecrãs 4K a 60 Hz ou um único ecrã 5K a 60 Hz
Thunderbolt 4	Março 2020	40 Gbps	20	Duplica a largura de banda PCIe mínima, suporta docas e dispositivos Thunderbolt 3

O que é um protocolo USB?

O controlador ativará protocolos específicos dependendo do tipo de dispositivo conectado à porta USB. Cada protocolo pode ter suas vantagens e desvantagens. Aqui estão alguns dos protocolos mais populares que os USBs utilizam:

• Transferência em massa, interrupção, controle e isócrona: A transferência em massa é ativada quando um dispositivo de transferência de dados USB é conectado. É ideal para transferência de dados em massa, mas tem um baixo tempo de resposta. Para teclados e mouses, a transferência de interrupção fornece um tempo de resposta rápido, mas tem baixa capacidade de transferência de dados. Os designers usam o protocolo de controle para enumeração e configuração de dispositivos. A transferência isócrona é o tipo mais complexo de protocolo USB e pode transferir dados em tempo real, como áudio e vídeo.
• Display Port: É um protocolo de transmissão de vídeo que pode transmitir áudio. O objetivo principal é fornecer uma conexão de monitor para exibição que ofereça suporte a altas resoluções, taxas de atualização e profundidades de cor.
• HDMI: É um protocolo padrão para conectar dispositivos de consumo, como TVs, consoles de jogos e Blu-ray players. O uso de áudio juntamente com a transmissão de vídeo é o seu uso mais comum.
• MHL: A abreviação é Mobile High-Definition Link. O protocolo está disponível em smartphones e tablets para saída de áudio/vídeo para monitores e TVs. No entanto, requer um cabo especial para compatibilidade e operação.

A tabela abaixo resume todos os tipos de USB, portas, interfaces e protocolos.

Tipo de porta USB	Forma da porta	Interfaces Disponíveis	Protocolos suportados
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)	Transferência em massa, Transferência de interrupção, Transferência de controle, Transferência isócrona
Mini-USB		USB 1.0, USB 2.0	Nenhuma grande mudança
Micro-USB		USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0	Nenhuma grande mudança
USB-C		USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 Gen 1, USB 3.1 Gen 2, USB 3.2 Gen 1, USB 3.2 Gen 2, USB 4.0, Thunderbolt 3, Thunderbolt 4	Adicionado suporte para DisplayPort, MHL, HDMI (apenas Thunderbolt 3 e Thunderbolt 4)

Principais recursos da interface de hardware

Existem atualmente 10 interfaces USB, e o número está aumentando. Cada interface é compatível com versões anteriores se o cabo de dados puder se conectar ao design da porta USB. Os usuários podem utilizar o máximo de dados, vídeo, energia, suporte e outras funcionalidades de interface se protegerem a porta correta com um cabo adequado. Aqui está o detalhamento dos recursos individuais do USB:

1. Velocidade de transmissão de dados

A velocidade de transferência de dados depende da interface. Algumas portas USB têm velocidades de transferência de dados limitadas em comparação com outras. Portanto, você encontrará uma interface USB-A com uma velocidade máxima de transferência de dados de 10Gbps. Em contraste, uma porta Type-C com uma interface Thunderbolt pode atingir velocidades de transferência de dados de até 40Gbps. Ao comprar um dispositivo eletrônico e um cabo de dados, certifique-se sempre de que eles tenham a interface correta para permitir as velocidades de transferência necessárias.

A partir de agora, existem cabos ópticos Thunderbolt que suportam transferência de dados de alta velocidade para seus usuários. A resistência do condutor dentro do cabo limita um cabo de dados. Geralmente, eles têm diâmetros grossos e comprimentos curtos. Os cabos ópticos thunderbolt são os melhores para transmitir dados a uma longa distância. Eles podem fornecer dados em um comprimento estendido de 150".

2. Transmissão de Vídeo

A capacidade de transmissão de vídeo das interfaces USB permite que os fabricantes de laptops, tablets e smartphones utilizem o design de porta USB-C pequena em comparação com os cabos DisplayPort ou HDMI que exigem um conector maior.

3. Transmissão de Potência

A capacidade de transmissão de energia do USB permite que os dispositivos recebam energia através de um único cabo e conectividade de dados. Diferentes capacidades de transmissão de energia dependem do tipo de conector e da capacidade. Aqui estão as duas portas e sua capacidade de transmissão de energia:

• USB-A: Quatro (4) interfaces de pinos, USB 1.0 e USB 2.0, podem alimentar dispositivos com capacidade de transmissão de energia de 5W. Nove (9) interfaces USB-A conector de pino, ou seja, USB 3.0, USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 1 e USB 3.2 Gen 2, podem fornecer energia de 4,5W. Considerando os requisitos modernos de carregamento e energia do dispositivo, a capacidade de transmissão da porta USB-A é baixa.
• Type-C: As portas com um design Type-C podem apresentar até 24 pinos em um único conector. Permite uma capacidade superior de transmissão de dados e fornecimento de energia. Uma única porta USB Type-C pode fornecer até 100W de energia. A maioria dos smartphones, tablets, laptops, IoT e outros dispositivos modernos estão mudando para portas Type-C utilizando sua versatilidade.

4. Suporte ao equipamento

As interfaces e portas USB estão em todos os lugares, seja o barbeador elétrico, a escova de dentes ou a máquina de espuma de leite da sua rotina matinal ou o smartphone, laptop, tablet ou computador em qualquer parte do dia. Sua versatilidade e design padronizado permitem que os fabricantes de eletrônicos os usem em praticamente qualquer dispositivo.

Os jogadores que usam laptops como sua estação de jogos podem usar a interface Thunderbolt 4 com interface USB-C para conectar placas gráficas externas e dispositivos que exigem conexão PCIe. Os computadores modernos compartilham pistas PCIe da CPU ou da placa-mãe com a porta para velocidades rápidas de transferência de dados. Os usuários podem ajustar o número de pistas que a porta utiliza através de suas configurações do BIOS. A porta USB-C abriu novos horizontes para a inovação de designers e fabricantes.

5. Escalabilidade da função

As conexões USB superaram todos os outros meios de comunicação. TVs, sistemas de áudio, dispositivos de armazenamento, placas gráficas, monitores, teclados, mouses, webcams e outros dispositivos podem usar USB para transmitir energia, vídeo, áudio ou dados. Os smartphones estão adotando rapidamente a porta USB-C, e até mesmo o iPhone está mudando para a porta USB-C devido ao seu uso generalizado e design padronizado, o que reduz o desperdício.

Cenários de uso

Eletrônicos recarregáveis e alimentados agora estão utilizando portas USB em seu design. A tecnologia que começou a partir de computadores agora está em dispositivos de limpeza, eletrodomésticos, equipamentos médicos, TVs, alto-falantes e muito mais. As possibilidades de uso de uma interface que suporta energia, vídeo, áudio e transmissão de dados são praticamente ilimitadas. Aqui estão alguns dispositivos que usam interfaces diferentes para operação:

Usos do USB A

• Teclado e mouse
• Impressora ou scanners
• Cabo USB A macho para macho para disco rígido externo
• Unidade flash USB
• Carregar um smartphone utilizando um carregador USB
• Dispositivos médicos

Usos de USB-C

• Laptop para um monitor
• Smartphone para uma TV
• Disco rígido externo para um computador
• Carregar um portátil utilizando um carregador USB-C
• Utilizar uma placa gráfica externa com um portátil

Usos do USB 4

• Ligar um portátil a um monitor de alta resolução
• Ligar um dispositivo de armazenamento externo a um computador
• Utilizar uma placa gráfica externa com um portátil
• Encaixar um laptop em um monitor, teclado, mouse e outros dispositivos

Usos do Thunderbolt 3 ou 4

• Ligar um portátil a um monitor de alta resolução
• Ligar um dispositivo de armazenamento externo a um computador
• Utilizar uma placa gráfica externa com um portátil
• Encaixar um laptop em um monitor, teclado, mouse e outros dispositivos
• Conectando vários dispositivos a um laptop usando uma cadeia de margaridas

Resumo

Cada porta, interface e protocolo USB tem usos únicos e comuns. Como usuários, devemos ser inteligentes ao comprar um dispositivo baseado em USB ou cabo de dados. O dispositivo deve suportar a tecnologia mais recente e fornecer uma interface/porta adequada para o máximo desempenho. Depois de passar por todos os tipos, podemos resumir as seguintes portas e interfaces:

• USB-C: É a forma de porta mais duradoura para USB. A aplicação do tipo devido ao seu design reversível vai além de apenas computadores. Dispositivos IoT, tablets, smartphones e eletrodomésticos podem utilizar seu design de porta pequena e capacidade de fornecimento de energia de 100W. A capacidade de suportar a interface Thunderbolt 4 permite que ele forneça dados a 40Gbps.
• USB-A: O design de porta mais antigo e o primeiro era USB-A. Devido ao seu design simples, o custo de fabricação é baixo. É o design de porta mais econômico, com suporte a transferência de dados de até 10 Gbps e entrega de energia de 4,5 W.
• USB 4: É a interface mais recente para transferência de dados USB. Utilizando o conector Type-C de 24 pinos, ele pode fornecer 20Gbps e 100W de potência.
• Thunderbolt 3 e 4: Thunderbolt é o favorito de todos principalmente devido à sua capacidade de transmitir vídeo, áudio, energia e dados. Ele pode fornecer energia de 100W e suportar os protocolos de exibição mais recentes, como HDMI, DisplayPort e MHL. Os usuários podem aumentar uma resolução de tela de 4K @ 120 Hz, configuração de telas duplas com 4K @ 60 Hz, ou uma única tela 8K @ 60Hz.

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Perguntas Frequentes

1. A interface USB C é reversível?

Sim, a porta USB-C ou Tipo-C é um conector reversível lançado em 2014. Desde então, tem sido a principal prioridade para qualquer dispositivo eletrônico. Existem muitas interfaces para os tipos USB-C. Ele pode começar suportando uma velocidade de transferência de dados de 20Gbps até 40Gbps usando um conector de 20 ou 24 pinos. A mais recente porta USB-C protocolo Thunderbolt 4 suporta vídeo, áudio, dados e transmissão de energia. Ele pode aumentar a potência de 100W através de sua porta.

2. Ao usar uma conexão USB C ou Thunderbolt 3, é possível transferir dados e carregar ao mesmo tempo?

Sim, ambas as conexões são compatíveis com USB PD (Power Delivery). Eles podem transferir dados e carregar simultaneamente o dispositivo que está conectando. No entanto, você precisará de um cabo compatível com o número correto de pinos de conexão para garantir a conectividade. A conexão USB-C Thunderbolt 3 pode fornecer 100W de energia e 40Gbps de velocidade de transferência de dados.

3. Qual é a taxa de transferência máxima de USB 4?

USB4 é a interface mais recente padronizada por USB-IF. É uma interface de conexão rápida, confiável e versátil com uma taxa de transferência máxima de 40 Gbps. É importante notar que o USB 4 é uma interface e requer um conector USB-C de 24 pinos para fornecer essa transferência de dados de alta velocidade. Certifique-se de escolher um cabo topo de gama como o cabo USB4 CABLETIME para atingir a velocidade máxima.

4. Quão rápido o USB C pode alcançar em termos de transferência de dados?

A porta USB-C é o design de porta mais utilizado para vídeo, áudio, dados e transmissão de energia. A interface mais recente em design USB C é o Thunderbolt 4. Com o Thunderbolt 4, os usuários podem alcançar uma taxa de transferência de dados de 40Gbps. Tudo o que você precisa é de um cabo de dados preciso que tenha um conector de 24 pinos.

5. O carregador USB C é compatível com todos os dispositivos de carregamento USB?

Sim, cada carregador USB-C pode carregar um dispositivo com uma porta Tipo-C. No entanto, um laptop pode exigir 100W de potência de carregamento, enquanto uma máquina de pressão arterial pode exigir apenas 3,5W. Existem padrões de cobrança como QC, AFC, SCP, etc. para diferentes smartphones. Certifique-se de que o carregador que você compra é um produto de marca em vez de um knockoff.